กฤษดี ยุบลมาตย์
นักวิทยาศาสตร์นิวเคลียร์ ฝ่ายจัดการกากกัมมันตรังสี ศูนย์จัดการกากกัมมันตรังสี
สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน)
มันจะดีมากแค่ไหน หากคุณสามารถกาจัดสิ่งปนเปื้อนทั้งหลายออกไปจากสิ่งที่คุณต้องการโดยใช้แม่เหล็กดูดมันออกไปซะ ซึ่งนั่นคือการทาให้สิ่งของที่คุณต้องการเกิดความบริสุทธิ์ ยกตัวอย่าง หากว่าคุณมีทรายอยู่กองหนึ่งที่คุณซื้อมาด้วยราคาเงินแสนแพง เพื่อที่จะนามันมาเป็นส่วนผสมในคอนกรีตสาหรับสร้างบ้านของคุณเอง แต่อยู่มาวันหนึ่งมีคนไปทาเศษผงเหล็กหกใส่ทรายกองแพงนั้น คุณจะแยกเศษผงเหล็กนั้นออกมาจากทรายของคุณอย่างไร? วิธีการแสนง่ายก็คือการนาแม่เหล็กไปดูดเศษผงเหล็กนั้นออกมาโดยที่ทรายจะไม่ถูกดูดขึ้นมาด้วย นั่นเป็นเพราะว่าทรายไม่มีสารแม่เหล็กเป็นองค์ประกอบ
คราวนี้ถ้าเปลี่ยนจากทรายเป็นน้ำ และเปลี่ยนจากผงเหล็กเป็นรังสี หากของสองอย่างนี้ผสมรวมเข้ากันแล้วน้ำนี้จะไม่บริสุทธิ์อีกต่อไป เพราะเนื่องจากว่ามันปนเปื้อนด้วยรังสีเป็นที่เรียบร้อยแล้ว และคงไม่ดีแน่หากจะปล่อยน้ำนี้ทิ้งสู่สิ่งแวดล้อม คาถามก็คือ ถ้าต้องการทำให้น้ำกลับมาบริสุทธิ์อีกครั้ง คุณจะสามารถเอาแม่เหล็กดูดรังสีออกมาจากน้ำได้หรือไม่?
แน่นอนว่าถ้ามีใครมาบอกคุณว่า “แม่เหล็กดูดเหล็กได้” คุณคงจะไม่มีความแปลกใจอะไร แต่หากบอกว่า “แม่เหล็กดูดรังสีได้” คุณก็คงจะเริ่มคิดแล้วว่า มันเป็นไปได้จริงหรือ? รังสีก็น่าจะเป็นพลังงานอย่างหนึ่ง แล้วแม่เหล็กจะสามารถดูดพลังงานได้อย่างไร?
เมื่อไม่นานนี้ ในปี 2019 Ilgook Kim และทีมนักวัจัย ได้ทาการแยกสารรังสี (Cs-137 และ/หรือ Cs+) ออกจากสารละลายน้าได้ โดยใช้แม่เหล็ก [1] ผลจากการวิจัยพบว่า ประสิทธิภาพการแยกสารรังสีออกจากสารละลายน้า มีค่าสูงถึง 90% ในงานวิจัยดังกล่าวใช้วิธีการสะสมในสิ่งมีชีวิต (Bioaccumulation) โดยใช้สาหร่ายขนาดจิ๋ว (Microalgae) เป็นตัวดูดจับสารรังสีที่ละลายอยู่ในน้า แล้วจึงเติมสาร Polyethyleneimine (PEI)-coated magnetic nanoparticles (MNPs) หรือ PEI-MNPs เพื่อให้ไปเกาะที่ผิวของสาหร่าย ดังรูปที่ 3 ซึ่งตอนนี้เปรียบเสมือนว่ามีกลุ่มก้อนของสารรังสีที่มีสารแม่เหล็ก (สาหร่าย+Cs+PEI-MNPs) เป็นองค์ประกอบแล้ว
แน่นอนว่าถ้ามีใครมาบอกคุณว่า “แม่เหล็กดูดเหล็กได้” คุณคงจะไม่มีความแปลกใจอะไร แต่หากบอกว่า “แม่เหล็กดูดรังสีได้” คุณก็คงจะเริ่มคิดแล้วว่า มันเป็นไปได้จริงหรือ? รังสีก็น่าจะเป็นพลังงานอย่างหนึ่ง แล้วแม่เหล็กจะสามารถดูดพลังงานได้อย่างไร?
