ปฏิวัติวงการก่อสร้าง! นักวิทย์สวิสเปิดตัว 'วัสดุมีชีวิต' ที่หายใจได้ เปลี่ยนตึกให้เป็นเครื่องฟอกอากาศยักษ์ของเมือง

จะเป็นอย่างไรถ้าอาคารที่เราอาศัยอยู่ไม่เพียงแต่ให้ที่พักพิง แต่ยังสามารถ "หายใจ" เพื่อช่วยดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ออกจากบรรยากาศได้ด้วยตัวเอง? นี่ไม่ใช่นิยายวิทยาศาสตร์อีกต่อไป เมื่อทีมนักวิทยาศาสตร์จากสถาบันเทคโนโลยีแห่งสหพันธ์สวิส ซูริก (ETH Zurich) ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ ได้พัฒนา "วัสดุมีชีวิต" (Living Material) ที่อาจเปลี่ยนโฉมหน้าของวงการสถาปัตยกรรมและการก่อสร้างไปตลอดกาล

นวัตกรรมสุดล้ำนี้ถูกเปิดเผยในวารสาร Nature Communications โดยหัวใจของมันคือการผสานสิ่งมีชีวิตที่เก่าแก่ที่สุดในโลกอย่าง ไซยาโนแบคทีเรีย (Cyanobacteria) หรือที่รู้จักกันในชื่อสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน เข้ากับ ไฮโดรเจล (Hydrogel) ที่สามารถพิมพ์ขึ้นรูป 3 มิติได้ ผลลัพธ์ที่ได้คือวัสดุที่ไม่เพียงแต่มีชีวิต แต่ยังมีความสามารถในการสังเคราะห์แสงอีกด้วย

กลไกมหัศจรรย์: จาก CO2 สู่ความแข็งแกร่ง

วัสดุมีชีวิตนี้ทำงานผ่านสองกระบวนการหลักที่น่าทึ่ง อย่างแรกคือ การสังเคราะห์แสง (Photosynthesis) ไซยาโนแบคทีเรียจะใช้แสงแดด น้ำ และ CO2 จากอากาศเพื่อสร้างพลังงานและชีวมวล (Biomass) ทำให้ตัววัสดุ "เติบโต" และมีสีเขียวสดขึ้นตามกาลเวลา ซึ่งเป็นการกักเก็บคาร์บอนในรูปแบบหนึ่ง

แต่ความพิเศษที่แท้จริงอยู่ที่กระบวนการที่สอง คือ การสร้างแร่ธาตุ (Mineralization) เมื่อได้รับสารอาหารที่เหมาะสม (เช่น แคลเซียมและแมกนีเซียมที่มีในน้ำทะเล) ไซยาโนแบคทีเรียจะเปลี่ยน CO2 ให้กลายเป็นแร่ธาตุคาร์บอเนตที่แข็งแกร่งอย่างหินปูน กระบวนการนี้ไม่เพียงแต่กักเก็บคาร์บอนในรูปแบบที่เสถียรและถาวรกว่าชีวมวล แต่ยังสร้างโครงข่ายแร่ธาตุขึ้นภายในเนื้อเจล ทำให้วัสดุที่ตอนแรกอ่อนนุ่มเหมือนเจลลี่ค่อยๆ "แข็งแกร่งขึ้น" ได้ด้วยตัวเอง

"วัสดุนี้สามารถกักเก็บคาร์บอนได้ทั้งในรูปแบบชีวมวลและแร่ธาตุ นี่คือคุณสมบัติพิเศษของไซยาโนแบคทีเรียเหล่านี้"  Mark Tibbitt รองศาสตราจารย์และผู้ร่วมวิจัยกล่าว "ในอนาคต มันอาจช่วยให้เรากักเก็บ CO2 ไว้ในตัวอาคารได้โดยตรง"

ประสิทธิภาพที่พิสูจน์แล้ว

จากการทดลองในห้องปฏิบัติการ วัสดุนี้แสดงประสิทธิภาพในการกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์อย่างต่อเนื่องยาวนานถึง 400 วัน โดยสามารถดักจับ CO2 ได้ประมาณ 26 มิลลิกรัมต่อวัสดุหนึ่งกรัม ซึ่งนักวิจัยระบุว่าเป็นอัตราที่สูงและมีประสิทธิภาพกว่าเทคโนโลยีชีวภาพอื่นๆ อย่างมีนัยสำคัญ

