กรองอากาศด้วยแสง! แผ่นกรองซักได้ ดักอนุภาค 0.3 ไมครอน ช่วยลดขยะจากไส้กรองอากาศ

นักวิจัยพัฒนาแผ่นกรองอากาศที่สามารถซักด้วยน้ำและใช้แสงแดด หรือไฟ LED ช่วยฟื้นประจุไฟฟ้าสถิตบนพื้นผิว เพื่อกลับมาดักจับอนุภาคขนาด 0.3 ไมครอนได้อีกครั้ง หวังลดการเปลี่ยนไส้กรองและขยะจากวัสดุใช้แล้วทิ้ง

นักวิจัยจากจีนพัฒนาเทคโนโลยีกรองอากาศที่สามารถซักด้วยน้ำ แล้วใช้แสงแดดหรือไฟ LED ภายในอาคารช่วยคืนความสามารถในการดักจับอนุภาค งานวิจัยพบว่าแผ่นกรองยังคงประสิทธิภาพในระดับสูงหลังการใช้งานต่อเนื่อง และสามารถดักจับอนุภาคขนาดประมาณ 0.3 ไมครอน ซึ่งเป็นขนาดใกล้เคียงกับอนุภาคละเอียดที่พบในควันและมลพิษในอากาศ

แผ่นกรองที่ใช้ “แสง” ช่วยดักจับฝุ่น

โดยทั่วไป การกรองอนุภาคขนาดเล็กไม่ได้อาศัยเพียงการให้อนุภาคติดอยู่กับเส้นใยของแผ่นกรอง แต่ระบบกรองบางประเภทใช้ประจุไฟฟ้าสถิตเข้ามาช่วยดึงดูดอนุภาคในอากาศ ทำให้อนุภาคที่มีขนาดเล็กสามารถถูกจับไว้บนวัสดุกรองได้มากขึ้น

นักวิจัยจึงพัฒนาแนวทางที่ทำให้แผ่นกรองสามารถสร้างและฟื้นประจุไฟฟ้าสถิตได้ด้วยแสง โดยใช้แผ่นเมมเบรนพอลิโพรพิลีนเป็นวัสดุพื้นฐาน แล้วเคลือบด้วยวัสดุที่ตอบสนองต่อแสงและความร้อน เมื่อได้รับแสง วัสดุเคลือบจะช่วยสร้างประจุบนพื้นผิวของแผ่นกรอง ทำให้เกิดแรงดึงดูดอนุภาคในอากาศโดยไม่จำเป็นต้องต่อเข้ากับแหล่งจ่ายไฟตลอดเวลา

ประสิทธิภาพการกรอง 99%

งานวิจัยของนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยจี๋หลิน (Jilin University) ประเทศจีน ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Chem เมื่อวันที่ 25 กันยายน 2026 ภายใต้ชื่อ “Sustainable air purification via light-charged filters” ทีมวิจัยนำโดย Jihong Yu และทดสอบประสิทธิภาพของแผ่นกรองกับอนุภาคโซเดียมคลอไรด์และเขม่าที่มีขนาดประมาณ 0.3 ไมโครเมตร หรือ 0.3 ไมครอน ภายใต้ความชื้นตั้งแต่ 20–90% เพื่อดูว่าเทคโนโลยีจะยังทำงานได้ดีในสภาพอากาศที่แตกต่างกันหรือไม่

ผลการทดลองพบว่า หลังใช้งานเป็นเวลา 1 เดือน แผ่นกรองยังคงประสิทธิภาพการกรองไว้ประมาณ 99% ของค่าประสิทธิภาพสูงสุด และในช่วง 2 เดือนถัดมายังคงอยู่ที่ประมาณ 95% ข้อมูลดังกล่าวชี้ให้เห็นว่าแนวคิดการใช้แสงช่วยฟื้นประจุอาจช่วยให้ประสิทธิภาพของแผ่นกรองคงอยู่ได้นานกว่าการพึ่งพาประจุที่ค่อย ๆ ลดลงตามการใช้งานเพียงอย่างเดียว

ซักด้วยน้ำ แล้วใช้แสงฟื้นคืนประจุ

จุดเด่นอีกอย่างคือ เมื่อแผ่นกรองสะสมอนุภาคจนเต็ม ผู้วิจัยสามารถใช้น้ำล้างสิ่งสกปรกออกจากวัสดุ จากนั้นนำแผ่นกรองไปสัมผัสกับแสงเพื่อฟื้นประจุไฟฟ้าสถิตบนพื้นผิวอีกครั้ง

