รู้จัก Singlet Oxygen เทคโนโลยีใหม่แห่งการปฏิวัติการบำบัดน้ำตอบโจทย์ Circular Economy เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

การเพิ่มขึ้นของโรงงานอุตสาหกรรมและอาคารต่างๆ ตามการเติบโตของเศรษฐกิจและประชากร ส่งผลกระทบโดยตรงต่อสิ่งแวดล้อม เพราะโรงงานและอาคารต่างต้องใช้น้ำเพื่อการอุปโภคเชิงอุตสาหกรรมหรือเป็นส่วนหนึ่งของระบบหล่อเย็นที่มีการใช้น้ำจำนวนมาก ซึ่งทำให้เกิดน้ำเสียที่มีสิ่งเจือปนจากโรงงานและอาคารเหล่านี้ 

เพื่อลดปัญหาสิ่งแวดล้อมจึงต้องมีการบำบัดน้ำเสียเหล่านั้นให้ได้มาตรฐานก่อนปล่อยลงสู่

แหล่งน้ำสาธารณะ โดยตลอดหลายปีที่ผ่านมาแวดวงอุตสาหกรรมต่างพยายามแสวงหาเทคโนโลยีเพื่อช่วยในการเพิ่มศักยภาพในการบำบัดน้ำเสีย ช่วยลดมลภาวะทางสิ่งแวดล้อมและลดต้นทุน เพื่อประโยชน์ในเชิงธุรกิจ

หนึ่งในเทคโนโลยีใหม่ล่าสุดที่เพิ่งได้รับการพัฒนาและจะเป็นการปฏิวัติพลิกโฉมระบบการบำบัดน้ำ คือ Singlet Oxygen (ซิงเกล็ท ออกซิเจน)

ตามหลักวิทยาศาสตร์ Singlet Oxygen คือ โมเลกุลออกซิเจนที่มีการจัดเรียงอิเล็กตรอนไปในทิศทางเดียวและมีพลังงานสูง เนื่องจากโมเลกุลอยู่ในสภาวะ Exciting State ไม่มีความเสถียร จึงพร้อมจะเข้าไปจับตัวกับโมเลกุลอื่นๆ ที่อยู่รอบข้าง

ความพิเศษของ Singlet Oxygen เป็นโมเลกุลที่มีความว่องไวต่อปฏิกิริยาต่างๆ ต่อเนื่อง จนได้สาร Reactive Oxidation Species (ROS : สารอนุมูลอิสระ) ที่มีความสามารถสูงในการใช้งานในรูปแบบต่างๆ เช่น ฆ่าเชื้อโรค บําบัดน้ำเสีย กําจัดตะกรัน โดย Singlet Oxygen ต่างจาก Triplet Oxygen (หรือโมเลกุลออกซิเจนที่เรารู้จักกันทั่วไป) เพราะในการจัดเรียงอิเล็กตรอนโดยโมเลกุล Singlet Oxygen จะมีอิเล็กตรอนเดี่ยว 2 ตัว ทำให้มีความไวในการทำปฎิกริยา มีความสามารถในการทำปฎิกริยาสูง มี Oxidation Potential ในระดับสูง เกิด Advanced Oxidation Process

(AOP) โดยปฏิกิริยานี้ได้รับความสนใจจากหลายวงการ และมีการนำมาใช้งานในหลากหลายรูปแบบ 

ปัจจุบันการสร้าง Singlet Oxygen จากออกซิเจนปกติสามารถทำได้ โดยการฉายแสงผ่านกระบวนการ Photosensitizers ทำให้อิเล็กตรอนเดี่ยวในโมเลกุลออกซิเจนเปลี่ยนการจัดเรียงตัว กลายเป็น Singlet Oxygen ซึ่งเมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำจะสร้าง Reactive Oxidation Species (ROS) เช่น Hydroxyl Radicals และ Hydrogen Peroxide ได้มากถึง 90% ซึ่งเพียงพอต่อการใช้งานในรูปแบบต่างๆ 

ในทางการแพทย์ Singlet Oxygen เป็นโมเลกุลที่ได้รับความสนใจอย่างมาก โดยมีงานวิจัยสนับสนุนการใช้ Singlet Oxygen ให้เป็นส่วนหนึ่งในการฆ่าเชื้อแบคทีเรีย มะเร็ง และ ไวรัสต่างๆ

