การพัฒนาวัสดุทดแทนไม้พอลิเมอร์คอมโพสิตจากไส้กรองน้ำหยาบเหลือทิ้งและผักตบชวา
- ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
ธีระธร ถาวรธนบุตร, นายภากร หาญพินิจศักดิ์
- อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
ขุนทอง คล้ายทอง, ชิตพงษ์ เหนือเกาะหวาย
- โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์
- ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์
ไม้เป็นวัสดุธรรมชาติที่มนุษย์นำมาใช้งานในด้านต่าง ๆ และหลากหลาย ไม่ว่าจะการใช้เป็นเชื้อเพลิง สิ่งของเครื่องใช้และอุปกรณ์ ทำเฟอร์นิเจอร์ และการก่อสร้างมานานแล้ว และในแต่ละปี ประเทศไทยก็ได้มีการนำเข้า-ส่งออกผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวกับไม้และไม้แปรรูปเป็นจำนวนมหาศาล ไม้จึงเป็นวัสดุที่มีการนำไปใช้ประโยชน์มากอีกชนิดหนึ่ง
แต่เนื่องจากในแต่ละปี ป่าไม้ในประเทศไทยมีจำนวนลดน้อยลงอย่างรวดเร็ว จะเห็นได้จากปี พ.ศ. 2516 จนถึงปี พ.ศ. 2558 จะพบว่า พื้นที่ป่าไม้ของประเทศไทยลดลงจำนวนทั้งสิ้น 36,325,893.12 ไร่ โดยมีอัตราการลดลงเฉลี่ยต่อปีเท่ากับ 844,788.21 ไร่ (สำนักจัดการที่ดินป่าไม้, 2559) แต่ความต้องการในการใช้ไม้ที่มากขึ้นจากจำนวนประชากรของประเทศไทยที่เพิ่มขึ้นมาในแต่ละปี (เวิลด์แบงค์, 2559) ก็อาจก่อให้เกิดปัญหาตามมาได้ในภายหลัง
วัสดุทดแทนไม้เป็นวัสดุประเภทหนึ่ง ที่ภายนอกที่มีลักษณะเหมือนไม้ วัสดุทดแทนไม้ที่มีคุณภาพควรมีคุณสมบัติที่ดี เช่น น้ำหนักเบา, มีความแข็งแรง, เหนียว, มีความทนทานต่อสภาพดินฟ้าอากาศ, มีอายุการใช้งานได้นาน, สามารถตอกตะปูและตัดด้วยเลื่อยได้ เป็นต้น วัสดุหนึ่งที่สามารถนำมาใช้เป็นวัสดุทดแทนไม้ ได้แก่ คอมโพสิต ซึ่งจัดเป็นวัสดุวิศวกรรมประเภทหนึ่ง เป็นวัสดุที่ประกอบด้วยวัสดุสองชนิด คือ เมตริกซ์และส่วนเสริมแรง โดยวัสดุทดแทนไม้จัดเป็น วัสดุพอลิเมอร์คอมโพสิต ประกอบไปด้วยส่วนของขี้เลื่อย ผงไม้ หรือเส้นใยไม้กับพอลิเมอร์พลาสติก (พัชรี คำธิตา,ม.ป.ป)
จากสถิติของการขายไส้กรองน้ำที่แสดงให้เห็นถึงยอดขายสุทธิของ Pantair plc และ บริษัท ย่อยในปีพ.