High effective microalgae - based wastewater treatment

ในปัจจุบันเทคโนโลยีการบำบัดน้ำทิ้งด้วยสาหร่ายกำลังรับความสนใจมากขึ้น เนื่องจากข้อดี เช่น ลดโลกร้อนได้ เพราะสาหร่ายตรึงคาร์บอนไดออกไซด์เพื่อใช้ในกระบวนการการสังเคราะห์ด้วยแสง สร้างพลังงาน ผลิตเซลล์และสร้างออกซิเจนไปพร้อมกัน นอกจากนี้สาหร่ายขนาดเล็กมีประสิทธิภาพสูงในการดูดซับแอมโมเนียมและไนเตรทผ่านกระบวนการออโตโทรฟิคเมทาบอลิซึมโดยใช้คาร์บอนไดออกไซด์ และสามารถดูดซับฟอสฟอรัสจากสภาพแวดล้อมได้สูงกว่าปริมาณความต้องการฟอสเฟตมาก ควบคู่กับการใช้คาร์บอนและไนโตรเจนในการเจริญเติบโต  อันเป็นการกำจัดอนินทรีย์คาร์บอน ดูดซับไนโตรเจน และ ฟอสฟอรัสออกจากน้ำเสียได้อย่างมีประสิทธิภาพ น้ำเสียจึงมีคุณภาพดีขึ้น  ส่งผลให้สามารถนำน้ำกลับไปใช้ประโยชน์ใหม่ได้ ซึ่งป็นการลดการปลดปล่อยน้ำทิ้งออกสู่แหล่งน้ำสาธารณะซึ่งเป็นผลดีกับสิ่งแวดล้อม นอกจากนี้ชีวมวลสาหร่ายสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้หลากหลาย เช่น เป็นแหล่งวัตถุดิบในกระบวนการผลิตสารมูลค่าสูง น้ำมันหรือลิปิด พลังงาน ปุ๋ยอินทรีย์ อาหารเสริมสำหรับสัตว์ ซึ่งถือเป็นแนวทางที่ส่งเสริมให้เกิดความยั่งยืนของบำบัดน้ำเสียด้วย อย่างไรก็ตามปัญหาหลักของการใช้สาหร่ายคือ การเก็บเกี่ยวเซลล์หรือการแยกสาหร่ายออกจากน้ำเสีย และการใช้พื้นที่เพาะเลี้ยง เนื่องจากการเลี้ยงสาหร่ายแบบแขวนลอยดั้งเดิมมักมีความเข้มข้นเซลล์ต่ำทำให้การแยกออกจากน้ำด้วยการกรองทำได้ยาก ต้นทุนการเดินระบบจึงสูง ดังนั้นการใช้สาหร่ายแบบเซลล์หนาแน่นเซลล์สูงเพื่อนำไปใช้บำบัดน้ำทิ้งจะเป็นวิธีหนึ่งในการเพิ่มประสิทธิภาพในการกำจัดสารอาหารในน้ำทิ้งและยังจะทำให้เก็บเกี่ยวเซลล์ได้ง่ายขึ้น จะช่วยแก้ปัญหาดังกล่าวได้ 

ในงานวิจัยนี้มีเป้าหมายเพื่อ พัฒนาระบบสาหร่ายประสิทธิภาพสูงเพื่อการบำบัดน้ำเสีย เพื่อเป็นต้นแบบในการบำบัดน้ำทิ้งที่ผ่านระบบบำบัดแบบไร้อากาศ (ADE) ที่ผลิตก๊าซชีวภาพ ที่มีอัตราการย่อยสลายสารอินทรีย์สูง เช่น ระบบ UASB โดย effluent นี้ยังคงมีค่า COD ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส ปริมาณสูง โดยจะศึกษาน้ำเสีย จากอุตสาหกรรมแป้งมันสำปะหลัง ซึ่งเป็นอุตสาหกรรมที่มีความสำคัญต่อเศรษฐกิจอย่างมาก โดยประเทศไทยเป็นผู้ผลิตแป้งมันสำปะหลังเป็นอันดับต้น ๆ ของโลก ในปี 2564 ประเทศไทยผลิตแป้งมันสำปะหลัง 8 ล้านตัน เกิดน้ำเสียโดยเฉลี่ยประมาณ 143 ล้านลูกบาศก์เมตร หรือ 0.39 ล้านลูกบาศก์เมตรต่อวัน ประเด็นวิจัย คือ ชนิดของสาหร่ายและการเจริญเติบโต สภาวะที่เหมาะสมในการเดินระบบตรึงฟิล์มสาหร่ายเซลล์หนาแน่น ผลผลิตชีวมวลสาหร่ายที่เกิดขึ้นต่อพื้นที่ ซึ่งเป็นการใช้พื้นที่มีประสิทธิภาพ  และผลสัมฤทธิ์ของการเดินระบบตรึงฟิล์มสาหร่ายเซลล์หนาแน่นต่อการบำบัดธาตุอาหารแบบจำเพาะ การเก็บเกี่ยวชีวมวลสาหร่ายที่ง่ายทำให้สามารถนำชีวมวลไปใช้ประโยชน์ต่อไป นอกจากนี้การนำธาตุอาหารกลับมาใช้ใหม่ เป็นการทำน้ำให้สะอาดขึ้นและสามารถนำกลับเข้าไปใช้ในกระบวนการผลิตแป้งมันสำปะหลัง อันเป็นการใช้ทรัพยากรน้ำและการบริโภคอย่างรับผิดชอบตามหลักแนวคิดของการพัฒนาอย่างยั่งยืน (SDGs) ขององค์การสหประชาชาติ นอกจากนี้การใช้น้ำอย่างคุ้มค่ายังเป็นการส่งเสริมการพัฒนาตามแนวคิดเศรษฐกิจสีเขียวในแผน BCG economy ของประเทศอีกด้วย