จุฬาฯ ผนึกกำลังภาคีเครือข่ายภาคเหนือ พัฒนานวัตกรรมระบบกรองน้ำบาดาลดื่มได้ต้นแบบ ใช้ถ่านกระดูกแก้ฟลูออไรด์เกินมาตรฐาน

น้ำบาดาล ถือเป็นแหล่งน้ำสำรองที่คนไทยใช้เพื่อการอุปโภคบริโภค ทำเกษตรกรรมและอุตสาหกรรม โดยเฉพาะในพื้นที่นอกเขตจ่ายน้ำประปาของทั้งการประปานครหลวงและการประปาส่วนภูมิภาค จึงเป็นเหตุให้ชาวบ้านในพื้นที่บริเวณดังกล่าวนิยมขุดเจาะสูบน้ำบาดาลขึ้นมาใช้กันอย่างแพร่หลาย โดยประเทศไทยมีแหล่งน้ำบาดาลขนาดใหญ่อยู่ 5 พื้นที่ทั่วประเทศ ได้แก่ พื้นที่ราบลุ่มเจ้าพระยาตอนใต้ (พื้นที่ราบลุ่มภาคกลาง) พื้นที่ราบลุ่มเจ้าพระยาตอนเหนือ พื้นที่ราบลุ่มแม่น้ำโขง พื้นที่ราบลุ่มชายฝั่งทะเลด้านตะวันออกของภาคใต้ และพื้นที่ราบลุ่มแอ่งเชียงใหม่-ลําพูน โดยในปี พ.ศ.2551 สำนักอนุรักษ์และฟื้นฟูทรัพยากรน้ำบาดาลได้สำรวจข้อมูลทางอุทกธรณีวิทยา พบว่าแหล่งน้ำบาดาลสำคัญในพื้นที่ภาคเหนือของไทยอย่างพื้นที่ราบลุ่มแอ่งเชียงใหม่-ลำพูนนั้น มีปริมาณฟลูออไรด์เฉลี่ยสูงเกิน 1.5 ppm ซึ่งอยู่ในระดับที่สูงเกินกว่าค่ามาตรฐานน้ำเพื่อการบริโภคที่กระทรวงอุตสาหกรรมกำหนดไว้ไม่ให้ค่าฟลูออไรด์สูงเกิน 0.7 ppm อันเป็นผลมาจากสภาพภูมิประเทศที่มีคุณลักษณะพิเศษเป็นเขตภูเขาและหุบเขาสลับซับซ้อนของภาคเหนือ กล่าวคือ เมื่อน้ำผิวดินไหลผ่านชั้นหินที่มีปริมาณฟลูออไรด์สะสมอยู่มาก ไหลชะลงมาจนกลายเป็นน้ำบาดาล จึงทำให้น้ำบาดาลในแหล่งนี้มีปริมาณฟลูออไรด์สะสมอยู่สูงกว่าค่ามาตรฐานที่กำหนดไปด้วย  

