เรียบเรียงโดย
งานสื่อสารและขับเคลื่อนความรู้ ฝ่ายเผยแพร่เทคโนโลยีวัสดุ

แนวคิดเศรษฐกิจหมุนเวียนมีบทบาทสำคัญในปัจจุบัน ส่งผลให้หลายภาคส่วนสนใจการใช้ทรัพยากรให้คุ้มค่ามากขึ้น แนวทางหนึ่งคือการนำวัสดุพลอยได้จากอุตสาหกรรมกลับมาใช้ประโยชน์เพื่อลดปริมาณของเสียและใช้ทรัพยากรใหม่เท่าที่จำเป็น

เถ้าลอยเป็นวัสดุพลอยได้จากโรงไฟฟ้า มีองค์ประกอบหลักคือ ซิลิคอนไดออกไซด์ (SiO₂) และอะลูมิเนียมออกไซด์ (Al₂O₃) เถ้าลอยสามารถเกิดปฏิกิริยาโพลิเมอไรเซชันเมื่ออยู่ในสารละลายด่าง เช่น สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ หรือโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ ผลผลิตที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยานี้เรียกว่า จีโอโพลิเมอร์ (geopolymer) ซึ่งมีโครงสร้างคล้ายปูนซีเมนต์ แข็งตัวและขึ้นรูปได้ที่อุณหภูมิห้องจึงใช้พลังงานในการผลิตต่ำ มีราคาถูก สามารถใช้ในงานก่อสร้างได้ และนำมาสร้างบรรจุภัณฑ์สำหรับจัดเก็บรักษากากกัมมันตรังสีแทนปูนซีเมนต์หรือคอนกรีตที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบันได้

ทีมวิจัยอีโคและฟังก์ชันนอลเซรามิกส์ กลุ่มวิจัยเซรามิกส์และวัสดุก่อสร้าง ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค) ร่วมกับ ฝ่ายพัฒนาเทคโนโลยีการจัดการกากกัมมันตรังสี ศูนย์จัดการกากกัมมันตรังสี สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) หรือ สทน. และมหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ วิทยาเขตปัตตานี ได้พัฒนาวัสดุจีโอโพลิเมอร์จากวัสดุพลอยได้ของโรงไฟฟ้าและอุตสาหกรรมรีดร้อนเหล็ก เพื่อนำไปผลิตเป็นบรรจุภัณฑ์สำหรับจัดเก็บรักษากากกัมมันตรังสีและกำบังรังสีเอกซ์และรังสีแกมมา ผลงานนี้ได้รับทุนจากหน่วยบริหารและจัดการทุนด้านการเพิ่มความสามารถในการแข่งขันของประเทศ (บพข.) และห้างหุ้นส่วนจำกัด อภิรัตน์ เอ็นจิเนียริ่ง

ทีมวิจัยใช้เถ้าลอยเป็นวัตถุดิบในการผลิตวัสดุจีโอโพลิเมอร์ และใช้ผงเหล็ก (mill scale) หรือเหล็กออกไซด์ที่เป็นวัสดุพลอยได้จากอุตสาหกรรมรีดร้อนเหล็กเป็นสารดูดกลืนรังสี จากนั้นได้พัฒนาสูตรที่เหมาะสม โดยคำนึงถึงสมบัติทางกายภาพ ทางกล อัตราการไหลตัว เวลาในการแข็งตัว และประสิทธิภาพในการกำบังรังสีเอกซ์และรังสีแกมมา อีกทั้งใช้เครื่องมือและขั้นตอนแบบปกติที่ใช้เตรียมซีเมนต์และคอนกรีตในโรงงาน

ต้นแบบวัสดุกำบังรังสีมีสองรูปแบบคือ 1) แบบก้อนขนาดเท่ากับอิฐมวลเบา (20x60x7.5 เซนติเมตร³) สามารถใช้แทนอิฐทั่วไปก่อเป็นผนังอาคารเพื่อป้องกันรังสี หรือวัสดุกำบังรังสีเฉพาะจุด 2) บรรจุภัณฑ์สำหรับใช้เก็บรักษากากกัมมันตรังสีขนาด 200 ลิตร ที่มีความหนา 5 เซนติเมตร และ 10 เซนติเมตร เพื่อป้องกันรังสีที่มีระดับอัตราปริมาณรังสีและปริมาตรในการจัดเก็บรักษากากกัมมันตรังสีที่แตกต่างกัน

ผลการทดสอบประสิทธิภาพในการกำบังรังสีบ่งชี้ว่า ต้นแบบจีโอโพลิเมอร์กำบังรังสีแบบก้อนมีประสิทธิภาพกำบังรังสีแกมมาดีกว่าคอนกรีตกำบังรังสี ส่วนต้นแบบบรรจุภัณฑ์สำหรับใช้เก็บรักษากากกัมมันตรังสีมีประสิทธิภาพใกล้เคียงกับถังเก็บกากกัมมันตรังสีจากคอนกรีตที่ใช้อยู่เดิม และจากการคำนวณคาร์บอนฟุตพริ้นต์พบว่า กระบวนการผลิตต้นแบบจีโอโพลิเมอร์กำบังรังสีปลดปล่อยคาร์บอนในปริมาณที่ต่ำกว่ากระบวนการผลิตบรรจุภัณฑ์ที่ใช้ในปัจจุบัน

ผลงานนี้นอกจากจะส่งเสริมให้ภาคอุตสาหกรรมการผลิตดำเนินธุรกิจที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมแล้ว ยังช่วยลดค่าใช้จ่ายในการกำจัดของเสีย ลดการใช้ทรัพยากรใหม่ อีกทั้งยังช่วยลดปริมาณคาร์บอนที่ปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อมอีกด้วย

ติดต่อสอบถามข้อมูล:
ทีมวิจัยอีโคและฟังก์ชันนอลเซรามิกส์ กลุ่มวิจัยเซรามิกส์และวัสดุก่อสร้าง ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค)
ดร.สมัญญา สงวนพรรค
โทรศัพท์: 0 2564 6500 ต่อ 4044
อีเมล: samunys@mtec.or.th