เหมืองยุคใหม่ ใช้ ‘ตัวกรองธรรมชาติ’ ทำให้น้ำใต้ดินสะอาดได้โดยไม่ต้องใช้ไฟ

ในยุคที่ความต้องการแร่ธาตุสำคัญ เช่น ลิเทียม โคบอลต์ และนิกเกิล พุ่งสูงขึ้นทั่วโลก การทำเหมืองในเขตหนาวอย่างแคนาดาตอนเหนือกำลังขยายตัวต่อเนื่อง แต่หนึ่งในปัญหาใหญ่ที่ตามมาคือ น้ำใต้ดินปนเปื้อน ทั้งจากสารเคมีที่ใช้สกัดแร่และธาตุจากธรรมชาติ เช่น สารหนู ยูเรเนียม และไนเตรต

ปกติการแก้ปัญหานี้ต้องพึ่งโรงบำบัดน้ำเต็มรูปแบบ ซึ่งมีต้นทุนสร้างและดูแลสูงมาก โดยเฉพาะในพื้นที่ห่างไกล ทีมนักวิจัยจาก Yukon University Research Center และ Université de Moncton จึงพัฒนาแนวคิดใหม่ คือ Permeable Reactive Barrier (PRB) หรือการใช้วัสดุธรรมชาติ เช่น กรวด อนุภาคเหล็ก และเศษไม้ ช่วยดักจับสารพิษโดยไม่ต้องใช้พลังงานและโครงสร้างขนาดใหญ่

Permeable Reactive Barrier – PRB คืออะไร ?

ทีมนักวิจัยจาก Yukon University Research Center และ Université de Moncton เลือกใช้โซลูชันแบบ Passive และ Semi-passive ซึ่งทำงานโดยอาศัยหลักการที่เกิดขึ้นเองในธรรมชาติ เพื่อลดการพึ่งพาเครื่องจักรและโครงสร้างขนาดใหญ่

ตัวอย่างระบบ Passive ที่คุ้นเคย เช่น พื้นที่ชุ่มน้ำ (Wetlands) ที่เมื่อสร้างระบบให้พร้อมแล้วก็สามารถปล่อยให้ทำงานได้เองเป็นเวลานานโดยไม่ต้องใช้พลังงานเพิ่ม สำหรับการทดลองนี้ ทีมงานเลือก PRB ที่ทำจากวัสดุธรรมชาติ ได้แก่:

• กรวด (ช่วยให้น้ำไหลผ่านและเป็นโครงสร้าง)
• อนุภาคเหล็ก (ดักจับโลหะหนัก)
• เศษไม้ (เป็นแหล่งอาหารให้จุลินทรีย์)

กระบวนการทดลอง Permeable Reactive Barrier – PRB

หน้าที่ของ PRB คือทำให้น้ำใต้ดินซึมผ่านตัวกรอง และดักจับหรือเปลี่ยนสภาพสารปนเปื้อนให้ปลอดภัยขึ้น โดยการทดลองนี้ได้จำลองสภาพจริงให้เหมือนในเหมืองภาคเหนือ มีระยะเวลาการทดลองนาน 9 เดือน ในอุณหภูมิ: 5°C (ใกล้เคียงน้ำใต้ดินในยูคอน)

ตัวอย่างน้ำ: เติมสารปนเปื้อน 3 ชนิด ได้แก่ ไนเตรต สารหนู และยูเรเนียม (ตามข้อมูลจริงจาก Yukon Mining Research Consortium ที่ให้รายละเอียดว่าสารเหล่านี้มักพบในน้ำจากเหมืองทองและเหมืองอื่นๆ ในภูมิภาค)

น้ำจะถูกปล่อยผ่านคอลัมน์ PRB เพื่อดูว่าการทำงานของตัวกรองจะมีประสิทธิภาพเพียงใดในสภาพหนาวจัด และผลลัพธ์ที่ได้จากการทดสอบ คือ  PRB สามารถดักจับ สารหนู และ ยูเรเนียม ได้อย่างมีประสิทธิภาพ แม้ในอุณหภูมิต่ำ

แต่ข้อจำกัดคือ PRB มีประสิทธิภาพกำจัดไนเตรตได้ต่ำ เนื่องจากจุลินทรีย์ที่ย่อยไนเตรตทำงานได้ไม่ดีในอากาศเย็น

นักวิจัยจึงได้ลองเติม โซเดียมอะซิเตต เพื่อเป็นอาหารให้จุลินทรีย์ จุลินทรีย์เติบโตและย่อยไนเตรตได้ดีขึ้น แต่ผลข้างเคียงคือประสิทธิภาพในการดักจับยูเรเนียมลดลง

ดร.มอร์แกน เดสมอ หัวหน้าทีมวิจัย ระบุว่า โครงสร้าง PRB ในอนาคตอาจต้องออกแบบเป็นหลายชั้น โดยให้แต่ละชั้นใช้วัสดุและสภาพแวดล้อมภายในที่เหมาะกับการดักจับสารปนเปื้อนแต่ละชนิด และชี้ว่างานนี้เป็น ก้าวแรกสู่การพัฒนาระบบบำบัดน้ำกึ่งพาสซีฟที่ใช้ได้จริงในเขตอาร์กติกและกึ่งอาร์กติก ซึ่งมีต้นทุนต่ำกว่าโรงบำบัดมาตรฐานหลายเท่า

นอกจากเหมืองในแคนาดา เทคโนโลยีนี้ยังสามารถต่อยอดไปใช้ในประเทศอื่นที่มีภูมิอากาศคล้ายกัน เช่น รัสเซีย สแกนดิเนเวีย เป็นต้น

อ่านต่อได้ที่: phys.org