แม้ว่าฟลูออไรด์จะเป็นแร่ธาตุที่มีความสำคัญนำมาใช้รักษาสุขภาพช่องปากและป้องกันฟันผุได้ดีในมนุษย์ แต่หากได้รับในปริมาณที่สูงมากเกินไปในระยะยาวอาจส่งผลร้ายต่อสุขภาพของผู้ใช้น้ำบาดาล อาทิ ฟันตกกระ ระบบภูมิคุ้มกันของร่างกายต่ำ เกิดโรคหัวใจและหลอดเลือด สมรรถนะของสมองทำงานลดลง ตลอดจนปัญหาเกี่ยวกับการสืบพันธุ์ ด้วยเหตุนี้ การพัฒนากระบวนการกำจัดฟลูออไรด์ในแหล่งน้ำในพื้นที่ห่างไกลด้วยเทคโนโลยีและนวัตกรรมที่เหมาะสมกับสภาพภูมิประเทศจึงจำเป็นอย่างยิ่งยวด จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย โดย คณะวิศวกรรมศาสตร์ ร่วมกับ สำนักบริหารกิจการนิสิต และ ศูนย์ความเป็นเลิศด้านการจัดการสารและของเสียอันตราย ภายใต้การสนับสนุนจาก ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ และ มูลนิธิรากแก้ว เล็งเห็นความสำคัญของการดูแลสุขภาพคนไทยในพื้นที่ห่างไกล จึงได้ร่วมกันพัฒนานวัตกรรมระบบกรองน้ำบาดาลต้นแบบ โดยพัฒนากระบวนการการดูดซับ (Adsorption) ที่สามารถใช้วัสดุที่ผลิตจากเศษวัสดุธรรมชาติหรือวัตถุพลอยได้จากการเกษตรซึ่งมีต้นทุนต่ำ ดำเนินการง่าย ดูแลรักษาง่าย และไม่จำเป็นต้องใช้ผู้เชี่ยวชาญงานระบบมากนักเข้ามาพัฒนาระบบปรับปรุงน้ำที่จุดใช้ (Point-of-Use : POU Treatment) สำหรับชุมชนขนาดเล็กในพื้นที่ห่างไกลที่มีความต้องการใช้น้ำ ผ่าน โครงการการประยุกต์ใช้ตัวแปรแบบผสมผสานเพื่อปรับปรุงคุณภาพน้ำจากแหล่งน้ำใต้ดินและแหล่งน้ำผิวดินในพื้นที่จังหวัดน่าน อยู่ในพื้นที่บ้านใหม่ในฝัน ตำบลสะเนียน อำเภอเมือง จังหวัดน่าน 

คณะผู้วิจัยจาก จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ได้ศึกษาวิจัยเพื่อพัฒนานวัตกรรมระบบกรองน้ำบาดาลแบบผสมผสาน โดยใช้ ถ่านกระดูก (Bone Char) และ ถ่านกัมมันต์แบบเกล็ด (Granular Activated Carbon, GAC) เป็นวัสดุดูดซับตามธรรมชาติที่สามารถหาได้ง่ายในชุมชน ผ่านกระบวนการ 10 ขั้นตอน ได้แก่

1) ศึกษากระบวนการผลิตถ่านกระดูกด้วยกระบวนการ Carbonization ตั้งแต่ขั้นตอนการทำความสะอาดกระดูกสัตว์จนถึงขั้นตอนการผลิตถ่านพร้อมปรับขนาดให้เหมาะสม

2) ศึกษาประสิทธิภาพการกำจัดฟลูออไรด์และการปลดปล่อยสารอินทรีย์จากถ่านกระดูกที่ผลิตได้ในห้องปฏิบัติการ พร้อมศึกษาสัดส่วนของถ่านกระดูกต่อถ่านกัมมันต์ที่เหมาะสมและมีประสิทธิภาพสูงสุด เนื่องจากถ่านกระดูกที่ใช้ในกระบวนการดูดซับมีการปลดปล่อยสารอินทรีย์ จึงจำเป็นต้องมีการใช้งานร่วมกับถ่านกัมมันต์ผ่านกระบวนการดูดซับแบบคอลัมน์โดยใช้น้ำบาดาลจริงสำหรับปรับความเข้มข้นของฟลูออไรด์

3) เก็บข้อมูลระบบกรองขนาดใหญ่ที่ใช้ตัวกลางแบบผสมผสานระหว่างทราย ถ่านกระดูก และถ่านกัมมันต์ เพื่อกำจัดฟลูออไรด์และปรับปรุงคุณภาพน้ำสำหรับอุปโภคบริโภคของชุมชนบ้านใหม่ในฝัน โดยเก็บตัวอย่างน้ำบาดาลและน้ำที่ผ่านระบบผลิตน้ำประปาที่หมู่บ้านใช้อยู่แล้วในช่วงเดียวกันของปี จำนวน 2 ครั้ง ครั้งที่ 1 ปี พ.ศ. 2560 และครั้งที่ 2 ปี พ.ศ. 2561 ซึ่งผลวิเคราะห์คุณภาพน้ำพบปริมาณฟลูออไรด์เท่ากับ 2.3 และ 0.71 มิลลิกรัมต่อลิตร (mg/l) ซึ่งเกินค่ามาตรฐานของน้ำเพื่อการบริโภค

