MOFs วัสดุอัจฉริยะ ดัก CO2 สู่ Net Zero

เรื่องโดย ฤทธิเดช แววนุกูล

บทสัมภาษณ์ อาจารย์ ดร.ภูมินทร์ ถานอาจนา อาจารย์ประจำวิทยาลัยปิโตรเลียมและปิโตรเคมี จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยและนักวิจัยรุ่นใหม่ของศูนย์ความเป็นเลิศด้านเทคโนโลยีปิโตรเคมีและวัสดุ (PETROMAT)

ในโลกของวัสดุศาสตร์ยุคใหม่ โครงข่ายโลหะอินทรีย์ (Metal-Organic Frameworks – MOFs) นับเป็นกลุ่มวัสดุที่ปฏิวัติวงการมากที่สุด ซึ่งตอกย้ำความสำคัญด้วยการได้รับเกียรติสูงสุด เมื่อ Susumu Kitagawa, Richard Robson และ Omar M. Yaghi ผู้บุกเบิกและร่วมวิจัย MOFs ได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีในปีล่าสุด (Nobel Prize in Chemistry 2025)

MOFs คือวัสดุผลึกที่มีรูพรุนสูง (Ultra-Porous Materials) ซึ่งมนุษย์สร้างขึ้นจากการนำ ไอออนโลหะ และ โมเลกุลอินทรีย์ มาประกอบกันในรูปแบบโครงข่าย 3 มิติอย่างเป็นระเบียบและมั่นคงคล้ายกับสถาปัตยกรรมระดับนาโน

ลักษณะเด่นที่สุดของ MOFs คือการมี พื้นที่ผิวภายใน (Internal Surface Area) ที่กว้างใหญ่ไพศาล ซึ่ง MOFs เพียง 1 กรัม สามารถมีพื้นที่ผิวเท่ากับสนามฟุตบอลหลายสนามได้ ด้วยคุณสมบัติพิเศษนี้ ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถ ปรับแต่ง (Customize) ขนาดและคุณสมบัติของรูพรุนได้อย่างแม่นยำ เพื่อให้เหมาะสมกับการใช้งานเฉพาะทาง ดังนั้น MOFs จึงเป็นกุญแจสำคัญที่นำไปสู่ความก้าวหน้าครั้งใหม่ในหลายสาขา ตั้งแต่การดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์อย่างมีประสิทธิภาพ การกักเก็บพลังงานสะอาด ไปจนถึงการนำส่งยาในทางการแพทย์อย่างแม่นยำ ซึ่งทั้งหมดนี้ล้วนเป็นเทคโนโลยีที่กำลังจะกำหนดทิศทางของอนาคต

          PETROMAT Today Online ได้รับโอกาสในการเข้าสัมภาษณ์ ดร.ภูมินทร์ ถานอาจนา อาจารย์ประจำวิทยาลัยปิโตรเลียมและปิโตรเคมี จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยและนักวิจัยของศูนย์ความเป็นเลิศด้านเทคโนโลยีปิโตรเคมีและวัสดุ (PETROMAT) โดย อาจารย์ ดร.ภูมินทร์ ในฐานะนักวิจัยรุ่นใหม่ผู้กำลังวิจัย MOFs ร่วมกับภาคอุตสาหกรรม ได้ให้ข้อมูลเกี่ยวกับการพัฒนา MOFs เพื่อนำมาประยุกต์ใช้งานจริง และต่อยอดไปสู่ความยั่งยืนของประเทศ ไว้ดังนี้

