ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติหรือนาโนเทค สวทช. เป็นองค์กรวิจัยและพัฒนาด้านนาโนเทคโนโลยีชั้นนำ ที่มุ่งสร้างคุณประโยชน์ให้กับประเทศและ มนุษยชาติผ่านงานวิจัย พัฒนา ออกแบบและวิศวกรรม และประยุกต์นาโนเทคโนโลยี เพื่อให้เกิดความเป็นเลิศและสามารถถ่ายทอดสู่การใช้ประโยชน์ให้กับภาคการผลิต เพิ่มศักยภาพการแข่งขันของประเทศและยกระดับคุณภาพชีวิตของประชาชน
หนึ่งในนั้นคือ เรื่องน้ำ ที่นาโนเทคพัฒนาเทคโนโลยีด้านการกรอง/บำบัด เพื่อให้ได้น้ำที่มีคุณภาพเหมาะสม เช่นน้ำดีสำหรับอุปโภคบริโภค หรือน้ำทิ้งตามมาตรฐาน สำหรับปล่อยทิ้งแหล่งน้ำธรรมชาติ รวมทั้งการรี-ไซเคิล นำน้ำกลับมาใช้ซ้ำ โดยมุ่งเน้นเทคโนโลยีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม (Green technology) รวมทั้งเสนอแนวทางแก้ปัญหา (Solution provider) ที่เหมาะสม รวมไปถึงการสร้างพันธมิตรเพื่อบูรณาการร่วมมือในการแก้ปัญหาด้านน้ำเพื่อตอบโจทย์ที่ท้าทายของประเทศ
จุดเด่นด้านเทคโนโลยีนาโนที่ตอบโจทย์เรื่องน้ำ คือ ขนาด ซึ่งขนาดเล็กในระดับนาโนเมตร ทำให้มีพื้นที่ผิวต่อปริมาตรสูงขึ้น ดังนั้นจึงมีพื้นที่สำหรับดักจับหรือย่อยสลายสารปนเปื้อน (มลสาร) ได้มากขึ้น รวมถึงสมบัติทางพื้นผิว สามารถปรับปรุงพื้นผิวของวัสดุกรองให้มีสมบัติพิเศษ เช่น กรองและยับยั้งเชื้อ หรือพัฒนาชั้นฟิลม์บางบนไส้กรองเพื่อเลือกดักจับเกลือ
งานวิจัย “ไส้กรองอัลตราฟิลเตรชันที่มีชั้นฟิลม์บางพิเศษ (Thin-film nanocomposite ultrafiltration membrane)” โดยดร.วรายุทธ สะโจมแสง นักวิจัยจากทีมวิจัยนาโนเทคโนโลยีเพื่อสิ่งแวดล้อม กลุ่มวิจัยวัสดุผสมและการเคลือบนาโน นาโนเทค เป็นเทคโนโลยีที่ช่วยแก้ปัญหาน้ำกร่อย โดยเพิ่มคุณสมบัติให้กับไส้กรองอัลตราฟิลเตรชันด้วยการเคลือบฟิล์มบาง ให้สามารถกรองสิ่งที่มีขนาดเล็ก เช่น ไวรัส หรือเกลือ ได้ โดยใช้อัลตราฟิลเตรชันเมมเบรนเส้นใยท่อกลวง ที่ห้องปฏิบัติการได้สังเคราะห์อนุภาคนาโนจากวัสดุที่ได้แรงบันดาลใจจากสารในธรรมชาติมาเป็นสารเคลือบผิว ซึ่งถูกสร้างขึ้นบนพื้นผิวของพีวีดีเอฟเมมเบรนด้วยวิธีดิฟโคสติ้งและวิธีลิควิดโฟลทรูโมดูล และได้ศึกษาลักษณะทางสัณฐานวิทยาและองค์ประกอบทางเคมีของพีวีดีเอฟเมมเบรนที่เคลือบด้วยอนุภาคนาโนจากวัสดุที่ได้แรงบันดาลใจจากสารในธรรมชาติด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด เอทีอาร์ฟลูเรียร์ทรานส์ฟอร์ม อินฟราเรดสเปคโทรมิเตอร์ และเครื่องวัดมุมสัมผัสของน้ำบนพื้นผิวเมมเบรน ได้ทดสอบประสิทธิภาพของเมมเบรนโดยการกรองอนุภาคต่างๆ นอกจากนี้ได้ทดสอบความคงทนของเมมเบรนในระยะยาว ดังนั้นเครื่องทดสอบระบบการกรองน้ำด้วยน้ำอัลตราฟิลเตรชันเมมเบรนเส้นใยท่อกลวงจึงเป็นส่วนสำคัญที่ใช้ทดสอบประสิทธิภาพการกรองน้ำด้วยอัลตราฟิลเตรชันเมมเบรนเส้นใยท่อกลวงในโครงการวิจัยนี้
