เซลลูโลสผงาดขึ้นในฐานะเครื่องฟอกอากาศที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

คุณเคยรู้สึกไม่สบายเมื่อสูดดมควันหนาทึบ และรู้สึกราวกับว่าอากาศเริ่มหนาและเป็นทรายหรือไม่? หรืออาจสังเกตเห็นว่ากลิ่นฉุนของสีสดยังคงอยู่อย่างไม่สงบในห้องที่ปรับปรุงใหม่อย่างไร มลพิษทางอากาศไม่ใช่ตำนานเมืองอีกต่อไป แต่เป็นภัยคุกคามที่มองไม่เห็นซึ่งส่งผลกระทบโดยตรงต่อสุขภาพของเรา จากข้อมูลขององค์การอนามัยโลก ในแต่ละปีมีผู้เสียชีวิตหลายล้านคนเนื่องจากมลพิษทางอากาศ โดยมลพิษทางอากาศภายในอาคารเป็นเรื่องที่น่ากังวลอย่างยิ่ง

มีวิธีแก้ปัญหาที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและมีประสิทธิภาพในการบรรเทา "ความทุกข์ทรมานจากการหายใจ" นี้หรือไม่? คำตอบคือใช่ วันนี้ เราสำรวจศักยภาพอันน่าทึ่งของเซลลูโลสซึ่งเป็นวัสดุธรรมชาติในด้านการฟอกอากาศ

มลพิษทางอากาศมาในรูปแบบต่างๆ และมาจากแหล่งที่มาที่หลากหลาย ตั้งแต่การปล่อยมลพิษทางอุตสาหกรรมและไอเสียรถยนต์ ไปจนถึงอันตรายในครัวเรือน เช่น ควันปรุงอาหารและสารเคมีระเหยที่ปล่อยออกมาจากวัสดุก่อสร้าง มลพิษที่สำคัญ ได้แก่ :

• ฝุ่นละออง (PM):สาเหตุหลักของมลพิษทางอากาศ แบ่งตามขนาด PM2.5 และ PM10 เนื่องจากอนุภาค PM2.5 มีขนาดที่เล็กกว่า จึงแทรกซึมเข้าไปในปอดและกระแสเลือดได้ลึกยิ่งขึ้น ส่งผลให้เกิดความเสี่ยงต่อสุขภาพมากขึ้น
• สารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย (VOCs):ซึ่งรวมถึงฟอร์มาลดีไฮด์ เบนซิน และโทลูอีน ซึ่งมักปล่อยออกมาจากวัสดุก่อสร้าง เฟอร์นิเจอร์ และสี การได้รับสารเป็นเวลานานอาจทำให้เกิดอาการปวดศีรษะ คลื่นไส้ และอาจเพิ่มความเสี่ยงต่อโรคมะเร็งได้
• คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2):แม้ว่าการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่มากเกินไปจะปลอดสารพิษ แต่การปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่มากเกินไปทำให้เกิดภาวะโลกร้อน ซึ่งส่งผลทางอ้อมต่อสุขภาพของมนุษย์

ตัวกรองอากาศทั่วไปใช้วัสดุสังเคราะห์ เช่น โพลีอิไมด์ โพลีอะคริโลไนไตรล์ และไฟเบอร์กลาส แม้ว่าจะมีประสิทธิภาพในระดับหนึ่ง แต่วัสดุเหล่านี้ยังมีข้อเสียอยู่หลายประการ:

• กลไกการกรองแบบจำกัด:โดยหลักแล้วจะกรองมลพิษตามขนาด โดยขาดความสามารถในการดูดซับหรือการสลายตัว
• ข้อบกพร่องด้านการทำงาน:การไม่มีกลุ่มฟังก์ชันที่เกิดปฏิกิริยาจะจำกัดความสามารถในการทำให้มลพิษทางเคมีเป็นกลาง
• ต้นทุนสูง:ค่าใช้จ่ายในการผลิตทำให้ราคาตัวกรองสูงขึ้น
• ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม:ไม่สามารถย่อยสลายทางชีวภาพและรีไซเคิลได้ยาก ก่อให้เกิดมลพิษ

เพื่อแก้ไขข้อจำกัดเหล่านี้ นักวิจัยได้หันมาใช้โพลีเมอร์ชีวภาพ เช่น เซลลูโลส ซึ่งเป็นวัสดุที่มีอยู่ตามธรรมชาติ หมุนเวียนได้ และย่อยสลายได้ทางชีวภาพที่ได้มาจากผนังเซลล์พืช ข้อดีของมัน ได้แก่ :

• แหล่งที่มามากมาย:สกัดจากไม้ ฝ้าย และพืชอื่นๆ
• เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม:ย่อยสลายได้ทางชีวภาพและรีไซเคิลได้อย่างเต็มที่
• การประมวลผลที่หลากหลาย:สามารถออกแบบให้เป็นรูปแบบต่างๆ สำหรับการกรองได้

วัสดุที่ทำจากเซลลูโลสแสดงให้เห็นประสิทธิภาพในเทคโนโลยีการฟอกอากาศหลายประเภท:

• ตัวกรองอากาศเซลลูโลส:นำเสนอประสิทธิภาพการกรองที่สูงกว่าสำหรับอนุภาคและสารอินทรีย์ระเหย (VOCs) โดยมีความต้านทานอากาศต่ำกว่าและความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดีกว่าตัวกรองสังเคราะห์
• ตัวกรองนาโนเซลลูโลส:พื้นที่ผิวและคุณสมบัติทางกลที่ได้รับการปรับปรุงช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพ การดัดแปลงแบบไม่ชอบน้ำหรือชอบน้ำจะปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่ชื้นหรือแห้ง
• คอมโพสิตไฮบริด:การผสมผสานเซลลูโลสกับท่อนาโนคาร์บอน กรอบโลหะ-อินทรีย์ (MOF) หรือของเหลวไอออนิกช่วยเพิ่มความสามารถในการดูดซับ VOC หรือดักจับ CO2
• เซลลูโลสคาร์บอน:ผลิตวัสดุที่มีรูพรุนและเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าเพื่อการกรองและการเร่งปฏิกิริยาขั้นสูง

แม้ว่าจะมีศักยภาพ แต่การฟอกอากาศด้วยเซลลูโลสยังต้องเผชิญกับอุปสรรค:

• ความแข็งแรงทางกล:วัสดุเซลลูโลสบริสุทธิ์ต้องการการเสริมแรงเพื่อความทนทาน
• ความไวต่อความชื้น:การบำบัดแบบไม่ชอบน้ำเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อรักษาประสิทธิภาพในสภาวะที่มีความชื้น
• ความสามารถในการขยายขนาด:วิธีการผลิตนาโนเซลลูโลสที่คุ้มต้นทุนอยู่ระหว่างการพัฒนา

ความก้าวหน้าในอนาคตอาจมุ่งเน้นไปที่:

• วัสดุอัจฉริยะ:บูรณาการเซ็นเซอร์สำหรับการตรวจสอบคุณภาพอากาศแบบเรียลไทม์
• การใช้งานที่กว้างขึ้น:ขยายการใช้งานไปสู่การปล่อยมลพิษทางอุตสาหกรรมและระบบยานยนต์

เมื่อเทคโนโลยีก้าวหน้าไป โซลูชันที่ใช้เซลลูโลสสามารถปฏิวัติการฟอกอากาศได้ โดยนำเสนอเส้นทางที่ยั่งยืนสู่สภาพแวดล้อมที่สะอาดและดีต่อสุขภาพมากขึ้น