ศ. 2560 แยกตามภูมิภาคในปีนี้ บริษัท มีรายได้ถึง 2.97 พันล้านดอลลาร์สหรัฐฯผ่านทางการขายในสหรัฐอเมริกาโดยเปรียบเทียบแล้ว Western Europe คิดเป็น 827.2 ล้านดอลลาร์สหรัฐในยอดขายสุทธิ แสดงให้เห็นถึงยอดการขายที่สูง ส่งผลให้ปริมาณไส้กรองน้ำสูงด้วยและถือเป็นปริมาณที่มากในการกำจัดทิ้ง ซึ่งเมื่อหมดอายุการใช้งาน ขยะพลาสติกเหล่านี้จะถูกกำจัดโดยการฝังกลบ เพราะเป็นวิธีที่สะดวก แต่มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม เพราะโดยธรรมชาติแล้ว พลาสติกถูกย่อยสลายได้ยาก จึงทับถมกันอยู่ในดิน ส่วนการเผาขยะพลาสติกก็ก่อให้เกิดมลภาวะที่เป็นอันตราย ดังนั้นวิธีการแก้ปัญหาขยะพลาสติกที่ดีที่สุด คือ การนำขยะพลาสติกกลับมาใช้ประโยชน์ใหม่ (สารานุกรมไทยสำหรับเยาวชน,2547)
พอลิเมอร์คอมโพสิต มีเส้นใยที่นิยมใช้ ได้แก่ เส้นใยแก้ว และเส้นใยคาร์บอน แต่ในปัจจุบันมีความสนใจในการใช้เส้นใยธรรมชาติมาเป็นเส้นใยแทน เนื่องจากเส้นใยสังเคราะห์มีแพง โดยในประเทศไทยมีเส้นใยธรรมชาติอย่างมากมาย บางชนิดเป็นเศษเหลือทิ้งที่ไม่ได้นำมาใช้ประโยชน์จากภาคเกษตรกรรม อุตสาหกรรม เช่น เส้นใยอ้อยจากอุตสาหกรรมน้ำตาล เส้นใยมะพร้าวจากอุตสาหกรรมกะทิ เส้นใยจากผักตบชวาจากอุตสาหกรรมสิ่งทอ
ผักตบชวาเป็นพืชลอยน้ำ มีอายุหลายปี มีลำต้นสั้น แตกใบเป็นกอ ใบเดี่ยว รูปไข่ หรือเกือบกลม โคนใบเว้าเข้าหาก้านใบ ก้านใบกลมอวบน้ำ ตรงกลางพองออก ภายในเป็นช่องอากาศคล้ายฟองน้ำช่วยให้ลอยน้ำได้ ดอกออกเป็นช่อแบบช่อเชิงลดที่ปลายยอด ดอกย่อย 3 - 25 ดอก มีกลีบรวม 6 กลีบ กลีบบนสุดขนาดใหญ่กว่ากลีบอื่น และมีแต้มสีเหลืองที่กลางกลีบ เกสรเพศผู้ 6 อัน ผล แบบผลแห้งแตก รูปทรงกระบอก แบ่งเป็น 3 พู เมื่อแก่แตกกลางพู เมล็ดกลมขนาดเล็กจำนวนมาก โดยผักตบชวาจะมีการนำไปใช้เป็นอาหารสัตว์ ใช้ทำปุ๋ยหมัก ทำผลิตภัณฑ์เชื้อเพลิงเขียว ยอด ใบ และดอกอ่อน สามารถนำมาใช้ในการประกอบอาหารได้ และมีการนำมาจักสานเป็นผลิตภัณฑ์เครื่องใช้ต่างๆ เช่น กระเป๋า กระจาด กระบุง กระเช้า แต่เนื่องจากมีอัตราการเจริญเติบโตสูง ทนทานต่อสภาพแวดล้อม เป็นพืชที่มีทุ่นลอย อยู่ได้ทั้งในน้ำนิ่งและน้ำไหล มีการขยายพันธุ์อย่างรวดเร็วทั้งทางเมล็ดและการแตกหน่อ จึงทำให้มีการแพร่ระบาดอย่างรุนแรง ก่อให้เกิดปัญหาต่อแหล่งน้ำต่าง ๆ ทั่วประเทศและก่อผลเสียต่อเศรษฐกิจ สังคม และสิ่งแวดล้อม
ดังนั้นทางคณะผู้จัดจึงสนใจที่จะทำวัสดุทดแทนไม้พอลิเมอร์คอมโพสิตจากไส้กรองน้ำหยาบเหลือทิ้งและผักตบชวา เพื่อที่จะเพิ่มทางเลือกสำหรับเป็นวัสดุทดแทนไม้ที่จะนำมาใช้งานได้ อีกทั้งยังสามารถเพิ่มประโยชน์จากไส้กรองน้ำหยาบเหลือทิ้งและผักตบชวาได้มากขึ้น