นักวิจัยจีนสร้างฝาถังขยะ ดับกลิ่นขยะด้วยแสงอาทิตย์ !!

เปลี่ยนแสงแดดให้เป็นพลังงานสำหรับกำจัดกลิ่นขยะ

กลิ่นจากขยะเป็นปัญหาที่พบได้ทั่วไป โดยเฉพาะในประเทศที่มีสภาพอากาศร้อนและชื้น ซึ่งความร้อนสามารถเร่งกระบวนการย่อยสลายของเศษอาหารและทำให้เกิดการปล่อยสารระเหยที่มีกลิ่นไม่พึงประสงค์ออกมาได้ง่ายมากขึ้น 

ทางนักวิจัยจึงได้พัฒนาวิธีกำจัดกลิ่น ที่โฟกัสไปที่การกำจัดกลิ่นตั้งแต่ที่มันยังอยู่ในถังขยะ โดยทางนักวิจัยได้นำ แมงกานีสไดออกไซด์ (Manganese dioxide: MnO₂) มาใช้เป็นวัสดุหลักในงานวิ เพราะวัสดุนี้มีคุณสมบัติที่สามารถทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีที่เกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนอิเล็กตรอนภายในระบบได้

ซึ่งในการทดลอง ทางนักวิจัยได้โฟกัสไปที่กรดอะซิติก (Acetic acid) เป็นหลัก เพราะเป็นสารที่ทำให้เกิดกลิ่นเปรี้ยวคล้ายน้ำส้มสายชู และสามารถเกิดขึ้นเองได้ระหว่างการย่อยสลายของขยะที่เป็นประเภทอาหาร แมงกานีสไดออกไซด์จะช่วยดูดซับและทำปฏิกิริยากับกรดอะซิติก จึงช่วยลดปริมาณสารที่เป็นต้นเหตุของกลิ่นดังกล่าวลง

นอกจากนี้ ทีมวิจัยยังได้เติมลิเทียม (Lithium) เพื่อปรับเปลี่ยนโครงสร้างภายในของแมงกานีสไดออกไซด์และคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ของวัสดุ เพื่อช่วยให้กระบวนการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนและการทำปฏิกิริยาของออกซิเจนในโครงสร้างวัสดุเอื้อต่อการสลายกรดอะซิติกได้ดียิ่งขึ้น

ในท้ายที่สุด ทางนักวิจัยได้นำวัสดุตัวเร่งปฏิกิริยามาประกอบเป็นฝาแบบโปร่งใสขนาดกลาง ที่ออกแบบมาให้ติดบนฝาของถังขยะกลางแจ้งโดยเฉพาะ ภายในมีเลนส์ที่ช่วยรวมแสงอาทิตย์ไปยังชั้นวัสดุที่ตอบสนองต่อความร้อนจากแสง ทำให้สามารถนำพลังงานแสงมาใช้กระตุ้นปฏิกิริยาเคมีได้โดยตรง

หลักการทำงานของระบบนี้เรียกว่าโฟโตเทอร์มอล (Photothermal process) ซึ่งเป็นกระบวนการเปลี่ยนพลังงานแสงให้เป็นพลังงานความร้อน เมื่อวัสดุได้รับแสงอาทิตย์ อุณหภูมิของวัสดุจะเพิ่มขึ้นและช่วยกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับการสลายสารก่อกลิ่น

ทดสอบกับขยะจริงนานกว่า 40 วัน

เพื่อประเมินประสิทธิภาพในการใช้งาน ทีมวิจัยได้ทดสอบอุปกรณ์ในสถานการณ์จำลองการจัดการขยะมูลฝอยของเทศบาลเป็นเวลานานกว่า 40 วัน หรือประมาณ 1,000 ชั่วโมง โดยใช้ขยะหลายชนิด รวมถึงผลไม้หลากหลายประเภท ขนมปัง และไวน์ ซึ่งเป็นวัสดุที่สามารถปล่อยสารก่อกลิ่นระหว่างการเสื่อมสภาพได้

ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าอุปกรณ์ตัวเร่งปฏิกิริยาสามารถช่วยสลายกรดอะซิติกที่เกิดจากขยะระหว่างการทดสอบได้ และแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการนำวัสดุที่พัฒนาขึ้นไปใช้กับขยะจริงนอกห้องปฏิบัติการ

ข้อจำกัดของเทคโนโลยี

แม้เทคโนโลยีนี้จะมีจุดเด่นด้านการใช้พลังงานจากธรรมชาติ แต่ข้อจำกัดของมันก็คือการพึ่งพาแสงอาทิตย์ หากถังขยะตั้งอยู่ในบริเวณที่มีร่มเงา หรือใช้งานในวันที่มีเมฆมาก พลังงานที่วัสดุได้รับอาจลดลงและส่งผลต่อประสิทธิภาพในการกำจัดกลิ่น

งานวิจัยนี้มีชื่อว่า Ionic-Covalent Bond-Mediated Electron-Rich Lattice Oxygen for Solar-Driven Acetic Acid Abatement เผยแพร่ในวารสารวิชาการ Environmental Science & Technology ของ American Chemical Society (ACS)