PETROMAT: อะไรคือแรงผลักดันหลักที่ทำให้อาจารย์เลือกเส้นทางเป็นอาจารย์และนักวิจัย

อ. ดร.ภูมินทร์: ผมมองบทบาทของการเป็นอาจารย์นักวิจัย เป็นพื้นที่ที่เราสามารถสร้างทั้งองค์ความรู้ใหม่และสร้างคนไปพร้อมๆ กัน ในฐานะนักวิจัย ผมมีโอกาสได้ศึกษาและทำความเข้าใจกลไกพื้นฐานของกระบวนการทางวิศวกรรมเคมีและวัสดุอย่างลึกซึ้ง แล้วนำความรู้นั้นไปต่อยอดให้เกิดประโยชน์จริงต่อสังคม ส่วนในบทบาทของอาจารย์ ผมได้ถ่ายทอดวิธีคิดและประสบการณ์เหล่านั้นให้นิสิต โดยเฉพาะในประเด็นสำคัญระดับโลกอย่างพลังงาน สิ่งแวดล้อม และการลดการปล่อยคาร์บอน สิ่งที่ทำให้ผมยังสนุกกับเส้นทางนี้ คือการได้เห็นงานวิจัยค่อยๆ พัฒนาไปสู่การใช้งานจริง และได้เห็นนิสิตเติบโตเป็นนักวิจัยหรือวิศวกร ซึ่งเป็นแรงบันดาลใจสำคัญที่ทำให้ผมอยากเดินบนเส้นทางอาจารย์นักวิจัยต่อไป

PETROMAT: อาจารย์มีแนวคิดสำคัญในการสอนหรือถ่ายทอดความรู้ให้กับนิสิตนักศึกษาอย่างไร

อ. ดร.ภูมินทร์: ผมเชื่อว่าการสอนที่ดีไม่ใช่แค่การถ่ายทอดเนื้อหา แต่คือการช่วยฝึกให้นิสิตคิดเป็นระบบและคิดเป็นกระบวนการ นิสิตควรเข้าใจทั้งหลักการพื้นฐาน เหตุผลทางวิทยาศาสตร์ และข้อจำกัดของเทคโนโลยีที่ใช้จริง ผมพยายามเชื่อมโยงทฤษฎีในห้องเรียนเข้ากับปัญหาในโลกจริง เช่น เรื่องอุตสาหกรรมพลังงาน การดักจับ CO₂ หรือเศรษฐกิจคาร์บอนต่ำ เพื่อให้นักศึกษาเห็นภาพว่าความรู้ที่เรียนสามารถนำไปใช้แก้ปัญหาได้อย่างไร และสิ่งที่ผมให้ความสำคัญมากคือการเปิดพื้นที่ให้นิสิตกล้าตั้งคำถาม กล้าคิด และกล้าลองผิดลองถูก เพราะนั่นคือกระบวนการเรียนรู้ที่แท้จริง

PETROMAT: อะไรคือสิ่งที่ทำให้อาจารย์สนใจและเริ่มทำวิจัยในด้าน Metal–Organic Frameworks (MOFs)

อ. ดร.ภูมินทร์: จุดเริ่มต้นจริงๆ คือช่วงปี 2563 ตอนนั้นผมเป็นนักวิจัยหลังปริญญาเอก และได้รับโจทย์วิจัยจากภาคอุตสาหกรรม ซึ่งบริษัทสนใจนำ MOFs ไปใช้ในหลายแอปพลิเคชัน พอดีกับช่วงที่ประเด็นเรื่องภาวะโลกร้อนและการลดการปล่อยคาร์บอนถูกพูดถึงอย่างกว้างขวาง ผมจึงเริ่มสนใจเรื่องการดักจับ CO₂ ซึ่งเป็นหนึ่งในสาเหตุสำคัญของภาวะโลกร้อน หลังจากได้โจทย์มาแล้ว ผมก็ไปศึกษาข้อมูลเพิ่มเติม จนพบว่า MOFs เป็นวัสดุที่มีจุดเด่นมาก เพราะเป็นโครงสร้างที่สามารถออกแบบได้แทบจะ “ตามต้องการ” เราสามารถปรับทั้งขนาดรูพรุน พื้นผิวเคมี และสมบัติการดูดซับให้เหมาะกับการใช้งานเฉพาะด้าน ไม่ว่าจะเป็นการดักจับ CO₂ การแยกก๊าซ หรือการกักเก็บพลังงาน ผมจึงมองว่า MOFs เป็นตัวอย่างที่ชัดเจนของวัสดุศาสตร์ยุคใหม่ ที่เชื่อมโยงเคมี วิศวกรรม และความยั่งยืนด้านสิ่งแวดล้อมเข้าไว้ด้วยกัน

