แผ่นกรองอากาศเซลลูโลสนาโนไฟเบอร์ที่มีคุณสมบัติต้านแบคทีเรียจากกากชานอ้อย

ฝุ่นละอองขนาดเล็ก หรือ ฝุ่นจิ๋ว PM ยังคงเป็นปัญหาต่อคุณภาพชีวิตและสุขภาพของประชาชนทั่วโลก โดยเฉพาะอย่างยิ่งฝุ่น PM2.5 ฝุ่นจิ๋วเหล่านี้ยังสามารถพา สารเคมี แบคทีเรีย จุลินทรีย์ และไวรัสในอากาศเข้าสู่ร่างกาย ผ่านทางเดินหายใจ ปอด และบางอนุภาคอาจเข้าสู่กระแสเลือด ก่อให้เกิดโรคต่างๆ มากมาย การสวมหน้ากากเมื่ออยู่นอกบ้าน และการใช้เครื่องกรองอากาศเมื่ออยู่ในบ้านจึงมีความจำเป็นในชีวิต ผู้วิจัยจึงสนใจการใช้นาโนเซลลูโลสชนิดเซลลูโลสนาโนไฟเบอร์ (Cellulose nanofibers, CNF) ซึ่งสกัดจากกากชานอ้อยเป็นวัสดุหลักเพื่อผลิตแผ่นกรองอากาศ เนื่องจาก CNF เป็นวัสดุธรรมชาติ มีลักษณะเป็นเส้นใยซึ่งสามารถสกัดได้จากเซลลูโลส มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางระดับนาโนเมตร (5-20 nm) ทำให้มีคุณสมบัติที่น่าสนใจ เช่น มีความแข็งแรง พื้นที่ผิวจำเพาะสูง สามารถย่อยสลายได้ตามธรรมชาติ มีน้ำหนักเบา และความหนาแน่นต่ำ CNF มีเส้นใยขนาดนาโนเมตร ทำให้มีความต้านทานต่อการไหลของอากาศต่ำ รวมถึง CNF มีพื้นที่ผิวจำเพาะสูง จึงดักจับอนุภาคได้ดี  และนอกจากปัจจัยด้านประสิทธิภาพการกรองสูงแล้ว ความสามารถในการต้านแบคทีเรีย เนื่องจากเมื่อใช้เป็นระยะเวลานานๆ แผ่นกรองอากาศจะเกิดการปนเปื้อนของจุลินทรีย์ และเกิดการสะสมของจุลินทรีย์ที่แผ่นกรองยังทำให้เกิดการเพิ่มแรงดันตกคร่อม ซึ่งทำให้ประสิทธิภาพการกรองลดลง รวมถึงทำให้เกิดปัญหาสุขภาพได้ ผู้วิจัยจึงขอเสนอโครงการวิจัยเพื่อพัฒนาแผ่นกรองอากาศจาก CNF ที่สามารถต้านเชื้อแบคทีเรีย โดยเตรียมเป็นแผ่นแอโรเจลคอมพอสิต CNF/Nano ZnO ด้วยวิธี in situ deposition กล่าวคือทำการสังเคราะห์ ZnO โดยใช้  CNF เป็นแม่แบบ (template) โดยผู้วิจัยคาดว่า Zn²⁺ จะเกิดพันธะกับหมู่ฟังก์ชัน COO^- ใน CNF เกิดเป็นร่างแหตาข่าย โดย Zn²⁺ ใน CNF hydrogel จะถูกเปลี่ยนเป็น ZnO ด้วยสารละลายเบส (NH₄OH) และใช้คลื่นไมโครเวฟช่วยในการสังเคราะห์ แล้วนำคอมโพสิตไฮโดรเจลที่เตรียมได้ไปทำให้แห้งด้วยวิธีทำแห้งแบบเยือกแข็ง (freeze drying) ศึกษาอิทธิพลของความเข้มข้นของสารละลาย Zn²⁺ และเวลาที่ใช้ในการเกิดปฏิกิริยา ที่มีผลต่อโครงสร้างสัญฐานวิทยา โครงสร้างผลึก ความพรุน พื้นที่ผิวจำเพาะ ความเสถียรทางความร้อน ประสิทธิภาพการกรอง และฤทธิ์ในการต้านเชื้อแบคทีเรียของแผ่นกรองแอโรเจลคอมพอสิตทั้งสภาวะที่มีและไม่มีแสง UV