กำแพงต้นไม้: เมื่อธรรมชาติผสานเทคโนโลยีเพื่ออากาศสะอาด

ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา ฝุ่นละอองขนาดเล็ก PM2.5 ได้กลายเป็นหนึ่งในความท้าทายด้านสิ่งแวดล้อมที่ส่งผลกระทบต่อคุณภาพอากาศและสุขภาพของคนไทย โดยเฉพาะในเขตเมืองที่มีการจราจรหนาแน่น พื้นที่ก่อสร้างจำนวนมาก และกิจกรรมต่าง ๆ ที่ก่อให้เกิดมลพิษทางอากาศ ส่งผลให้หลายพื้นที่ยกตัวอย่างเช่น กรุงเทพมหานคร ต้องเผชิญกับค่าฝุ่น PM2.5 ที่อยู่ในระดับส่งผลกระทบต่อสุขภาพอยู่บ่อยครั้ง

แม้ว่าการลดการปล่อยมลพิษจากแหล่งกำเนิดจะเป็นแนวทางสำคัญในการแก้ไขปัญหา แต่การพัฒนานวัตกรรมที่ช่วยบำบัดอากาศในพื้นที่ใช้งานจริงก็เป็นอีกหนึ่งทางเลือกที่ได้รับความสนใจ กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (อว.) โดยสำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) จึงได้วิจัย พัฒนา และนำเสนอ "7 นวัตกรรมสู้ฝุ่น PM2.5" เพื่อเป็นอีกหนึ่งแนวทางในการรับมือกับมลพิษทางอากาศ โดยหนึ่งในนวัตกรรมที่น่าสนใจคือ "กำแพงต้นไม้" ผลงานที่นำธรรมชาติมาผสานกับหลักการทางวิศวกรรม เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการบำบัดอากาศและลดมลพิษในพื้นที่เมือง ตัวกำแพงต้นไม้ที่ว่านี้จะเป็นอย่างไร มีหลักการทำงานแบบไหน หาคำตอบได้ที่นี่

รู้จักนวัตกรรมกำแพงต้นไม้

กำแพงต้นไม้ หรือ "กำแพงต้นไม้บำบัดมลพิษชนิดควบคุมตัวเองอัตโนมัติ" เป็นนวัตกรรมที่พัฒนาโดย รศ. ดร.ชัยรัตน์ ตรีทรัพย์สุนทร นักวิจัยสถาบันพัฒนาและฝึกอบรมโรงงานต้นแบบ และอาจารย์ประจำสายวิชาเทคโนโลยีชีวภาพ คณะทรัพยากรชีวภาพและเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) ร่วมกับศูนย์โอมิกส์แห่งชาติ ไบโอเทค สวทช. โดยบูรณาการองค์ความรู้ด้านชีววิทยา เทคโนโลยีการใช้พืชบำบัดมลพิษ และการออกแบบทางวิศวกรรมศาสตร์จนเกิดเป็นนวัตกรรม "กำแพงต้นไม้" ขึ้นมา

กำแพงต้นไม้นี้ไม่ได้เป็นเพียงสวนแนวตั้งหรือการปลูกต้นไม้ฟอกอากาศแบบที่พบในบ้านเรือนทั่วไป แต่เป็นกำแพงต้นไม้แบบแอคทีฟ (Active Living Wall) ที่ออกแบบให้ธรรมชาติและเทคโนโลยีทำงานร่วมกันอย่างเป็นระบบ อากาศที่ปนเปื้อนฝุ่นละอองและมลพิษจะถูกดูดเข้าสู่ระบบ ก่อนไหลผ่านชั้นพืชและวัสดุกรองเพื่อดักจับมลพิษ แล้วจึงปล่อยอากาศที่ผ่านการบำบัดออกมายังบริเวณด้านหลังของกำแพงซึ่งช่วยบำบัดอากาศในบริเวณโดยรอบให้สะอาดขึ้น

ทั้งนี้ มีการจัดตั้งตัวต้นแบบอยู่ที่มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรีและมีผลจากการทดสอบประสิทธิภาพของกำแพงต้นไม้อัจฉริยะในการบำบัดมลพิษอากาศ พบว่า ระบบฯ มีความสามารถในการลดสารอินทรีย์ระเหยง่ายได้มากกว่าร้อยละ 80 และลดฝุ่น PM2.5 ได้ประมาณร้อยละ 60 จากการไหลผ่านของอากาศพียง 1 รอบ (ที่มา: KMUTT NEWS)