PETROMAT: งานวิจัย MOFs ของอาจารย์มุ่งเน้นการประยุกต์ใช้ด้านใดเป็นพิเศษ และมีความโดดเด่นอย่างไร

อ. ดร.ภูมินทร์: งานวิจัยของผมจะทำทั้งในเชิงพื้นฐานและเชิงประยุกต์ควบคู่กันไป โดยในส่วนของ Fundamental Research เราจะโฟกัสที่การทำความเข้าใจโครงสร้างของ MOFs กลไกการดูดซับ และปฏิสัมพันธ์ระหว่างวัสดุกับก๊าซในระดับโมเลกุล จากนั้นจึงนำความรู้พื้นฐานเหล่านี้มาต่อยอดสู่การประยุกต์ใช้งานจริง เช่น การดักจับและแยกคาร์บอนไดออกไซด์ รวมถึงก๊าซชนิดอื่นๆ และการพัฒนาวัสดุเชิงประกอบอย่างการผสาน MOFs เข้ากับเมมเบรนหรือวัสดุชีวภาพ เป้าหมายคือการเชื่อมงานวิจัยจากห้องแล็บไปสู่การใช้งานในระดับอุตสาหกรรม โดยคำนึงถึงการผลิตในประเทศ การขยายขนาดการผลิต ต้นทุน และความยั่งยืนในระยะยาว

PETROMAT: ความสำคัญกับความร่วมมือกับภาคอุตสาหกรรมอย่างไรในงานวิจัย MOFs

อ. ดร.ภูมินทร์: ผมมองว่าความร่วมมือกับภาคอุตสาหกรรมเป็นเรื่องสำคัญมาก เพราะช่วยทำให้งานวิจัยไม่หยุดอยู่แค่ในห้องแล็บ อุตสาหกรรมจะช่วยให้เราเห็นข้อจำกัดจริงๆ ไม่ว่าจะเป็นเงื่อนไขการใช้งาน ความทนทานของวัสดุ หรือเรื่องต้นทุน ในขณะที่มหาวิทยาลัยก็สามารถโฟกัสกับการพัฒนาองค์ความรู้และนวัตกรรมใหม่ ๆ ได้อย่างอิสระ เมื่อทั้งสองฝ่ายทำงานร่วมกัน ก็จะช่วยลดช่องว่างระหว่างแล็บกับโรงงาน และเพิ่มโอกาสให้งานวิจัย MOFs ถูกนำไปใช้จริงมากขึ้น

PETROMAT: อาจารย์มองบทบาทของ MOFs อย่างไรต่อเป้าหมาย Net Zero และการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก

อ. ดร.ภูมินทร์: MOFs เป็นวัสดุที่มีศักยภาพสูงมากในการช่วยผลักดันเป้าหมาย Net Zero เพราะเราสามารถออกแบบให้มันเลือกดูดซับก๊าซที่ต้องการได้โดยเฉพาะ อย่างเช่น CO₂ จากปล่องโรงงาน หรือก๊าซผสมที่มีความเข้มข้นต่ำ จุดเด่นของ MOFs คือดูดซับได้ดีมากเมื่อเทียบกับปริมาณวัสดุที่ใช้ และยังสามารถปรับแต่งสมบัติให้เหมาะกับการใช้งานได้หลากหลาย ถ้าเราพัฒนาไปพร้อมกับระบบกระบวนการที่เหมาะสม MOFs ก็จะกลายเป็นหนึ่งในเครื่องมือสำคัญของเทคโนโลยีดักจับคาร์บอนในอนาคต

