น้ำสะอาดมีความสำคัญต่อมนุษย์ ไม่ใช่เพียงเพื่อการอุปโภคบริโภคเท่านั้น แต่ยังเพื่อการเกษตร และกิจกรรมต่าง ๆ อีกมากมาย และด้วยน้ำมีความสำคัญอย่างมาก นั่นหมายความว่า มนุษย์สมควรอย่างยิ่งที่จะต้องรู้จักใช้น้ำให้เกิดประโยชน์สูงสุดเช่นกัน เมื่อการคาดการณ์ทางวิทยาศาสตร์พบว่า การเปลี่ยนแปลงของสภาพภูมิอากาศในปัจจุบัน อาจทำให้มนุษย์ขาดแคลนและหาน้ำสะอาดได้ยากมากขึ้นในอนาคต

ภาพที่ 1 น้ำ
ที่มา hhttps://pixabay.com/ , ronymichaud

          การทำความเข้าใจปัญหาการขาดแคลนน้ำจืดเริ่มต้นด้วยการพิจารณาถึงการกระจายตัวของน้ำบนโลก  น้ำประมาณร้อยละ 98 มีรสเค็ม และมีเพียงร้อยละ 2 เท่านั้นที่มีรสจืด ซึ่งในร้อยละ 2 นั้น เกือบร้อยละ 70 เป็นหิมะและน้ำแข็ง ส่วนอีกร้อยละ 30 เป็นน้ำใต้ดิน อย่างไรก็ตามน้อยกว่าร้อยละ 0.5 เป็นน้ำผิวดินเช่น ทะเลสาบ แม่น้ำ เป็นต้น และน้อยกว่าร้อยละ 0.05 เป็นน้ำที่อยู่ในชั้นบรรยากาศ ทั้งนี้สัดส่วนของการกระจายตัวของน้ำบนโลกอาจเปลี่ยนแปลงได้เนื่องด้วยการเปลี่ยนแปลงของสภาพภูมิอากาศ ซึ่งมีผลกระทบโดยตรงต่อการจัดหาน้ำสะอาดมาใช้ประโยชน์

          อย่างไรก็ตามน้ำสะอาดที่เราสามารถจัดสรรมาเพื่อการอุปโภคหรือบริโภคนั้นได้นั้น ไม่ได้จำกัดอยู่แค่ในทะเลสาบ แม่น้ำ หรือน้ำฝน แต่ยังมีน้ำ  (H₂O) เกือบ 13 ล้านล้านตันซ่อนอยู่รอบตัว และนั่นจึงทำให้การกักเก็บน้ำจากชั้นบรรยากาศ (Atmospheric water harvesting) เป็นแนวทางที่มีแนวโน้มในการผลิตน้ำจืด โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับพื้นที่แห้งแล้งและไม่มีทางออกสู่ทะเล และหัวใจของวิธีการคือ ตัวดูดซับไอน้ำที่ใช้เพื่อกักเก็บน้ำในบรรยากาศ บนพื้นฐานของกระบวนการดูดซับและปล่อยออก (Absorbing-releasing process) ทั้งนี้ในงานวิจัยหนึ่งของนักวิจัยชาวซาอุดิอาระเบียได้พัฒนาตัวดูดซับไอน้ำที่มีองค์ประกอบสำคัญเป็นสารประกอบแคลเซียมคลอไรด์ ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ราคาถูก และปลอดสารพิษ

ภาพที่ 2 แคลเซียมคลอไรด์
ที่มา https://en.wikipedia.org/wiki/Calcium_chloride#/media/File:Calcium_chloride_CaCl2.jpg

          แคลเซียมคลอไรด์ (Calcium chloride) มีสูตรเคมีคือ CaCl₂ เป็นสารประกอบเคมีประเภทเกลือชนิดหนึ่ง มีลักษณะเป็นผลึกสีขาว มีคุณสมบัติในการดูดซับความชื้นในอากาศได้ดี และละลายได้ในอากาศปกติ ซึ่งคุณสมบัติดังกล่าวนักเคมีเรียกว่า Deliquescence ซึ่งเป็นกระบวนการที่สารดูดซับความชื้นจากบรรยากาศจนกระทั่งละลายตัวในน้ำที่ดูดซึมเข้ามา และฟอร์มตัวเป็นของเหลว

