30 มิถุนายน 2562 เครื่องวัดการสังเคราะห์แสงพืช นวัตกรรมที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม

ที่มา: https://www.dailynews.co.th/article/717599

คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) เป็นก๊าซเรือนกระจกที่เป็นตัวการสำคัญที่ก่อให้เกิดภาวะโลกร้อน การลดปริมาณ CO2 โดยการดูดซับของพืชเป็นหนึ่งในวิธีการที่จะสามารถแก้ไขปัญหาสถานการณ์ของโลกได้อย่างมีประสิทธิภาพและยั่งยืน การที่จะศึกษาถึงศักยภาพในการดูดซับ CO2 ของพืชนั้นจำเป็นต้องอาศัยเครื่องวัดการสังเคราะห์แสงของพืชที่มีความแม่นยำสูง เพื่อใช้ในการวางแผนการปลูกพืชให้เหมาะสมกับพื้นที่ จึงเป็นที่มาของการศึกษาวิจัยสิ่งประดิษฐ์ “เครื่องวัดการสังเคราะห์แสงของพืชแบบพกพา” (HANDHELD PHOTOSYNTHETIC SENSOR) ของ นางสาวณัฐสุดา คําปา นักศึกษาปริญญาเอกสาขาวิชาสิ่งแวดล้อมและทรัพยากรศาสตร์ มหาบัณฑิตสาขาวิชาเทคโนโลยีที่เหมาะสมและนวัตกรรมเพื่อความมั่นคงด้านสิ่งแวดล้อม คณะสิ่งแวดล้อมและทรัพยากรศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล โดยมี ดร.นรินทร์ บุญตานนท์ เป็นอาจารย์ที่ปรึกษา งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อออกแบบ และสร้างเครื่องวัดการสังเคราะห์แสงของพืชแบบพกพา ที่อาศัยการตรวจวัดจากหลายเซ็นเซอร์ที่เป็นปัจจัยในธรรมชาติซึ่งส่งผลต่อกระบวนการสังเคราะห์แสงของพืช โดยสามารถวัดแสดงค่าได้ถึง 5 พารามิเตอร์ ได้แก่ แสง อุณหภูมิ ความชื้น CO2 และคลอโรฟิลล์ ซึ่งสามารถวัดค่าการสังเคราะห์แสงสุทธิ รวมถึงแสดงผลออกมาในรูปแบบเรียลไทม์ผ่านทางจอ LCD การทดสอบประสิทธิภาพของเครื่องโดยอ่านค่าที่ได้จากแต่ละเซ็นเซอร์ เทียบกับก๊าซมาตรฐาน และมิเตอร์วัดเฉพาะที่มีจำหน่ายในท้องตลาดด้วยวิธีการทางสถิติ และเมื่อนำเครื่องวัดการสังเคราะห์แสงของพืชที่สร้างขึ้น ไปวัดค่าการสังเคราะห์แสงของพืช เทียบกับค่าอ้างอิงที่วัดได้จากเครื่องมือที่มีจำหน่ายในท้องตลาดในพืชชนิดเดียวกัน พบว่าเซ็นเซอร์แต่ละตัวที่เลือกใช้ และเครื่องวัดการสังเคราะห์แสงของพืชที่สร้างขึ้น มีความแม่นยำไม่แตกต่างกันจากเครื่องราคาแพงที่จำหน่ายตามท้องตลาด โดยต้นทุนเครื่องวัดการสังเคราะห์แสงของพืชแบบพกพาที่สร้างขึ้นใหม่นี้ อยู่ที่ราว 10,000 บาท ในขณะที่ราคาเครื่องที่มีจำหน่ายในท้องตลาดตกเครื่องละ 2 ล้านบาท กลุ่มเป้าหมายหลักของผลงานชิ้นนี้ ได้แก่ นักวิจัย และเกษตรกร ในส่วนนักวิจัยเครื่องมือนี้มีบทบาทในการพัฒนาบุคลากร และงานวิจัย ไม่ว่าจะเป็นทางด้านพืช การศึกษากระบวนการสังเคราะห์แสงของพืช และการลดก๊าซเรือนกระจก เพื่อการศึกษาพืชที่มีศักยภาพในการดูดซับ CO2 ให้เหมาะสมกับสภาพพื้นที่ นอกจากจะทำให้ประชาชนได้ใช้ประโยชน์จากต้นไม้ ยังเป็นการช่วยลด CO2 ได้ด้วย สำหรับเกษตรกรก็สามารถประยุกต์ใช้ระบบเซ็นเซอร์ในการตรวจวัดและควบคุมระบบโรงเรือน เพื่อควบคุมผลผลิต ลดความเสี่ยงจากปัจจัยภายนอก เพื่อให้ผลผลิตได้คุณภาพมากขึ้น เครื่องวัดการสังเคราะห์แสงของพืช มีลักษณะเป็น leaf chamber ที่สามารถเอาไปหนีบที่ใบพืช โดยในตัวเครื่องจะมีปั๊มดูด CO2 ที่ใช้ไปแล้วที่หลงเหลืออยู่ใน chamber เอาไปผ่านตัวเซ็นเซอร์CO2 เพื่อทำการวัดค่า แล้วนำไปคำนวณร่วมกับพารามิเตอร์อื่น ๆ เพื่อที่จะแสดงค่าออกมาเป็นค่าการสังเคราะห์แสง แต่หากดึงสายออกก็สามารถใช้ในโรงเรือน โดยนำตัวเซ็นเซอร์ไปติดตั้งในโรงเรือนในหลาย ๆ ตำแหน่งเพื่อจะได้วัดอย่างทั่วถึง ซึ่งเราสามารถกำหนดเป็นค่าอัตโนมัติว่าพืชแต่ละชนิดต้องการสภาวะอย่างไร โดยในโรงเรือนไม่จำเป็นต้องปลูกพืชชนิดเดียวกัน เครื่องมือนี้ยังสามารถใช้ควบคุมไปถึงระดับอัตราสังเคราะห์แสงของพืชได้ ซึ่งแตกต่างจากโรงเรือนโดยทั่วไปที่ควบคุมแค่ แสง อุณหภูมิ ความชื้น หรือควบคุมแค่สภาวะ แต่ไม่ได้ดูถึงการเจริญเติบโตของพืช เครื่องวัดการสังเคราะห์แสงของพืชแบบพกพา ยังสามารถนำมาประยุกต์ใช้ในการวางแผนเพื่อลด CO2 ในบรรยากาศได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยได้มีการนำไปทดลองใช้ในโครงการ “ปลูกเพื่อพ่อ” ณ ศูนย์ศึกษาการพัฒนาห้วยทรายอันเนื่องมาจากพระราชดำริ จังหวัดเพชรบุรี เพื่อใช้ในการวางแผนปลูกพืชให้เหมาะสมกับพื้นที่ พบว่าในพื้นที่ศึกษา “ต้นรัง” เป็นพืชที่มีศักยภาพในการดูดซับ CO2 ได้ดีกว่าพืชชนิดอื่น ผลงานชิ้นนี้เป็น 1 ใน 7 ผลงานที่ถูกเสนอเพื่อรับรางวัลวิทยานิพนธ์นวัตกรรมดีเด่น ประจำปีงบประมาณ 2562 ซี่งก่อนหน้านี้ยังสามารถคว้ารางวัลรองชนะเลิศ อันดับ 2 ในโครงการรางวัลนักคิดสิ่งประดิษฐ์รุ่นใหม่ ประจำปี 2558 จัดโดย สำนักงานการวิจัยแห่งชาติ (วช.), รางวัล Gold Prize จากงาน Seoul International Invention Fair 2015 , รางวัล Special award จากงาน Seoul International Invention Fair 2015 จัดโดย Taiwan Invention Association และ รางวัล Bronze Prize จากงาน 45th International Exhibition of Inventions Geneva อีกด้วย