ส่วนในระบบ Chiller มีการใช้หอหล่อเย็นระเหยน้ำเพื่อขจัดความร้อนที่ระบบปรับอากาศดูดซับไว้ เนื่องจากระบบเหล่านี้เป็นระบบเปิด และมีแร่ธาตุเข้มข้นเจือปนอยู่ในน้ำ พื้นผิวถ่ายเทความร้อนจึงมีแนวโน้มที่จะปนเปื้อนด้วยตะกรันและ Biofilm เดิมทีมีการใช้สารเคมีเพื่อควบคุมตะกรัน, Biolfilm และคุมการกัดกร่อน ซึ่งในการใช้งานจริงระบบเหล่านี้มักจะไม่ทำงานตามที่ออกแบบไว้ ตะกรัน และ Bilfiom จะสะสมมากขึ้นเรื่อยๆ ทำให้ค่าไฟฟ้าในการเดินเครื่องระบบทำความเย็นเพิ่มขึ้น นอกจากนี้สารเคมียังก่อให้เกิดอันตรายต่อคนงานและสิ่งแวดล้อมเมื่อปล่อยสู่แหล่งน้ำสาธารณะ

บริษัทเอกชนและกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกา (DoE) ได้ผลักดันให้เกิดการพัฒนาระบบบำบัดน้ำที่ปราศจากสารเคมีด้วยเหตุผลเหล่านี้ หนึ่งในวิธีการเหล่านี้คือการใช้โอโซน ซึ่งได้ผลดีในสภาพอากาศที่เย็น แต่โอโซนทำงานได้ไม่ดีในอุณหภูมิที่ร้อน ดังนั้นพื้นที่เขตร้อนจึงไม่สามารถใช้โอโซนได้ 

กระบวนการ Advanced Oxidation Processes (AOP) จึงเป็นทางออกใหม่สำหรับปัญหานี้, AOP ถูกกำหนดโดยความสามารถในการสร้างอนุมูลไฮดรอกซิลในน้ำ, อควาตรอน (AQQUATRON®) ผู้เชี่ยวชาญด้านการบำบัดน้ำด้วยเทคโนโลยีรักษ์โลก สามารถผลิต Singlet Oxygen จากอากาศโดยใช้กระบวนการที่จดสิทธิบัตรใหม่ กลายเป็นเทคโนโลยี OXIVATION® ซึ่งเป็นวิธีใหม่ในการสร้างอนุมูลไฮดรอกซิลในน้ำโดยใช้ Singlet Oxygen ปริมาณมาก

สิ่งนี้มีความหมายกับคุณอย่างไร?

สิ่งสำคัญที่สุดคือ OXIVATION® เป็นวิธีที่ง่ายกว่าและปราศจากสารเคมีในการทำความสะอาดน้ำหล่อเย็นของคุณ, กำจัดตะกรันและ Biofilm, ช่วยให้เครื่องทำความเย็นของคุณใช้พลังงานน้อยลงในการทำความเย็นเท่าเดิม ในขณะเดียวกันก็ลดการใช้น้ำ แทนที่การใช้สารเคมีที่เป็นอันตรายโดยสิ้นเชิง สิ่งนี้ช่วยให้อุตสาหกรรมของคุณประหยัดเงินและรักษาสิ่งแวดล้อมได้จากการใช้สารเคมีและน้ำที่ลดลง แต่สิ่งที่สำคัญที่สุดคือการทำงานของเครื่องทำความเย็นลดลงเนื่องจากประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนที่ดีขึ้น (ตะกรันหนาเพียง 0.6 มม. ก็สามารถลดประสิทธิภาพเครื่องทำความเย็นลงได้ 10-20%)ทุกครั้งที่นึกถึงการเพิ่มประสิทธิภาพระบบทำความเย็นและการลดการใช้น้ำ ตลอดจนการสร้างสภาพแวดล้อมการทำงานที่ปลอดภัย และสะอาดยิ่งขึ้น นึกถึง อควาตรอน (AQQUATRON®) ผู้เชี่ยวชาญด้านการบำบัดน้ำด้วยเทคโนโลยีรักษ์โลก สู่นวัตกรรมพลิกโฉมเพื่อการบำบัดและบริหารจัดการน้ำ

Credit References :

https://www.osti.gov/biblio/1496058

http://cmuir.cmu.ac.th/bitstream/6653943832/19834/5/anim0450wt_ch2.pdf

https://www.pnas.org/doi/abs/10.1073/pnas.0611328104

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0010854502000346

https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/cptc.201800120