          Renyuan Li นักศึกษาปริญญาเอก หนึ่งในทีมวิจัยผู้อยู่เบื้องหลังการพัฒนาวิธีการผลิตน้ำครั้งนี้อธิบายว่า “Deliquescent salt หรือเกลือแคลเซียมคลอไรด์ที่ละลายตัวโดยการดูดซับความชื้นจากอากาศนั้นมีการละลาย และระบบของการดูดซับที่มีความซับซ้อนมาก” และเพื่อต้องการให้เกลือแคลเซียมคลอไรด์ยังคงรูปแบบเดิมหลังจากการดูดซับน้ำในอากาศจำนวนมากนั้น นักวิจัยได้ปรับให้มันอยู่ในรูปของไฮโดรเจล (Hydrogel) ซึ่งเป็นโพลิเมอร์ชนิดพิเศษที่สามารถกักเก็บน้ำปริมาณมาก ในขณะที่ยังคงเป็นของแข็งอยู่ได้ ทั้งนี้น้ำที่กักเก็บได้สามารถถูกปล่อยออกมาได้อย่างง่ายดายภายใต้แสงอาทิตย์ปกติผ่านปฏิกิริยา Photothermal effect และยังสามารถใช้นำกลับมาใช้ซ้ำได้เกือบ 100 เปอร์เซ็นต์

          งานวิจัยชิ้นนี้ถูกตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสิ่งแวดล้อมอธิบายว่า หลังจากได้รับแสงแดดเพียง 2 ชั่วโมงครึ่ง  อุปกรณ์ต้นแบบนั้นสามารถให้น้ำได้ถึง 20 กรัม หรือ 0.7 ออนซ์ (ประมาณ 4 ช้อนชา) และเพื่อความต้องการน้ำขั้นต่ำของผู้ใหญ่ต่อวันที่ควรได้รับประมาณ 3 กิโลกรัมหรือ 6.6 ปอนด์ (ประมาณ 4 แก้วหรือ 1 ใน 4 แก้ว) จะมีค่าใช้จ่ายประมาณครึ่งเซ็นต์ต่อวัน และด้วยต้นทุนที่ต่ำ แต่ได้ผลผลิตที่สูงนี้ จึงเป็นข้อได้เปรียบที่นำไปสู่การผลิตเครื่องมือผลิตน้ำสะอาดจากความชื้นในอากาศ (atmospheric water generator) ซึ่งเป็นทางเลือกหนึ่งสำหรับการจัดหาน้ำสะอาดเพื่อการอุปโภคบริโภค

          อย่างไรก็ดีผลกระทบโดยตรงจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศไม่ได้เป็นเพียงปัจจัยเดียวที่สามารถก่อให้เกิดความสนใจเกี่ยวกับการขาดแคลนน้ำสะอาดในอนาคต ปัจจัยในเรื่องของการเพิ่มขึ้นของประชากรโลก ต่างส่งผลต่อความต้องการทางการเกษตรที่มากขึ้น และเป็นผลให้เกิดการใช้น้ำเพื่อการชลประทานมากขึ้น รวมทั้งก่อให้เกิดมลพิษทางน้ำอีกด้วย ในขณะเดียวกันปัจจัยเรื่องความมั่งคั่งที่เพิ่มขึ้นในบางประเทศ เป็นเหตุให้ผู้คนจำนวนมากใช้ชีวิตแบบอาศัยการใช้น้ำในปริมาณมาก ทั้งในแง่ของการรดน้ำต้นไม้ การทำความสะอาดรถยนต์ การซักผ้า ตลอดจนการล้างจานด้วยเครื่องล้างจาน

          แม้ว่าเศรษฐกิจที่กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็วจะส่งผลให้เกิดอุตสาหกรรมมากขึ้น และในหลายกรณีการพัฒนาอย่างรวดเร็วนั้นก็เกิดขึ้นโดยไม่มีเทคโนโลยีที่ทันสมัยสำหรับการประหยัดน้ำและการควบคุมมลพิษ ดังนั้นความกังวลเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศจะต้องดูควบคู่ไปกับการจัดการมลพิษและความต้องการน้ำ

แหล่งที่มา

Hygroscopy.
Retrieved December 18, 2018, From https://en.wikipedia.org/wiki/Hygroscopy

Renyuan Li , Yusuf Shi, Mossab Alsaedi, Mengchun Wu, Le Shi, and Peng Wang.Hybrid Hydrogel with High Water Vapor Harvesting Capacity for Deployable Solar-Driven Atmospheric Water Generator.Environmental Science and. Technology.2018. 52 (19), pp 11367–11377. Retrieved December 28, 2018,  From https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.8b02852

Neil Mcintyre. (2012, Dec 21). How will climate change impact on fresh water security?
. Retrieved December 28, 2018, From https://www.theguardian.com/environment/2012/nov/30/climate-change-water

Katie Spalding. (2018, Dec 05). These Scientists Say They've Invented Something That Can Create Water Out Of Desert Air.
 Retrieved December 28, 2018, From https://www.iflscience.com/chemistry/these-scientists-say-theyve-invented-something-that-can-create-water-out-of-desert-air/