PETROMAT: แนวโน้มการพัฒนา MOFs ในอนาคตควรไปในทิศทางใด

อ. ดร.ภูมินทร์: ทิศทางสำคัญของ MOFs ในอนาคตคือการนำไปทำงานร่วมกับเทคโนโลยีอื่น ไม่ว่าจะเป็นเมมเบรน วัสดุชีวภาพ หรือกระบวนการทางวิศวกรรมเคมี เพราะ MOFs อย่างเดียวอาจยังตอบโจทย์ได้ไม่ครบทุกมิติ แต่เมื่อเอาไปผสานกับระบบที่เหมาะสม จะช่วยให้ได้ Solutions ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นและสามารถใช้งานได้จริง นอกจากนี้ เครื่องมือดิจิทัลและปัญญาประดิษฐ์ก็จะเข้ามามีบทบาทมากขึ้นในการช่วยออกแบบวัสดุ ทำให้การพัฒนางานวิจัยเร็วและตรงเป้าหมายมากกว่าเดิม

PETROMAT: ความท้าทายสำคัญของการทำวิจัย MOFs ในบริบทของประเทศไทยคืออะไร

อ. ดร.ภูมินทร์: ความท้าทายหลักจริงๆ คือการทำให้งานวิจัยไม่หยุดอยู่แค่ในห้องแล็บ แต่สามารถนำไปใช้ได้จริง โดยเฉพาะเรื่องการขยายขนาดการผลิต ต้นทุน และคุณภาพของวัสดุที่ต้องสม่ำเสมอ ในบริบทของประเทศไทย เรายังต้องพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานด้านการผลิตวัสดุขั้นสูงให้มากขึ้น รวมถึงสร้างความร่วมมือระหว่างมหาวิทยาลัย ภาคอุตสาหกรรม และหน่วยงานภาครัฐให้ใกล้ชิดและเข้มแข็งกว่าเดิม เพราะสุดท้ายแล้ว งานวิจัยที่ดีไม่ควรจบแค่การตีพิมพ์บทความ แต่ควรถูกคิดและออกแบบตั้งแต่ต้นว่า จะนำไปใช้งานจริงได้อย่างไร และตอบโจทย์ประเทศเราได้แค่ไหน

PETROMAT: อาจารย์มีคำแนะนำอย่างไรสำหรับนักศึกษาหรือนักวิจัยรุ่นใหม่ที่สนใจด้านวัสดุศาสตร์และ MOFs

อ. ดร.ภูมินทร์: ผมอยากเน้นว่างานวิจัยพื้นฐาน หรือ Fundamental Research เป็นรากฐานที่สำคัญมาก โดยเฉพาะในงานด้านวัสดุศาสตร์และวิศวกรรม ดังนั้น MOFs เราต้องเข้าใจจริงๆ ว่าโครงสร้างวัสดุ กลไกการเกิดรูพรุน การยึดจับของโมเลกุล หรือปฏิสัมพันธ์ในระดับอะตอมมันทำงานอย่างไร ถ้าเราเข้าใจพื้นฐานพวกนี้ดี การต่อยอดไปสู่การออกแบบวัสดุใหม่หรือการประยุกต์ใช้งานจริงจะทำได้ง่ายและมีทิศทางมากขึ้น ผมอยากให้นักวิจัยรุ่นใหม่ให้ความสำคัญกับการทำ Fundamental Research ควบคู่ไปกับการมองภาพการใช้งาน เพราะพื้นฐานที่แข็งแรงคือสิ่งที่จะทำให้งานวิจัยเติบโตและยั่งยืนในระยะยาว

PETROMAT ขอขอบคุณ อาจารย์ ดร.ภูมินทร์ ถานอาจนา ที่มาร่วมแชร์ประสบการณ์ในการเป็นอาจารย์และนักวิจัยรุ่นใหม่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งความรู้เกี่ยวกับ MOFs มา ณ ที่นี้ครับ สำหรับภาคอุตสาหกรรมที่สนใจเกี่ยวกับ MOFs อยากขอคำแนะนำ อยากปรึกษาหารือ หรือให้ช่วยทำโครงการวิจัย สามารถติดต่อ อาจารย์ ดร.ภูมินทร์ ผ่านทาง PETROMAT ได้ครับ

Go to Top