ในวันที่โลกเผชิญแรงกดดันจากวิกฤติสิ่งแวดล้อมและการเร่งพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานเพื่อตอบโจทย์ชีวิตคนเมืองสมัยใหม่ อุตสาหกรรมวัสดุก่อสร้างที่กลับกลายเป็นหนึ่งในต้นตอหลักของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจะสามารถแก้ไขอย่างไรได้บ้าง ไม่ใช่แค่โจทย์ของนักอนุรักษ์หรือใครคนใดคนหนึ่ง แต่คือโจทย์ที่แวดวงวิศวกรรมก็เร่งหาคำตอบ และ "วัสดุทางเลือก" ไม่ใช่เพียงทางเลือกอีกต่อไป แต่มันกำลังจะกลายเป็น ทางรอด ของอุตสาหกรรมก่อสร้างในอนาคต

จากจุดเริ่มต้นของคำถาม เราจึงควรมาทำความรู้จักกับองค์ความรู้ของ รศ.ดร. วีรชาติ ตั้งจิรภัทร อาจารย์ประจำด้านวัสดุวิศวกรรม ผู้มีผลงานวิจัยที่น่าสนใจด้วยการพัฒนาคอนกรีตขั้นสูงจากเถ้าก้นเตา (Bottom Ash) ซึ่งสามารถใช้แทนซีเมนต์ในสัดส่วนสูงได้จริง ทั้งช่วยลดของเสียและลดการปล่อยคาร์บอนในกระบวนการผลิต ด้วยความที่อาจารย์เป็นผู้เชี่ยวชาญด้านวัสดุวิศวกรรม กลุ่มงานวิจัยหลักของอาจารย์จึงมี 3 ส่วน ได้แก่

1. การพัฒนาวัสดุก่อสร้างจากวัสดุทดแทน (Recycled Construction Materials)
2. การวิจัยการใช้วัสดุเหลือทิ้ง เช่น bottom ash และ fly ash แทนปูนซีเมนต์บางส่วนในคอนกรีต
3. การวิจัยเพื่อมุ่งเน้นการปรับปรุงวัสดุขั้นสูงเพื่อประยุกต์ใช้ในโครงสร้างอาคาร

การผลิตวัสดุก่อสร้างเป็นหนึ่งในภาคอุตสาหกรรมที่ก่อให้เกิดก๊าซเรือนกระจกรายใหญ่ของโลก ดังนั้น "วัสดุทางเลือก" จึงมองเป็นทางรอดของอนาคต

หนึ่งในวัสดุทดแทนที่น่าสนใจ อย่าง Bottom Ash หรือเถ้าก้นเตา (เถ้าหนัก) เป็นวัสดุต้นทุนที่ได้จากกระบวนการเผาไหม้ถ่านหินในโรงไฟฟ้า มีลักษณะเป็นเม็ดหยาบ ขนาดประมาณทรายหรือกรวด รูพรุน คุณสมบัติดูดน้ำสูง ซึ่งเดิมถูกมองว่าเป็นของเสียต้องกำจัด แต่ด้วยแนวคิดการใช้ทรัพยากรอย่างยั่งยืนและนวัตกรรมทางวิศวกรรม ทำให้ Bottom Ash กลายเป็นวัสดุที่มาใช้แทนทรายธรรมชาติหรือส่วนผสมในคอนกรีต ซึ่งช่วยควบคุมน้ำหนัก ลดการนำความร้อน และเพิ่มคุณสมบัติบางด้าน เช่น ความสามารถในการกันความร้อน ลดการหดตัว เป็นวัสดุทางเลือกในการใช้แทนปูนซีเมนต์ ปัจจุบันใช้แทนได้เกือบใน 100%

และหนึ่งในวัสดุสำเร็จรูปที่น่าสนใจ อย่าง คอนกรีตรูพรุน (Pervious Concrete) เป็นคอนกรีตที่มีคุณสมบัติเป็นรูพรุนมีโพรงจำนวนมากภายในเนื้อคอนกรีตส่งผลให้น้ำและอากาศสามารถไหลผ่านได้ง่าย มีน้ำหนักเบากว่าคอนกรีตทั่วไป ช่วยลดภาระของระบบระบายน้ำ ทั้งหน่วงน้ำและการปล่อยน้ำซึมสู่ดิน

เทคโนโลยีเครื่องพิมพ์สามมิติในงานวัสดุวิศวกรรมที่เห็นโฉมได้ในแล็ป มจธ.

