การศึกษาประสิทธิภาพในการดูดซึมไนเตรตและฟอสเฟตของไบโอชาร์และไคโตซานเจลจากน้ำเสีย สำหรับการเจริญเติบโตของต้นแพรเซี่ยงไฮ้

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

ณัฐณิชา เตชะอำนวยพร, ธนาวุฒิ วิไลรัตนดิลก

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

อาจรีย์ ธิราช

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนกำเนิดวิทย์

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2560

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

เนื่องจากประเทศไทยมีปัญหาทางสิ่งแวดล้อมและการใช้ชีวิตของคนไทยที่ยังไม่สามารถแก้ได้มากมาย เช่น ปัญหาขยะล้นเมืองและมลภาวะในน้ำ หากจะมองให้ลึกลงไปอีกถึงปัญหามลพิษทางน้ำนั้น ปัญหาทั่วไป

ที่สามารถพบได้ตามแหล่งน้ำบริเวณใกล้เคียงกับชุมชนโดยส่วนมากมักเกิดจากการปล่อยน้ำเสียจากครัวเรือนและภาคเกษตรกรรมโดยที่ไม่ได้ผ่านกระบวนการบำบัดอย่างถูกต้อง น้ำเสียนั้นมักประกอบไปด้วยฟอสเฟตจาก

สารทำความสะอาดและไนเตรตจากปุ๋ย ทำให้น้ำในลำคลองปนเปื้อน นอกจากนี้ฟอสเฟตยังเป็นสารที่ทำให้พืชในแหล่งน้ำโตได้ดีเกินกว่าที่แหล่งน้ำจะรับได้ และในที่สุดน้ำก็จะเน่าจากซากพืชที่ตายแล้ว หลังจากนั้นคนในชุมชนก็มักจะใช้น้ำจากแหล่งน้ำนั้น ๆ ในชีวิตประจำวันทำให้มีอาการเจ็บป่วยได้และหากร้ายแรงกว่านั้น เพียงแค่การลงเล่นน้ำของเด็กในชุมชนก็อาจทำให้เจ็บป่วยได้

นอกจากนี้ขยะที่ถูกทิ้งส่วนมาก ได้แก่ เปลือกผลไม้และเปลือกของสัตว์ทะเล ซึ่งเปลือกผลไม้นั้นสามารถนำมาผ่านกระบวนการไพโรไลสิสทำให้ได้ผลผลิตออกมาเป็นไบโอชาร์และเปลือกของสัตว์ทะเลหลายชนิดมีส่วนประกอบของไคติน เช่น กุ้ง ปู และหมึก ไคตินนั้นสามารถนำมาผ่านกระบวนการดีอซิทิเลชั่นและได้ผลผลิตออกมา คือ ไคโตซาน สารทั้งสองตัวนั้นมีคุณสมบัติในการดูดซับไนเตรตและฟอสเฟตได้เป็นอย่างดีด้วยโครงสร้าง

ที่มีรูพรุนของไบโอชาร์ หลังจากการปรับปรุงคุณสมบัติให้สามารถดักจับประจุลบได้ดีขึ้นด้วยการเคลือบไบโอชาร์ปกติด้วยแมกนีเซียมออกไซด์จึงสามารถดักจับไอออนลบได้ดีขึ้น และโครงสร้างของไคโตซานที่มีทั้งส่วนที่เป็นประจุบวกและลบทำให้สามารถจับไอออนลบได้ดีเช่นกัน

แต่ประเด็นที่สำคัญอีกประเด็นคือการนำไปใช้จริง หากใช้ในรูปแบบผงโดยตรงอาจทำให้เกิดความไม่สะดวกในการใช้ การทำให้ตัวดูดซับอยู่ในรูปเจลจะทำให้การนำไปใช้จริงสะดวกมากขึ้น อีกทั้งยังสามารถนำไปประยุกต์ใช้เป็นดินวิทยาศาสตร์ได้อีกด้วยเพราะสารที่เจลดูดซับมาได้นั้นประกอบด้วยธาตุที่จำเป็นในการเจริญเติบโตของพืชและนั่นยังเป็นการนำสารที่เป็นของเสียกลับมาใช้ใหม่ได้อย่างดี

ทั้งนี้การลดปริมาณสารที่อาจก่อให้เกิดปัญหามลภาวะทางน้ำจึงเป็นประเด็นสำคัญในงานวิจัยนี้ โดยการพัฒนาเจลดูดซับที่มีส่วนประกอบของไบโอชาร์และไคโตซาน โดยเจลที่ใช้ในงานวิจัย ได้แก่ เพคติน อะกาโรสเจล และโซเดียมโพลีอะคริเลต เพราะเจลทั้งสามชนิดสามารถหาได้ง่ายตามท้องตลาด และด้วยโครงสร้างที่มีรูพรุนรวมถึงคุณสมบัติในการดูดน้ำของเจลนั้น ช่วยในการจับไอออนของไบโอชาร์และไคโตซานได้ดี ในขั้นตอนสุดท้ายการนำเจลดูดซับที่ได้ไปใช้ประโยชน์จึงต้องมีการวัดผลที่เห็นได้ชัดจึงมีการวัดประสิทธิภาพโดยการนำเจลที่ได้นั้นไปใช้ในการปลูกต้นไม้ที่โดยทั่วไปปลูกในที่ร่มด้วยดินวิทยาศาสตร์ คือ แพรเซี่ยงไฮ้ และใช้การเจริญเติบโตของต้นไม้ชนิดนี้เป็นตัวชี้วัดประสิทธิภาพของเจลที่ได้