การพัฒนาทรายแมวย่อยสลายได้จากผักตบชวาและกากกาแฟ
- ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
ธนัช อำไพพิสุทธิ์สกุล, ชินาธิป เชี่ยวชาญวัฒนา, ปวรา วิสุทธิรัตนมณี
- อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
อุษา จีนเจนกิจ
- โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์
- ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์
โครงงานนี้เป็นโครงงานที่ศึกษาเกี่ยวการทำทรายแมวจากผักตบชวา โดยทั่วไปทรายแมว (cat litter) เป็นผลิตภัณฑ์สำหรับแมวที่ใช้สำหรับขับถ่าย สามารถแบ่งได้เป็นหลายประเภท ได้แก่ 1. ทรายแมวเบนโทไนต์ หรือทรายแมวภูเขาไฟ 2. ทรายแมวชนิดผลิตจากเศษไม้ที่เหลือจากอุตสาหกรรมไม้ พืช หรือเศษเหลือจากพืชต่างๆ 3. ทรายแมวคริสตัล อย่างไรก็ตามการใช้ทรายแมวที่มีผลดีต่อสิ่งแวดล้อม และสามารถกำจัดทิ้งโดยสะดวกด้วยการทิ้งลงโถสุขภัณฑ์ ซึ่งมีแค่ทรายแมวชนิดที่ 2 ที่ราคาค่อนข้างสูง ทางคณะผู้วิจัยจึงพยายามที่จะผลิตทรายแมวที่มีผลดีกับสิ่งแวดล้อม กำจัดได้ง่าย ไม่แพร่เชื้อ และยังมีราคาไม่สูง โดยเลือกใช้ผักตบชวา (water hyacinth) เป็นวัตถุดิบหลักในการผลิต เนื่องจากเป็นวัชพืชที่มีสามารถหาได้ง่ายตามแหล่งน้ำทั่วไป มีลักษณะของลำต้นเป็นโพรงคล้ายฟองน้ำ สามารถดูดซับน้ำได้ดี มีการขยายพันธุ์อย่างรวดเร็วและสามารถลอยน้ำได้ และหากมีมากเกินไปก็จะส่งผลเสียต่อสิ่งแวดล้อม อาทิ การทำให้แหล่งน้ำเน่าเสีย นอกจากนี้ทางคณะผู้วิจัย เลือกใช้กากกาแฟซึ่งเป็นของเหลือจากการทำกาแฟ มีคุณสมบัติในการดับกลิ่น ดูดซับน้ำ มาใช้ร่วมกับการผลิตทรายแมวจากผักตบชวาเพื่อดูดกลิ่นของของเสียจากแมว รวมถึง เป็นการช่วย เพิ่มคุณค่าให้กับกากกาแฟด้วย แต่ทรายแมวที่มีประสิทธิภาพนั้นนอกจากจะต้องสามารถดูดซับของเหลวได้ดี ต้องสามารถจับตัวกันเป็นก้อนเมื่อสัมผัสของเหลวได้ ทางคณะผู้วิจัยจึงเลือกใช้แป้งข้าวโพดมาเป็นวัตถุดิบในการผลิตเพื่อช่วยให้ทรายแมวนั้นจับตัว นอกจากนี้คณะผู้วิจัยได้ทำการเติมโซเดียมเบนโซเอตเข้าไปเพื่อป้องกันไม่ให้ทรายแมวเกิดเชื้อรา ดังนั้นทางคณะผู้วิจัยจึงได้ทำการศึกษาเพื่อหาอัตราส่วนระหว่างผักตบชวา แป้งข้าวโพด โซเดียมเบนโซเอต และกากกาแฟ ที่เหมาะสมกับการทำให้ทรายแมวสามารถจับตัวเป็นก้อนและดูดกลิ่นได้อย่างมีประสิทธิภาพ
โดยมีอัตราส่วนระหว่างผักตบชวา แป้งข้าวโพด โซเดียมเบนโซเอต และกากกาแฟ ที่เลือกใช้ ดังนี้ 1:n:1:1 โดยที่ n คือ 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, และ 13 โดยทำการตรวจสอบผลการทดลอง 2 เรื่อง ได้แก่
ทดสอบการดูดซับน้ำและการจับตัว
1.1 นำทรายแมวในแต่ละอัตราส่วนอย่างละ 2 กรัม มาหยดน้ำ โดยใช้ดรอปเปอร์ดูดน้ำจากกระบอกตวงและหยดจนกว่าจะไม่สามารถดูดน้ำได้