ขอบคุณรูปจาก Breathbangkok

เบื้องหลังประสิทธิภาพของกำแพงต้นไม้

แม้ต้นไม้จะเป็นหัวใจสำคัญของกำแพงต้นไม้ แต่ประสิทธิภาพในการบำบัดอากาศไม่ได้เกิดจากพืชเพียงอย่างเดียว หากเกิดจากการทำงานร่วมกันของหลายองค์ประกอบ รศ. ดร.ชัยรัตน์ ให้สัมภาษณ์กับสภาลมหายใจกรุงเทพฯ ว่า "ปัจจัยการทำงานหลักของกำแพงต้นไม้ คือ ต้นไม้ที่ดีที่สุด ตัวกรองที่ดีที่สุด บวกกับความเร็วลมที่เหมาะสมที่สุด"

หัวใจสำคัญอย่างแรกคือการคัดเลือกพืชบนพื้นฐานงานวิจัย โดยใช้เทคโนโลยีเมตาโบโลมิกส์ (Metabolomics) ร่วมกับการวิเคราะห์ด้วย LC-MS เพื่อศึกษาคุณสมบัติของพืชแต่ละชนิด ทั้งลักษณะทางกายภาพและองค์ประกอบสำคัญภายในพืช ก่อนคัดเลือกชนิดที่มีศักยภาพในการดักจับฝุ่นและมลพิษได้ดี ซึ่งพืชเหล่านี้จะมีคุณสมบัติและกลไกการจัดการฝุ่นที่แตกต่างกันออกไป เช่น พืชที่มีใบขนาดเล็ก พื้นผิวใบขรุขระ มีขนละเอียด หรือมีชั้นแว็กซ์เคลือบใบ ซึ่งช่วยให้ฝุ่นละอองเกาะติดได้ดี ตัวอย่างพืชที่นำมาใช้อย่าง เฟิร์นขนนก พรมกำมะหยี่ ลิ้นมังกรแคระ เป็นต้น 

ขณะเดียวกัน ภายในกำแพงต้นไม้ยังติดตั้งตะแกรงและใยกรองที่ผลิตจากวัสดุธรรมชาติ เช่น ขุยมะพร้าว พร้อมออกแบบให้ลมไหลผ่านด้วยความเร็วที่เหมาะสมประมาณ 1–2 เมตรต่อวินาที เพื่อเพิ่มโอกาสให้ฝุ่นละอองและมลพิษสัมผัสกับพื้นผิวใบและวัสดุกรองได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ

นอกจากนี้ กำแพงต้นไม้ยังประยุกต์ใช้เทคโนโลยีสมาร์ตฟาร์มมิ่งเพื่อดูแลการทำงานของระบบอย่างต่อเนื่อง ทั้งระบบรดน้ำอัตโนมัติ การควบคุมการไหลของน้ำ ความเร็วลม และแสงสว่าง รวมถึงการตรวจวัดคุณภาพอากาศแบบเรียลไทม์ ระบบสามารถทำงานได้ทั้งแบบอัตโนมัติ ควบคุมโดยผู้ปฏิบัติงาน หรือสั่งการผ่านระบบออนไลน์ ทำให้กำแพงต้นไม้สามารถรักษาประสิทธิภาพการบำบัดอากาศได้อย่างสม่ำเสมอในสภาพแวดล้อมจริง

กำแพงต้นไม้เป็นอีกหนึ่งตัวอย่างของการผสานองค์ความรู้ด้านพืชศาสตร์ วิศวกรรม และเทคโนโลยี เพื่อเปลี่ยนพื้นที่สีเขียวให้มีบทบาทในการบำบัดมลพิษทางอากาศได้อย่างมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น แม้ปัจจุบันระบบยังต้องอาศัยพลังงานไฟฟ้าในการทำงาน และยังมีโอกาสพัฒนาต่อยอดทั้งด้านประสิทธิภาพ การใช้พลังงาน และความเหมาะสมกับการใช้งานในสภาพแวดล้อมจริง แต่ก็สะท้อนให้เห็นถึงศักยภาพของการใช้ธรรมชาติร่วมกับเทคโนโลยีในการรับมือกับปัญหาสิ่งแวดล้อม แม้จะเป็นเพียงเทคโนโลยีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับความท้าทายของปัญหาฝุ่น PM2.5 แต่หากสามารถนำไปใช้ควบคู่กับมาตรการลดการปล่อยมลพิษจากต้นทาง ก็อาจเป็นอีกหนึ่งกลไกสำคัญในการเพิ่มพื้นที่สีเขียว ยกระดับคุณภาพอากาศ และก้าวสู่การเป็นนวัตกรรมบำบัดมลพิษที่ยั่งยืนในอนาคต

ข้อมูลอ้างอิง

https://ripo.kmutt.ac.th/walloftrees

https://www.kmutt.ac.th/news/28/10/2021/12831/

https://www.breathebangkok.org/interview/chairat-tre/

https://www.facebook.com/breathebangkokorg/posts/pfbid02FupTSpUwHPnj38wnBw1iVou5yBp8v3TyuaSd1Z44rjFosbLDB1kB3uNLJb9ocCKpl?rdid=WBliP0VcRa8ZTedT#