เครื่องทดสอบระบบการกรองน้ำด้วยอัลตราฟิลเตรชันเมมเบรนเส้นใยท่อกลวง โดยอาศัยแรงดันจากปั้มน้ำที่ทำให้น้ำปนเปื้อนไหลผ่านเข้าไปในโมดูลที่มีเส้นใยท่อกลวงเมมเบรนอยู่ภายใน โดยน้ำปนเปื้อนจะถูกขับเคลื่อนผ่านรูพรุนของเมมเบรนจากผิวด้านนอกเข้าไปด้านในของเมมเบรน (Outside in) โดยโมเลกุลหรือสิ่งสกปรกต่างๆ ที่ใหญ่กว่ารูพรุนของเมมเบรนจะไม่สามารถผ่านไปได้ น้ำสะอาดที่ผ่านการกรองด้วยเมมเบรนจะถูกชั่งน้ำหนักเพื่อหาค่าการแพร่ผ่านของน้ำ (Water permeability) เครื่องทดสอบระบบการกรองน้ำนี้จะประกอบไปด้วย วาล์วปิดเปิดให้น้ำไหลผ่านท่อน้ำ ระบบวงจรไฟฟ้า ระบบควบคุมแรงลมเพื่อใช้ทำความสะอาดเมมเบรนเส้นใยท่อกลวงหลังการกรอง ระบบวัดและควบคุมความดันน้ำ เครื่องชั่งน้ำหนัก และเครื่องทดสอบระบบกรองน้ำนี้ยังสามารถต่อกับโปรแกรมในคอมพิวเตอร์เพื่อติดตามและบันทึกผลการกรองได้อย่างแม่นยำ
ไส้กรองอัลตราฟิลเตรชันที่เคลือบด้วยชั้นฟิลม์บางพิเศษ เพื่อทำให้ไส้กรองสามารถกรองน้ำกร่อยน้อย ที่ความเค็มไม่เกิน 1 กรัมต่อลิตร ให้สามารถมีความเค็มไม่เกิน 0.25 กรัมต่อลิตร หรืออยู่ในระดับที่สามารถดื่มได้ โดยใช้แรงดันน้ำน้อยลง เหลือราว 2 บาร์ ซึ่งสามารถต่อกับก๊อกน้ำได้ โดยไม่ต้องมีเครื่องปั๊ม” นักวิจัยกล่าว พร้อมชี้ว่า ปัจจุบันได้พัฒนาต้นแบบ ทดสอบในระดับห้องปฏิบัติการ และอยู่ระหว่างหาผู้ประกอบการร่วมวิจัยพัฒนาต้นแบบในระดับอุตสาหกรรม
“นาโนเทคเอง มีเป้าหมายในการพัฒนาเทคโนโลยีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมในการรับมือกับปัญหาด้านคุณภาพน้ำทั้งในยามที่เกิดภัยพิบัติ เช่น น้ำท่วม หรือภัยแล้ง เห็นได้จากปัจจุบัน ที่มีกระแสความตื่นตัวเรื่องของน้ำประปากร่อย/เค็มจากภาวะภัยแล้งและน้ำทะเลหนุนสูง เรามีงานวิจัย และเทคโนโลยีพร้อมรับมือปัญหา ที่สำคัญ ปีนี้ ประเทศไทยกำลังประสบปัญหาวิกฤตขาดแคลนน้ำ มีแหล่งน้ำดิบไม่เพียงพอ ซึ่งสิ่งสำคัญที่ทุกคนจะช่วยได้คือ ร่วมมือร่วมใจกันกันประหยัดน้ำ พยายามนำน้ำกลับมาใช้ซ้ำ เพื่อให้มีน้ำเพียงพอสำหรับอุปโภคบริโภค รักษาระบบนิเวศ และบรรเทาปัญหาสำหรับภาคการเกษตร”