เมื่อไม่นานนี้ ในปี 2019 Ilgook Kim และทีมนักวัจัย ได้ทำการแยกสารรังสี (Cs-137 และ/หรือ Cs+) ออกจากสารละลายน้ำได้ โดยใช้แม่เหล็ก [1] ผลจากการวิจัยพบว่า ประสิทธิภาพการแยกสารรังสีออกจากสารละลายน ้า มีค่าสูงถึง 90% ในงานวิจัยดังกล่าวใช้วิธีการสะสมในสิ่งมีชีวิต (Bioaccumulation) โดยใช้สาหร่ายขนาดจิ๋ว (Microalgae) เป็นตัวดูดจับสารรังสีที่ละลายอยู่ในน ้า แล้วจึงเติมสาร Polyethyleneimine (PEI)-coated magnetic nanoparticles (MNPs) หรือ PEI-MNPs เพื่อให้ไปเกาะที่ผิวของสาหร่าย ดังรูปที่ 3 ซึ่งตอนนี้เปรียบเสมือนว่ามีกลุ่มก้อนของสารรังสีที่มีสารแม่เหล็ก (สาหร่าย+Cs+PEI-MNPs) เป็นองค์ประกอบแล้วและแน่นอนว่ามันสามารถถูกดูดได้ด้วยแม่เหล็ก จากนั้นจึงใช้แม่เหล็กดูดกลุ่มก้อนรังสีนี้ และจะเห็นภาพของการแยกส่วนกันอย่างชัดเจนระหว่างกลุ่มก่อนรังสีและส่วนที่เป็นน ้าที่ค่อนข้างจะบริสุทธิ์ ดังรูปที่ 4
ผลการวิจัยยังพบอีกว่ามีประด็นเงื่อนไขแวดล้อมอื่นที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพในการแยกสารรังสีนี้ เช่น ความเข้มข้นของ CS ในสารละลาย ค่า pH ของสารละลาย ชนิดของสาหร่าย ปริมาณของไอออนบวกอื่นนอกเหนือไปจากไออนของ Cร (เช่น Kt)อย่างไรก็ตาม ผลของสารรังสีชนิดอื่นต่อประสิทธิภาพการแยกนั้น ยังคงเป็นประเด็นที่จะต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมต่อไป ผลงานวิจัยชิ้นนี้นับว่าเป็นการพัฒนาขั้นตอนวิธีการแยกสารรังสีออกจากน้ำ และอาจเรียกได้ว่าเป็นงานวิจัยรักษ์โลก เพราะเนื่องจากว่าใช้วิธีการแยกสารรังสีที่แตกต่างจากกรรมวิธีโดยทั่วไปที่ใช้วิธีการตกตะกอนทางเคมีและการแลกเปลี่ยนไอออนเพื่อแยกสารรรังสีออกจากสารละลายน้ำ นอกจากนี้หากเปรียบเทียบกันแล้ว จะพบว่ากรรมวิธีในงานวิจัยนี้มีต้นทุนที่ต่ำกว่า และยังมีขั้นตอนวิธีการที่ง่ายกว่าอย่างแน่นอนสรุปก็คือ เราสามารถดูดรังสีโดยใช้แม่เหล็กได้ แต่ใช่ว่าจะทำการดูดรังสีนั้นโดยตรง หากแต่เป็นการทำให้เกิดกลุ่มก้อนของรังสีและทำให้กลุ่มก้อนนั้นมีสารแม่เหล็กเป็นองค์ประกอบ แล้วจึงดูดกลุ่มก้อนดังกล่าวนั้นโดยใช้แม่เหล็ก นั่นเอง
เอกสารอ้างอิง
[1] 1. Kim, H.-M. Yang, C.W. Park, I.-H. Yoon, B.-K. Seo, E.-K. Kim, B.-G. Ryu, Removal of radioactivecesium from an aqueous solution via bioaccumulation by microalgae and magnetic separation,Scientific Reports 9 (2019) 10149.