ทีมวิจัยมองเห็นศักยภาพในการนำวัสดุนี้ไปใช้เคลือบบนผิวภายนอกของอาคาร (Façade) เพื่อทำหน้าที่เสมือน "ผิวหนังมีชีวิต" ที่คอยดูดซับมลพิษจากอากาศรอบตัว

จากห้องแล็บสู่โลกแห่งความจริง

แม้จะยังมีโจทย์ที่ต้องขบคิดต่อ เช่น วิธีการส่งสารอาหารที่จำเป็นให้กับวัสดุเมื่อนำไปใช้จริงบนอาคาร แต่ทีมวิจัยก็ได้เริ่มจินตนาการถึงความเป็นไปได้ต่างๆ แล้ว ในงานนิทรรศการสถาปัตยกรรมที่เวนิส พวกเขาได้จัดแสดงผลงานต้นแบบเป็นวัตถุรูปทรงคล้ายลำต้นไม้ 2 ชิ้น ซึ่งคำนวณแล้วว่าสามารถดูดซับ CO2 ได้ถึง 18 กิโลกรัมต่อปี เทียบเท่ากับความสามารถของต้นสนอายุ 20 ปีเลยทีเดียว

Yifan Cui หนึ่งในทีมวิจัยเสริมว่า "ไซยาโนแบคทีเรียมีประสิทธิภาพในการสังเคราะห์แสงสูงมาก แม้ในที่แสงน้อย" นอกจากนี้ ทีมงานยังมองไปถึงการดัดแปลงพันธุกรรมของแบคทีเรียเพื่อเพิ่มขีดความสามารถในการดูดซับคาร์บอนให้สูงขึ้นไปอีกในอนาคต

"เรามองว่าวัสดุมีชีวิตของเราเป็นแนวทางที่ใช้พลังงานต่ำและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เพื่อเสริมกระบวนการกักเก็บคาร์บอนที่มีอยู่ในปัจจุบัน" Tibbitt สรุป นี่อาจเป็นจุดเริ่มต้นของยุคใหม่ที่อาคารไม่ได้เป็นเพียงโครงสร้างไร้ชีวิต แต่กลายเป็นส่วนหนึ่งของระบบนิเวศที่ช่วยเยียวยาโลกของเรา

ที่มา: Livescience

ลงทะเบียนเข้าสู่ระบบ เพื่ออ่านบทความฟรีไม่จำกัด

No comment

RELATED ARTICLE

Responsive image

แว่นตาแห่งอนาคต ปรับโฟกัสอ่านใกล้-ไกล อัตโนมัติ ซ่อนเทคโนโลยีไว้ใต้กรอบแว่น ราคายังไม่เปิด แต่บริษัทเผยว่าแพง

IXI เปิดตัวแว่นอัจฉริยะที่ปรับโฟกัสตามดวงตาอัตโนมัติ ใส่สบาย น้ำหนักเบา ดีไซน์เหมือนแว่นปกติ แต่เทคโนโลยีล้ำสุด...

Responsive image

Suno ขึ้นแท่น 'ยูนิคอร์น' เต็มตัว หลังระดมทุนรอบล่าสุด ดันมูลค่าบริษัทแตะ 2.45 พันล้านดอลลาร์

Suno บริษัทสตาร์ทอัพด้านดนตรีที่ใช้เทคโนโลยี AI ประกาศระดมทุนรอบล่าสุดได้ 250 ล้านดอลลาร์สหรัฐ ส่งผลให้มูลค่าบริษัทขยับขึ้นมาอยู่ที่ 2.45 พันล้านดอลลาร์...

Responsive image

ปฏิวัติวงการวัสดุศาสตร์! นักวิจัยสร้าง ‘Structural Color’ เปลี่ยนสีได้ดั่งใจ ไม่พึ่งสารเคมี

นักวิจัย University of Florida พัฒนาวัสดุอัจฉริยะเปลี่ยนสีได้ทันทีด้วย Vanadium Dioxide ไม่ง้อสีย้อมเคมี ใช้หลักการ Structural Color ประยุกต์ใช้ได้ทั้งสิ่งทอ แฟชั่น และชุดพรางตัวทห...