สวทช - กฟผ. นำร่องระบบตรวจวัดและจำแนกแหล่งกำเนิด PM2.5

ปัญหาฝุ่นละอองขนาดเล็กที่มีปริมาณสูงจนเกินค่ามาตรฐาน โดยเฉพาะเขตภาคเหนือตอนบนของประเทศไทยที่มักเกิดในช่วงเดือนมกราคม –เมษายนของทุกปี การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.) โดยโรงไฟฟ้าแม่เมาะ จับมือนักวิจัย สวทช. โดยนาโนเทค พัฒนาระบบตรวจวัดและจำแนกแหล่งกำเนิด PM2.5 สืบหาต้นตอฝุ่น PM2.5 ในจังหวัดลำปาง พร้อมแอปพลิเคชันแสดงผลค่า PM2.5 แบบจำแนกสัดส่วนของแหล่งกำเนิด และดัชนีคุณภาพอากาศแบบ Real Time ปูทางสู่ฐานข้อมูลเพื่อบริหารจัดการลดการเกิดฝุ่นละอองในสิ่งแวดล้อม และแนะมาตรการป้องกันและแก้ไขการเกิดฝุ่น PM2.5 ได้ในอนาคต

ดร. รุ่งโรจน์ เมาลานนท์ ทีมวิจัยวิศวกรรมกระบวนการและระบบตรวจติดตาม กลุ่มวิจัยวัสดุตอบสนองและเซ็นเซอร์ระดับนาโน ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (นาโนเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) กล่าวว่า โครงการวิจัย เรื่อง “การพัฒนาระบบจำแนกตรวจติดตามฝุ่นละอองขนาดเล็ก PM2.5 และมลภาวะทางอากาศ” เป็นโจทย์จากการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.)โดยโรงไฟฟ้าแม่เมาะ ที่ต้องการศึกษาแหล่งกำเนิดหลักของฝุ่น PM2.5 ในพื้นที่รอบโรงไฟฟ้าแม่เมาะ จึงต่อยอด “E-nose” หรือ “จมูกอิเล็กทรอนิกส์”สู่ “ระบบต้นแบบสำหรับตรวจวัดและจำแนก PM2.5 ที่สามารถจำแนกตรวจติดตามฝุ่นละอองขนาดเล็กและมลภาวะทางอากาศ”

ระบบจำแนกตรวจติดตามฝุ่นละอองขนาดเล็ก PM2.5 และมลภาวะทางอากาศนี้ อาศัยหลักการวิเคราะห์ทางด้านวิทยาศาสตร์ในห้องปฏิบัติการ เพื่อศึกษาองค์ประกอบในฝุ่นละอองขนาดไม่เกิน 2.5 ไมครอน ที่อยู่ในสิ่งแวดล้อมตามสถานที่โดยรอบบริเวณโรงไฟฟ้าแม่เมาะ รวมถึงศึกษาเปรียบเทียบกับองค์ประกอบของฝุ่นละอองที่เป็นตัวแทนของแหล่งกำเนิดที่ปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อม เช่น เขม่าฝุ่นละอองจากการเผาไหม้ชีวมวล เขม่าน้ำมันดีเซล เถ้าหนัก เถ้าลอย ยิปซัม และฝุ่นละอองดินจากแหล่งโดยรอบ อำเภอแม่เมาะ จังหวัดลำปาง

 “เราสร้างต้นแบบจำแนกตรวจติดตามฝุ่นละอองขนาดเล็ก PM2.5 จำนวน 9 เครื่อง เพื่อทำหน้าที่ตรวจวัดและติดตามการแพร่กระจายของฝุ่นละอองขนาดเล็ก PM2.5 และทำการประมวลผลข้อมูลการตรวจรับสัญญาณที่ประกอบกลุ่มเซนเซอร์ที่ประกอบด้วย ก๊าซเซนเซอร์ เซนเซอร์วัดอนุภาคฝุ่นละออง เซนเซอร์วัดอุณหภูมิและความชื้น ทำหน้าที่วิเคราะห์คุณสมบัติของฝุ่นละอองในอากาศ และจำแนกฝุ่นละอองขนาดเล็กจากบริเวณแหล่งกำเนิดที่ประกอบด้วยเชื้อเพลิงชีวมวล, ยานพาหนะ, เหมืองถ่านหินลิกไนต์, เหมืองหินปูนและจุดทิ้งเถ้า, โรงไฟฟ้าแม่เมาะ และโรงงานผลิตเซรามิก”

ทีมวิจัย สวทช. ติดตั้งเครื่องต้นแบบและเครื่องเก็บตัวอย่างฝุ่นละอองใน 9 บริเวณ ประกอบด้วยบ้านหัวฝาย, บ้านสบป้าด, ศูนย์ราชการอำเภอแม่เมาะ, บ้านห้วยคิง,  แผนกสิ่งแวดล้อม กฟผ., บ้านแม่จาง, สวนเฉลิมพระเกียรติ แม่เมาะ, บ้านท่าสี และสวนป่าแม่เมาะ

ผลจากการตรวจวัด จะนำไปเปรียบเทียบค่าคุณลักษณะที่แสดงเอกลักษณ์จากข้อมูลการวิเคราะห์ฝุ่นละอองในห้องปฏิบัติการเพื่อแสดงค่าเชิงปริมาณของฝุ่นละอองขนาดเล็ก PM2.5 และผลการจำแนกชนิดของแหล่งกำเนิดที่รวมกันเป็นฝุ่นละอองขนาดเล็ก PM2.5 ที่แพร่กระจายเป็นวงกว้างทั้งในช่วงฤดูหนาวต่อเนื่องถึงต้นฤดูร้อนของทุกปี ผ่านกระบวนการทางคณิตศาสตร์ในการวิเคราะห์องค์ประกอบหลักเพื่อประมวลผลข้อมูลร่วมกันเป็นระบบเครือข่ายร่วมกับการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ เช่น แบบจำลองลากรองจ์ (Lagrangian model) แบบจำลองเกาส์เซียนพัฟฟ์และพลูม อัลกอริทึม (Gaussian distributions algorithm) และ ปัญญาประดิษฐ์ (Artificial Intelligence, AI)

“เรานำข้อมูลที่ได้มาต่อยอดสู่แอปพลิเคชัน Air Detector ซึ่งจะแสดงผลตรวจวัดจากเครื่อง E-nose ที่ติดอยู่ทั้ง 9 จุด ใน อ.แม่เมาะ โดยแสดงผลค่า PM2.5 แบบจำแนกสัดส่วนของแหล่งกำเนิด และดัชนีคุณภาพอากาศ ณ เวลาปัจจุบัน ในรูปแบบแผนที่แบบจำลองกลุ่มมลภาวะทางอากาศทางแอปพลิเคชันทั้งระบบ iOS และ Android เพื่อให้การบริหารจัดการด้านสิ่งแวดล้อมใน อ.แม่เมาะ มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น”

ดร. รุ่งโรจน์ พร้อมชี้ว่า ต้นแบบจำแนกตรวจติดตามฝุ่นละอองขนาดเล็ก PM2.5 และมลภาวะทางอากาศ ทั้ง 9 เครื่อง ได้ติดตั้งระบบการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เสนอแนวทางวิจัยในการสังเคราะห์ขึ้นจากวัสดุผลพลอยได้จากกิจกรรมการผลิตไฟฟ้า เพื่อเป็นส่วนหนึ่งของการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกอันเป็นหนึ่งในสาเหตุของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