1.2 ชั่งน้ำหนักของทรายแมวที่ดูดน้ำแล้ว โดยการชั่งกระจกนาฬิกาที่มีทรายแมว และนำมาลบกับน้ำหนักของกระจกนาฬิกาเปล่า
1.3 บันทึกปริมาณน้ำที่สามารถดูดได้ และน้ำหนักของทรายแมวหลังหยดนำ้
ทดสอบการดูดกลิ่น
2.1 ใส่สารละลายแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์เข้มข้น 5 M ลงในขวดลูกชมพู่ทั้ง 2 ขวด ขวดละ 100 มิลลิลิตร และหยดสารละลาย Universal Indicator ลงไปเพื่อตรวจสอบค่า pH
2.2 นำกระดาษ Universal Indicator มาติดไว้ที่จุกยางทั้ง 2 จุก โดยจุกที่หนึ่งติดถุงชาที่ใส่ทรายแมวไว้ ส่วนจุกที่สองไม่ต้องติดถุงชา และปิดจุกยาง
2.3 นำขวดลูกชมพู่ทั้ง 2 ขวด ไปวางบน Orbital Shaker เป็นเวลา 30 นาที
2.4 วิธีการวัดผล
2.4.1 นำกระดาษ Universal Indicator ทั้งสองแผ่นมาเปรียบเทียบสี(เพื่อเปรียบเทียบค่า pH) ถ้าหากสีที่กระดาษ Universal Indicator ของขวดลูกชมพู่ที่มีทรายแมวอยู่มีสีที่เป็นเบสน้อยกว่ากระดาษ Universal Indicator แผ่นที่ไม่มีทรายแมวอยู่ แสดงว่าทรายแมวนั้นมีประสิทธิภาพในการดูดกลิ่น
2.4.2 นำทรายแมวที่อยู่ในถุงชามาละลายน้ำ 20 มิลลิลิตร เพื่อให้ได้สารละลายแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ และนำมาไทเตรทกับสารละลายกรดไฮโดรคลอริกเข้มข้น 0.05 M เพื่อหาความเข้มข้นของไฮดรอกไซด์ไอออนในสารละลายทรายแมว ถ้าความเข้มข้นของไฮดรอกไซด์ไอออนสูง แสดงว่าทรายแมวสามารถดูดกลิ่นอย่างมีประสิทธิภาพ
2.5 เปลี่ยนอัตราส่วนของทรายแมว (ที่สามารถดูดซับน้ำและจับตัวเป็นก้อนได้) ที่นำทดสอบ
โดยผลที่คาดว่าจะได้จากการทดสอบการดูดซับน้ำและการจับตัว ถ้าอัตราส่วนระหว่างแป้งข้าวโพดต่อวัตถุดิบอื่นๆสูงจะทำให้ทรายแมวสามารถจับตัวได้ดี แต่หากสูงเกินไปจะทำให้ดูดน้ำได้น้อย และจากการทดสอบการดูดกลิ่นคาดว่า จากการทดลองที่ 2.4.1 หากกระดาษ Universal Indicator ของขวดลูกชมพู่ที่มีทรายแมวอยู่มีสีที่เป็นเบสน้อยกว่ากระดาษ Universal Indicator แผ่นที่ไม่มีทรายแมวอยู่ แสดงว่าทรายแมวนั้นมีประสิทธิภาพในการดูดกลิ่น และจากการทดลองที่ 2.4.2 เมื่อทำการไทเตรทหาความเข้มข้นของไฮดรอกไซด์ไอออนในสารละลายทรายแมว ถ้าความเข้มข้นของไฮดรอกไซด์ไอออนสูง แสดงว่าทรายแมวสามารถดูดกลิ่นอย่างมีประสิทธิภาพ
ดังนั้น ทางคณะวิจัยคาดว่าจะสามารถหาอัตราส่วนระหว่างผักตบชวา แป้งข้าวโพด โซเดียมเบนโซเอต และกากกาแฟ ที่เหมาะสมสำหรับการผลิตทรายแมวผักตบชวา เพื่อให้ทรายแมวสามารถจับตัวเป็นก้อนและดูดกลิ่นได้อย่างมีประสิทธิภาพ เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม สามารถกำจัดได้ง่ายโดยทิ้งผ่านโถสุขภัณฑ์ และมีราคาไม่สูง