แบคทีเรียลเซลลูโลสเป็นสารธรรมชาติที่มีขนาดโมเลกุลเล็กและมีความเป็นผลึกสูง ซึ่งต่างกับเซลลูโลสที่เป็นองค์ประกอบทั่วไปในพืช ตัวอย่างที่รู้จักกันดีก็คือวุ้นมะพร้าวที่เกิดจากการหมักน้ำมะพร้าวกับแบคทีเรีย
บางชนิด นอกจากจะรับประทานเป็นอาหารเสริมเส้นใยแล้ว วุ้นมะพร้าวหรือแบคทีเรียลเซลลูโลสยังสามารถพัฒนาเป็นเยื่อเลือกผ่านที่กั้นอยู่ระหว่างสองขั้วไฟฟ้าในแบตเตอรี่ลิเทียมไอออนได้

แบคทีเรียลเซลลูโลสที่สกัดจากวุ้นมะพร้าวมีขนาดโมเลกุลอยู่ในระดับนาโนและมีความโดดเด่นไปด้วยประจุลบที่พบได้มากบนพื้นผิว เพราะมีหมู่ซัลเฟตอันเป็นผลมาจากการใช้กรดซัลฟูริกในการสกัด การเป็นสารที่เล็กจิ๋วและมีความเป็นผลึกมากทำให้สามารถกระจายตัวและเสริมความแข็งแรงภายในเนื้อพอลิอีเทอร์บล็อกเอ-ไมด์ที่ใช้เป็นวัสดุหลักในการผลิตเยื่อเลือกผ่านได้เป็นอย่างดี จึงช่วยเพิ่มความเสถียรของเยื่อเลือกผ่านเมื่อนำไปใช้งานที่อุณหภูมิสูงโดยไม่ทำให้โครงสร้างเกิดความเสียหาย

นักวิจัยได้เตรียมเยื่อเลือกผ่านด้วยวิธีการปั่นด้วยไฟฟ้าสถิต ซึ่งมีลักษณะเป็นแผ่นที่มีรูพรุนเล็กในระดับนาโนเมตร ในขณะที่แบตเตอรี่ลิเทียมไอออนที่ใช้อยู่ในปัจจุบันส่วนใหญ่ใช้เยื่อเลือกผ่านที่ผลิตจากพลาสติกชนิดพอลิโอเลฟินส์ซึ่งมีขนาดรูพรุนใหญ่กว่าในระดับไมโครเมตร จากการทดลองพบว่าเยื่อเลือกผ่านชนิดใหม่ที่เสริมด้วยแบคทีเรียลเซลลูโลสมีประสิทธิภาพที่ดีในการใช้งาน โดยไม่เกิดการหดตัวอย่างมีนัยสำคัญแม้ทดสอบที่อุณหภูมิ 150 องศาเซลเซียส ซึ่งคาดว่าเป็นผลของความแข็งแรงเชิงโครงสร้างที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากมีแบคทีเรียล-เซลลูโลสกระจายตัวเป็นร่างแหอยู่ด้วย โดยผู้วิจัยยังได้ศึกษาสมบัติทางกลและทางเคมีไฟฟ้า รวมทั้งความสามารถในการแลกเปลี่ยนไอออนซึ่งมีบทบาทสำคัญในขั้นตอนการอัดและคายประจุไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลิเทียม

แบตเตอรี่ลิเทียมไอออนตอบโจทย์แนวทางการใช้พลังงานสะอาดเช่นในรถยนต์ไฟฟ้า การนำ
แบคทีเรียลเซลลูโลสจากเศษวุ้นมะพร้าวไปใช้ในการพัฒนาเยื่อเลือกผ่าน นอกจากจะช่วยเสริมประสิทธิภาพการทำงานของแบตเตอรี่แล้ว ยังเป็นการหมุนเวียนใช้ทรัพยากรให้เป็นประโยชน์เพื่อการดูแลรักษาสิ่งแวดล้อมอย่างครบวงจร

ผลงานนี้เป็นของ คุณประณต อาจคิดการ ทีมวิจัยของรองศาสตราจารย์ ดร.หทัยกานต์ มนัสปิยะ วิทยาลัยปิโตรเลียมและปิโตรเคมี จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ท่านที่สนใจสามารถติดต่อ ศูนย์ความเป็นเลิศด้านเทคโนโลยีปิโตรเคมีและวัสดุ ได้ที่ โทร 02-218-4141 ถึง 2 เว็บไซต์ petromat.org และเฟซบุ๊ก petromat.coe

เครดิตภาพ
– ภาพโดย SplitShire จาก Pixabay