4) เก็บตัวอย่างและวิเคราะห์คุณภาพน้ำใต้ดินในพื้นที่

5) ศึกษาการดูดซับฟลูออไรด์และสารปนเปื้อนอื่นด้วยกระบวนการดูดซับโดยใช้ถ่านกระดูกและถ่านกัมมันต์เป็นตัวกลาง เพื่อให้ได้ข้อมูลมาใช้ออกแบบระบบบำบัดน้ำที่เหมาะสมในแต่ละพื้นที่

6) ออกแบบและสร้างระบบบำบัดน้ำที่จุดใช้ (POU) ซึ่งประกอบด้วยการดูดซับด้วยถ่านกระดูก การดูดซับด้วยถ่านกัมมันต์ และการฆ่าเชื้อโรคด้วยรังสีอัลตราไวโอเลต เพื่อกำจัดฟลูออไรด์และสารปนเปื้อนอื่น

7) ติดตั้งระบบบำบัดน้ำที่พัฒนาขึ้นในพื้นที่ชุมชนบ้านใหม่ในฝันและประเมินประสิทธิภาพการทำงาน รวมทั้งพิจารณาแนวทางการปรับปรุงระบบให้สามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้ในวงกว้าง

8) ถ่ายทอดองค์ความรู้และเทคโนโลยีการผลิตถ่านกระดูก รวมถึงระบบบำบัดน้ำที่จุดใช้ (POU) เพื่อปรับปรุงคุณภาพน้ำบาดาลสำหรับการอุปโภคบริโภค

9) วิเคราะห์ต้นทุนและผลตอบแทนโครงการ

10) สรุปผลการดำเนินโครงการ พร้อมจัดทำคู่มือการสร้างและใช้งานระบบปรับปรุงน้ำที่จุดใช้ (POU) สำหรับผู้ที่สนใจ

การศึกษาวิจัยนวัตกรรมปรับปรุงคุณภาพน้ำบาดาลเพื่อลดปริมาณฟลูออไรด์ในน้ำบาดาลในพื้นที่จังหวัดน่านให้อยู่ในระดับเกณฑ์ที่องค์การอนามัยโลกกำหนดที่ คณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาฯ และภาคีเครือข่าย มุ่งมั่นดำเนินการนี้ถือเป็นหนึ่งในพันธกิจของมหาวิทยาลัยที่มุ่งนำองค์ความรู้มาใช้ขับเคลื่อนการพัฒนาประเทศและสังคมไทยอย่างยั่งยืนและสะท้อนการแสดงความรับผิดชอบต่อสังคมในมิติด้านสิ่งแวดล้อมอย่างเข้าใจของศูนย์เครือข่ายการเรียนรู้เพื่อภูมิภาคของจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยที่มีฐานการดำเนินงานอยู่ในพื้นที่ภาคเหนือ ก่อให้เกิดผลิตภัณฑ์ต้นแบบทั้งในระดับภาคสนามและระดับห้องปฏิบัติการ ได้แก่ อุปกรณ์กรองน้ำแบบตัวกลางผสมผสานสำหรับชุมชนขนาดเล็กในถิ่นทุรกันดาร เพื่อลดผลกระทบของฟลูออไรด์ในน้ำบาดาลที่ไม่เพียงช่วยให้พี่น้องประชาชนในกว่า 100 หลังคาเรือน รวม 394 คน ในชุมชนบ้านใหม่ในฝัน ตำบลสะเนียน อำเภอเมือง จังหวัดน่าน สามารถเข้าถึงแหล่งน้ำสะอาดได้อย่างสะดวก ปลอดภัย ราคาไม่แพง และลดความเสี่ยงด้านสุขภาพเท่านั้น แต่นวัตกรรมและองค์ความรู้ดังกล่าวยังได้รับการนำไปขยายผลในอีกหลายพื้นที่ในภาคเหนือ ได้แก่ โรงเรียนบ้านห้วยไซ ตำบลห้วยยาบ อำเภอบ้านธิ จังหวัดลำพูน และโรงเรียนบ้านบวกค้าง ตำบลบวกค้าง อำเภอสันกำแพง จังหวัดเชียงใหม่ ซึ่งเป็นผลพวงที่เกิดขึ้นจากการมีภาคีเครือข่ายร่วมกันพัฒนาถิ่นทุรกันดารภาคเหนือของไทย