สิ่งที่น่าสนใจคือแสงที่ใช้ไม่จำเป็นต้องเป็นแสงแดดจัด การทดลองพบว่าแสงแดดในวันที่มีเมฆ รวมถึงแสงจากหลอด LED ภายในอาคาร สามารถให้พลังงานเพียงพอสำหรับการฟื้นประจุจนแผ่นกรองทำงานได้ในระดับประสิทธิภาพที่เทียบเคียงกับระดับการกรอง N95 และ N99 ในการทดสอบของห้องปฏิบัติการ

แนวคิดนี้ทำให้กระบวนการดูแลแผ่นกรองเปลี่ยนจาก “ใช้แล้วเปลี่ยน” เป็น “กรอง–ซัก–รับแสง–นำกลับมาใช้” หากสามารถพัฒนาให้ใช้งานจริงได้ ก็มีโอกาสช่วยลดจำนวนขยะไส้กรองที่ต้องทิ้งและลดความถี่ในการเปลี่ยนวัสดุกรองลงได้

ต่อยอดได้ทั้งเครื่องฟอกอากาศและหน้ากาก

นักวิจัยมองว่าเทคโนโลยีนี้ไม่ได้จำกัดอยู่กับเครื่องฟอกอากาศภายในบ้านเท่านั้น แต่ยังสามารถนำไปพัฒนาเป็นอุปกรณ์กรองอากาศรูปแบบอื่น เช่น หน้ากากแบบใช้ซ้ำ แผงกรองอากาศสำหรับพื้นที่กลางแจ้ง และอุปกรณ์ที่ใช้ในงานชีวภาพ

สำหรับผู้ใช้งานทั่วไป ประโยชน์ที่ได้จากแผ่นกรองคือการลดการพึ่งพาไฟฟ้าจากปลั๊กเพื่อรักษาประจุอยู่ตลอดเวลา ขณะที่พื้นที่ซึ่งเข้าถึงไฟฟ้าได้ยากก็ยังคงได้ประโยชน์จากการใช้แสงธรรมชาติเป็นแหล่งพลังงานช่วยฟื้นการทำงานของแผ่นกรอง

อย่างไรก็ตาม ผลการทดสอบระดับ N95 และ N99 ที่รายงานเป็นประสิทธิภาพของวัสดุกรองในห้องปฏิบัติการ ไม่ได้หมายความว่าหน้ากากที่นำเทคโนโลยีนี้ไปใช้จะได้รับการรับรองเป็นหน้ากาก N95 หรือ N99 โดยอัตโนมัติ เพราะอุปกรณ์ป้องกันระบบทางเดินหายใจจริงยังต้องผ่านการทดสอบทั้งเรื่องประสิทธิภาพการกรอง การหายใจ ความกระชับกับใบหน้า ความทนทาน และมาตรฐานความปลอดภัยที่เกี่ยวข้อง

ลดการพึ่งพาไส้กรองแบบใช้แล้วทิ้ง

ปัจจุบันระบบกรองอากาศจำนวนมากต้องเผชิญกับปัญหาเมื่อวัสดุกรองสะสมฝุ่นมากขึ้น ทั้งการอุดตันและประสิทธิภาพที่ลดลง ขณะที่ระบบที่ใช้ประจุไฟฟ้าสถิตบางประเภทต้องพึ่งพาแหล่งจ่ายไฟภายนอกเพื่อสร้างสนามไฟฟ้า

เทคโนโลยีใหม่จึงพยายามแก้ปัญหาทั้งสองด้านพร้อมกัน ด้วยการออกแบบวัสดุที่สามารถสร้างประจุบนพื้นผิวจากแสง และสามารถนำกลับมาฟื้นประสิทธิภาพได้หลังการล้าง แนวทางนี้อาจเหมาะกับงานที่ต้องการใช้แผ่นกรองเป็นเวลานาน หรือต้องการลดปริมาณวัสดุใช้แล้วทิ้งจากระบบกรองอากาศ

แผ่นกรองที่ซักด้วยน้ำและฟื้นประสิทธิภาพด้วยแสง เป็นแนวคิดที่นำพลังงานจากสิ่งรอบตัวมาใช้กับระบบกรองอากาศ โดยไม่ต้องพึ่งพาการจ่ายไฟอย่างต่อเนื่อง และอาจช่วยลดการใช้วัสดุกรองแบบใช้แล้วทิ้ง หากการพัฒนาต่อไปสามารถยืนยันความทนทาน ความปลอดภัย ต้นทุน และประสิทธิภาพในสภาพการใช้งานจริง เทคโนโลยีนี้อาจต่อยอดได้ตั้งแต่เครื่องฟอกอากาศ หน้ากากแบบใช้ซ้ำ ไปจนถึงระบบกรองสำหรับพื้นที่ที่มีข้อจำกัดด้านพลังงาน

เรียบเรียงโดย ขนิษฐา จันทร์ทร

ที่มาข้อมูล: techxplore, eurekalert, cell
ที่มาภาพ: cell

อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS