เทคโนโลยีการเคลือบสระกักเก็บน้ำด้วยน้ำยางธรรมชาติ นวัตกรรมแก้ปัญหาการกักเก็บน้ำของเกษตรกรไทย

บ่อเก็บน้ำบนที่สูง อ.งาว จ.ลำปาง พ.ศ. 2558

องค์การสวนยางนาบอน อ.  ทุ่งใหญ่ จ. นครศรีธรรมราช พ.ศ. 2552-2553

บ่อบำบัดน้ำเสีย บริษัท ท็อปโปรดักส์ ฟู้ดส์ จำกัด อ.ท้ายเหมือง  จ.พังงา พ.ศ. 2559

 บ่อเก็บน้ำ บ. ยูเอสบ่อทอง อินเตอร์เนชั่นแนล จำกัด พ.ศ. 2554 บ่อเก็บน้ำเพื่อการเกษตร ต.น้ำบ่า อ.บ้านหมี่ จ.ลพบุรี พ.ศ. 2560

ประเทศไทยได้ชื่อว่าเป็น “แหล่งผลิตอาหารที่สำคัญของโลก” มาช้านาน เพราะมีพื้นที่เพาะปลูกที่อุดมสมบูรณ์ สามารถผลิตสินค้าด้านการเกษตรได้ตามฤดูกาล จนผลผลิตทางการเกษตรกลายเป็นสินค้าส่งออกที่ทำรายได้หลักให้กับประเทศ ประกอบกับประชากรของโลกได้เพิ่มจำนวนขึ้นอย่างรวดเร็วจนทำให้ความต้องการสินค้าเกษตรสำหรับการบริโภคในปริมาณมากขึ้นไปด้วย ยิ่งยืนยันถึงความจำเป็นและความสำคัญของประเทศไทยในเป็นแหล่งผลิตอาหารของโลก

ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา ผลกระทบจากสภาวะโลกร้อนเริ่มรุนแรงขึ้น ส่งผลให้ฤดูกาลมีการเปลี่ยนแปลงไปจากเดิม ปริมาณน้ำฝนที่คาดว่าจะได้ตามฤดูกาลมีความผิดปกติทั้งในเชิงของปริมาณและช่วงจังหวะเวลา ทำให้แหล่งน้ำผิวดินที่มีอยู่โดยธรรมชาติเริ่มไม่เพียงพอกับปริมาณความต้องการที่จะใช้ในการทำการเกษตรที่มีการขยายตัวเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องและรวดเร็วเพื่อรองรับความต้องการที่เพิ่มขึ้น ความพยายามในการแก้ปัญหา โดยการสร้างเขื่อนขนาดใหญ่เพื่อกักเก็บน้ำไว้ใช้ ประสบปัญหาเรื่องความกังวลของผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและนิเวศวิทยา ตลอดจนมูลค่าการลงทุนที่ค่อนข้างสูง  ดังนั้น เพื่อให้สามารถกักเก็บน้ำไว้ใช้ได้ตลอดทั้งปี จำเป็นที่จะต้องหาหนทางหรือสร้างเทคโนโลยีใหม่ในการกักเก็บน้ำที่มีปริมาณมากในช่วงฤดูฝน ไว้ใช้ตลอดช่วงฤดูแล้ง การสร้างบ่อหรือสระกักเก็บน้ำที่มีขนาดย่อมลงมาให้กระจายและอยู่ใกล้แหล่งชุมชนที่ต้องการใช้น้ำมากขึ้น มีขนาดที่พอเหมาะโดยไม่กระทบต่อสิ่งแวดล้อมและนิเวศวิทยา มีค่าใช้จ่ายในการดำเนินการไม่สูงมากนัก  สามารถกักเก็บน้ำได้แม้ในสภาพที่เป็นดินปนทรายหรือดินที่ไม่สามารถกักเก็บน้ำโดยธรรมชาติ  และให้สอดคล้องกับหลักแนวคิดของเศรษฐกิจพอเพียง

จากสภาพปัญหาที่กล่าวมาแล้วข้างต้น ในปี พ.ศ. 2550 โครงการวิจัยแห่งชาติ : ยางพารา สกว. ได้สนับสนุนทุนสำหรับโครงการวิจัย “ต้นแบบการประยุกต์ใช้งานน้ำยางธรรมชาติในการทำน้ำยางเคลือบสระน้ำและสายยางยืด” ให้กับทีมวิจัยของภาควิชาเทคโนโลยียางและพอลิเมอร์ คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ วิทยาเขตปัตตานี เพื่อดำเนินการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีในการเตรียมวัสดุจากยางธรรมชาติเพื่อประยุกต์ใช้ในการสร้างแหล่งกักเก็บน้ำสำหรับชุมชนขึ้นเพื่อประโยชน์ในการบริหารจัดการน้ำให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น  ทั้งนี้ทีมวิจัยได้พัฒนาเทคโนโลยีในการนำน้ำยางธรรมชาติหรือน้ำยางพารา มาทำให้ข้นขึ้นด้วยกระบวนการครีมมิ่ง จากนั้นนำน้ำยางข้นที่ได้ไปผสมสารเคมีให้เป็นน้ำยางคอมเปาด์ แล้วนำไปเคลือบบนผ้าใบด้ายดิบในสถานที่ที่ต้องการสร้างแหล่งกักเก็บน้ำ จากนั้นปล่อยให้แผ่นฟิล์มยางเสริมด้วยผ้าใบเกิดการวัลคาไนซ์ในบรรยากาศปกติ อาศัยสมบัติเด่นของน้ำยางธรรมชาติในการทำหน้าเป็นตัวประสานระหว่างชั้นผ้าใบ และสมบัติของยางธรรมชาติในการป้องกันการซึมผ่านของน้ำและมีความแข็งแรงสูง ทำให้สามารถกักเก็บน้ำได้เป็นอย่างดี ทีมวิจัยได้สร้างบ่อน้ำที่เคลือบด้วยยางธรรมชาติเสริมด้วยผ้าใบขนาดเล็ก  (5 x 6 x 1.5 ลูกบาศก์เมตร) ขึ้นครั้งแรก ในพื้นที่ขององค์การสวนยาง อำเภอทุ่งใหญ่ จังหวัดนครศรีธรรมราช ในช่วงปี พ.ศ. 2552-2553 ผลการทดสอบประสิทธิภาพในการกักเก็บน้ำ จนถึงปัจจุบัน (พ.ศ.2557) พบว่า บ่อเก็บน้ำที่ปูด้วยน้ำยางธรรมชาติเสริมด้วยผ้าใบ สามารถกักเก็บน้ำได้ดีตลอดทั้งปี

ช่วงปี พ.ศ. 2554 ได้มีการพัฒนาต่อยอดขยายผลของงานวิจัยเพิ่มขึ้น โดยนำเทคโนโลยีของน้ำยางธรรมชาติเคลือบอยู่บนผ้าใบดังกล่าว ไปสร้างเป็นบ่อกักเก็บน้ำที่มีขนาดใหญ่ขึ้นและมีการใช้น้ำหมุนเวียนอย่างต่อเนื่องตลอดทั้งปี เพื่อประเมินศักยภาพและสมรรถนะการใช้งาน โดยร่วมมือกับบริษัท ยูเอสบ่อทอง อินเตอร์เนชั่นแนล จำกัด จังหวัดชลบุรี ซึ่งเป็นโรงงานผลิตผลิตภัณฑ์ยาง ทีมวิจัยประสบความสำเร็จในการสร้างบ่อกักเก็บน้ำขนาดใหญ่ขึ้น (ขนาด 9 x 12 x 3 ลูกบาศก์เมตร) ในพื้นที่ของโรงงาน ซึ่งผลการประเมินการใช้งานอยู่ในระดับที่น่าพึงพอใจมาก โดยพบว่าบ่อเก็บน้ำที่ปูด้วยน้ำยางธรรมชาติเสริมด้วยผ้าใบสามารถกักเก็บน้ำได้ดี มีน้ำขังในบ่อตลอดทั้งปีที่สามารถหมุนเวียนน้ำกลับไปใช้งานในกระบวนการผลิตของบริษัทได้เป็นอย่างดี เมื่อเทียบกับบ่อน้ำที่ไม่มีการปูด้วยน้ำยางธรรมชาติเสริมด้วยผ้าใบที่ได้ขุดไว้ในบริเวณที่ใกล้ๆ กัน โดยพบการแห้งขอดของน้ำโดยเฉพาะอย่างยิ่งในหน้าแล้ง

ช่วงปี พ.ศ. 2555 ทีมวิจัยได้ขยายผลการใช้เทคโนโลยีในการปูบ่อกักเก็บน้ำด้วยน้ำยางธรรมชาติที่เสริมด้วยผ้าใบ ซึ่งเป็นบ่อขนาด 3 x 4 x 1 ลูกบาศก์เมตร สำหรับการเลี้ยงปลาในชุมชนบริเวณจังหวัดปัตตานี จำนวน 4 แห่ง พบว่าสามารถใช้บ่อในการเลี้ยงปลาดุได้เป็นอย่างดี และมีความทนทานต่อการรั่วซึมสูงเมื่อเทียบกับวัสดุพวกฟิล์มพลาสติกที่เคยใช้ และได้ขยายผลการใช้เทคโนโลยีดังกล่าวไปประยุกต์ใช้เป็นบ่อบำบัดน้ำเสีย (ขนาด 10x12x2 เมตร) ที่เกิดจากระบวนการผลิตยางแผ่นรมควันของ สกย โคกพันตัน จำกัด ที่อำเภอแม่ลาน จังหวัดปัตตานี ซึ่งผลการใช้งานอยู่ในระดับที่มีความพึงพอใจสูง

ต่อมาในช่วงปลายปี พ.ศ. 2556 ได้มีประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการเคลือบสระน้ำด้วยน้ำยางธรรมชาติเสริมด้วยผ้าใบที่มีขนาดใหญ่ขึ้นอีกครั้ง โดยการสนับสนุนของมูลนิธิชัยพัฒนา ในการนำเทคโนโลยียางธรรมชาติที่เสริมแรงด้วยผ้าด้ายดิบไปดำเนินการที่ เกาะบุโหลนดอน จังหวัดสตูล ซึ่งสภาพของพื้นที่เดิมที่ได้ดำเนินการขุดสระอยู่แล้วเป็นดินปนทรายมีความสามารถในการกักเก็บน้ำโดยธรรมชาติในระดับที่ต่ำ เป็นการปูสระน้ำขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่มีการขยายผลของเทคโนโลยีนี้ โดยเป็นสระน้ำขนาด 60 x 20 x 3 ลูกบาศก์เมตร ผลการทดลองพบว่า สระดังกล่าวกักเก็บน้ำได้ดีจนถึงปัจจุบัน

การวิจัยและพัฒนา “เทคโนโลยีการเคลือบสระน้ำด้วยน้ำยางธรรมชาติเสริมแรงด้วยผ้าด้ายดิบ” ได้ออกแบบให้เป็นเทคโนโลยีที่มีกระบวนการที่ไม่ซับซ้อน สามารถสรุปแยกเป็นขั้นตอนหลักๆ ได้ 2 ขั้นตอน คือ

1. ขั้นตอนการเตรียมน้ำยางคอมเปาด์ (น้ำยางผสมสารเคมี) ซึ่งเป็นการนำน้ำยางธรรมชาติสด มาทำให้ข้นขึ้น ด้วยกระบวนการครีมมิงหรือกระบวนการอื่นๆ เช่น กระบวนการเซนตริฟิวซ์ ฯลฯ จากนั้นใส่สารเคมีที่จำเป็น ได้แก่ สารเพิ่มความเสถียร สารป้องกันการเสื่อม สารตัวเติม สารกระตุ้น สารตัวเร่ง กำมะถัน ฯลฯ แล้วบ่มทิ้งไว้ประมาณ 24 ชั่วโมง จนมีระดับของพรีวัลคาไนซ์ โดยวัดจากค่าดัชนีการบวมพองในทูโลอิน (Toluene Swelling index) อยู่ระหว่าง 90 – 100 % จึงนำไปใช้งานได้
2. ขั้นตอนการปูแหล่งกักเก็บน้ำ ซึ่งจะเป็นการดำเนินการในพื้นที่เป้าหมาย โดยการนำน้ำยางคอมเปาด์ที่พร้อมใช้งานไปพ่นหรือทาบนผ้าใบด้ายดิบเป็นชั้นๆ ไป โดยมีขั้นตอนการดำเนินการโดยสรุปดังนี้ ชั้นล่างสุด (ชั้นที่สัมผัสกับพื้น) เป็นการพ่นน้ำยางคอมเปาด์บางๆ บนพื้นดิน ต่อด้วยชั้นผ้าใบ (ชั้นแรก) จากนั้นพ่น/ทาด้วยน้ำยางคอมเปาด์ ปล่อยให้แห้งหมาดๆ จากนั้นปูด้วยผ้าใบชั้นที่ 2 แล้วต่อด้วยชั้นบนสุด (ส่วนที่จะสัมผัสกับน้ำ) ซึ่งเป็นการพ่น/ทา ด้วยน้ำยางคอมเปาด์อีกครั้ง แล้วปล่อยทิ้งไว้ เพื่อให้เกิดการวัลคาไนซ์ (การสุกของยาง) เป็นเวลาประมาณ 3 วัน ณ บรรยายกาศปกติ ถ้าหากต้องการให้มีความแข็งแรงเพิ่มมากขึ้น ก็อาจจะเพิ่มจำนวนชั้นของผ้าใบให้มากขึ้นได้

ผลการทดสอบสมบัติเชิงกายภาพของแผ่นยางเสริมผ้าใบที่ใช้ปูแหล่งกักเก็บน้ำ พบว่า มีสมบัติด้านความต้านทานต่อแรงดึง ความสามารถในการยืดจนขาด ความต้านทานต่อการฉีกขาด ในระดับที่สูงกว่าแผ่นพลาสติกที่ใช้ในการปูบ่อน้ำทั่วไป สมบัติทางกายภาพของยางเคลือบสระน้ำดังกล่าว เมื่อทิ้งไว้ในสภาวะของการใช้งานจริง ประมาณ 12 เดือน พบว่าสมบัติเชิงกายภาพลดลงประมาณ 23 – 36 % อย่างไรก็ตาม เมื่อเทียบกับสมบัติของแผ่นฟิล์ม HDPE ที่ใช้งานในการปูสระน้ำ พบว่า ยังคงมีสมบัติเชิงกายภาพในระดับที่เหนือกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งสมบัติด้านความต้านทานต่อการฉีกขาดที่สูงกว่าประมาณ 2 เท่า รวมทั้งมีอายุในการใช้งานที่ยาวนานกว่าประมาณ 3-5 เท่า

ส่วนผลการวิเคราะห์ คุณภาพของน้ำในบ่อเลี้ยงปลาที่ปูด้วยยางธรรมชาติเสริมผ้าใบ พบว่าตัวอย่างน้ำที่เก็บในบางช่วง มีค่าความขุ่นของน้ำสูงกว่าเกณฑ์เล็กน้อย ส่วนผลการวิเคราะห์ค่าอื่นๆ มีค่าตามเกณฑ์ที่กำหนด และพบว่าเมื่อนำยางเคลือบสระน้ำไปทดลองในพื้นที่ที่มีความเค็ม ในตัวอย่างน้ำ      ที่เก็บไปทดสอบในช่วงตลอดระยะเวลา 5 เดือน พบว่าค่าความเค็มเป็นศูนย์ ซึ่งเป็นการยืนยันว่า                    น้ำเค็มจากภายนอกไม่สามารถซึมผ่านเข้ามาในบ่อเลี้ยงปลาที่ปูด้วยเทคนิคนี้ ชี้ให้เห็นว่ายาง ปูบ่อน้ำ                 ได้ทำหน้าที่เป็นตัวป้องกันการซึมผ่านของน้ำได้เป็นอย่างดี

เทคโนโลยีนี้ มีต้นทุนการผลิต 2 ส่วน คือ ต้นทุนด้านวัสดุของยางเคลือบสระน้ำและผ้าใบ 2 ชั้น ที่มีความหนารวมประมาณ 2 มม. คิดเป็นเงินประมาณ 270 บาทต่อตารางเมตร ถ้าคิดต้นทุนด้าน  การบริการ   (30% ของค่าวัสดุ)    เป็นเงินอีกประมาณ 81 บาท ดังนั้นต้นทุนรวม จะอยู่ที่ประมาณ     351 บาท ต่อตารางเมตร

เมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีการผลิตวัสดุอื่นที่ทำหน้าที่คล้ายคลึงกัน เช่น HDPE หรือแผ่นยางวัลคาไนซ์ด้วยเทคโนโลยีของยางแห้ง เช่น แผ่นยางสังเคราะห์อีพีดีเอ็ม หรือ ยางธรรมชาติ ฯลฯ กับ เทคโนโลยีการทำวัสดุยางธรรมชาติเคลือบสระน้ำที่ทำจากน้ำยางธรรมชาติเคลือบด้วยผ้าใบ จะพบความได้เปรียบในด้านของ การลงทุนด้านเครื่องจักรและอุปกรณ์ที่ต่ำกว่า ความเรียบง่ายของเทคโนโลยีการผลิต ความสามารถประยุกต์ใช้ได้กับขนาดและรูปทรงที่หลากหลาย ตลอดจนอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่า (ประมาณการคือ 10 ปี) อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีใหม่นี้ ก็มีจุดด้อยกว่าที่สำคัญคือยางธรรมชาติที่ใช้เป็นวัสดุหลัก มีความผันผวนของราคา อาจทำให้ต้นทุนการผลิตอาจจะมีความผันผวนตามไปด้วย

ท้ายที่สุด ผลการวิจัยและพัฒนาเทคโนโยลีนี้ ทีมวิจัยมองเห็นแนวทางการพัฒนาการใช้งานยางเคลือบสระในเชิงพาณิชย์ประเภทอื่นๆ อาทิ การเคลือบสระน้ำ หรือ บ่อน้ำสำหรับการเลี้ยงสัตว์น้ำเชิงพาณิชย์ในพื้นที่ที่ไกลจากแหล่งน้ำตามธรรมชาติ การเคลือบสระน้ำสำหรับการบำบัดน้ำในภาคอุตสาหกรรม การเป็นวัสดุสำหรับป้องการการซึมผ่านของของเหลวหรืออากาศบนหลังคาหรืออาคารต่างๆ เป็นต้น ทั้งนี้ทีมวิจัยมีข้อเสนอแนะคือ ภาครัฐ ควรให้การสนับสนุนการลงทุนการทำสระน้ำให้กับชุมชนหรือพื้นที่ที่ประสบปัญหาขาดแคลนน้ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นที่ที่เป็นดินปนทรายที่ไม่สามารถกักเก็บน้ำโดยธรรมชาติได้ รวมไปถึงการตั้งนโยบาย ให้หน่วยงานของรัฐ เป็นผู้นำในการใช้ผลิตภัณฑ์ยางเคลือบสระน้ำจากน้ำยางธรรมชาติ และส่งเสริมการทำประชาสัมพันธ์ในเรื่องของการใช้ประโยชน์เพื่อสร้างการรับรู้ การปรับทัศนคติ การสร้างความเชื่อมั่น ให้กับภาคเอกชนหรือประชาชนทั่วไป ในการใช้ผลิตภัณฑ์ยางเคลือบสระน้ำด้วยน้ำยางธรรมชาติเสริมแรงด้ายผ้าใบด้ายดิบต่อไป

ผศ.ดร. อดิศัย รุ่งวิชานิวัฒน์

ภาควิชาเทคโนโลยียางและพอลิเมอร์ คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ วิทยาเขตปัตตานี