 1) Delta 3D Printer อยู่ มจธ.บางขุนเทียนในงานห้องวิจัยทางสถาปัตยกรรมศาสตร์ มักใช้ผลิตชิ้นส่วนพลาสติกที่มีรูปทรงซับซ้อน

รูปจาก Incamtec

2) Robot Arm 3D Printer ใช้แขนกลอุตสาหกรรม อยู่ มจธ.บางขุนเทียน สามารถสร้างชิ้นงานออกแบบทางสถาปัตยกรรม เหมาะกับงานพิมพ์ที่ต้องการความแข็งแรงและรูปทรงเฉพาะ

 3) Large-Scale 3D Printer สามารถพิมพ์ชิ้นงานขนาดใหญ่ได้ในชิ้นเดียว ลดขั้นตอนการประกอบ อยู่ที่ชั้น 1 อาคารวิศววัฒนะ แล็ปวิจัยอาจารย์วีรชาติของเรา

แต่สิ่งสำคัญคือ เราต้องอาศัยความเข้าใจในธรรมชาติของวัสดุในการพัฒนาหรือต่อยอดว่าจะนำไปทำเป็นวัสดุใด เพื่อให้คุณสมบัติเพียงพอเหมาะสมต่อการนำไปใช้

นอกจากบทบาทด้านการวิจัย อาจารย์ยังมีบทบาทในการสอน การแลกเปลี่ยนประสบการณ์องค์ความรู้ที่น่าสนใจ ที่ไม่เพียงเป็น ผู้ถ่ายทอด แต่ยังเป็นผู้สร้างสภาพแวดล้อมแห่งการเรียนรู้

ภายใต้โครงสร้างของห้องทดลองที่ดูเป็นทางการ แต่อาจารย์กลับเปิดโอกาสให้นักศึกษาได้เผชิญกับปัญหาจริง ตั้งคำถาม และหาทางออกร่วมกัน เช่น เมื่อนักศึกษาค้นพบปัญหาทางเทคนิคของเครื่องมือหรือกระบวนการผลิต อาจารย์จะไม่เพียงชี้แนะคำตอบที่ตายตัว แต่จะกระตุ้นให้นักศึกษาคิดวิเคราะห์แก้ปัญหาด้วยตนเอง ตั้งคำถาม เรียนรู้จากความผิดพลาด และกลับไปสื่อสารต่อกับเพื่อนนักศึกษาคนอื่น ๆ เพื่อหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดซ้ำเดิม

อาจารย์มองว่า การเผชิญหน้ากับปัญหาไม่ใช่สิ่งที่แย่ แต่เป็นสิ่งที่ดีที่ทำให้เราได้เรียนรู้และสามารถนำไปต่อยอดกับงานอื่น ๆ ได้

ทั้งนี้ บรรยากาศของห้องแล็บไม่ได้เคร่งเครียดเสมอไป อาจารย์จัดพื้นที่ให้เหมาะกับการทำงานและการพักผ่อน เช่น การมีพื้นที่ให้คุย ถกเถียง นั่งเล่น อินเทอร์เน็ต หรือแม้แต่จัดกิจกรรมเล็ก ๆ เช่น ปาร์ตี้ปีใหม่ ช่วงเวลาพักเที่ยงที่ไปกินข้าวด้วยกัน หรือการพาไปร่วมประชุมวิชาการนอกสถานที่ สิ่งเหล่านี้เสริมสร้างสายสัมพันธ์ระหว่างกัน และทำให้เกิดความรู้สึกเป็นเจ้าของร่วมในพื้นที่แห่งนี้

อีกหนึ่งประเด็นที่น่าสนใจคือ การผลักดันให้นักศึกษาเข้าใจวัสดุหรือเทคโนโลยีใหม่ ๆ ด้วยมุมมองวิชาการที่ถูกต้อง เช่น ความเข้าใจเรื่องคอนกรีตเบา วัสดุรีไซเคิล หรือแนวโน้มเทคโนโลยีที่อาจยังไม่เป็นที่ยอมรับในวงกว้าง ซึ่งอาจารย์ได้ช่วยให้มองเห็นข้อดี ข้อจำกัด และแนวทางการใช้วัสดุเหล่านั้นอย่างเหมาะสม สะท้อนถึงการผสมผสาน “งานวิจัย” เข้ากับ “การเรียนรู้เชิงลึก” ได้อย่างลงตัว

โดยเราสามารถติดตามผลงานอาจารย์กับทีมแล็บวิจัยของอาจารย์ได้ที่ Facebook: All about concretes ห้อง Concrete lab ที่ตึก CB5 มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

เรียบเรียงโดย

อารยา ศรีบัวบาน

ชลดา มุขดารา