การพัฒนาวัสดุชีวภาพเลียนแบบรากหญ้าทะเลเคลือบด้วยสารเร่งปฏิกิริยาทางแสงสำหรับการตรึงคาร์บอนในระบบนิเวศทางทะเล
คำสำคัญ:
ไมซีเลียม, ภาวะกรดในทะเล, สารเร่งปฏิกิริยาทางแสง, แคลเซียมคาร์บอเนต, วัสดุชีวภาพบทคัดย่อ
การเพิ่มขึ้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศจากกิจกรรมของมนุษย์ส่งผลให้มหาสมุทรดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ในปริมาณมาก ซึ่งแม้จะช่วยชะลอภาวะโลกร้อน แต่กลับก่อให้เกิดภาวะกรดในทะเล ส่งผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตที่สร้างโครงสร้างแคลเซียมคาร์บอเนต เช่น หอย ปะการัง และสัตว์ทะเลเปลือกแข็ง รวมถึงระบบนิเวศหญ้าทะเลที่มีบทบาทสำคัญในการกักเก็บคาร์บอน งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาวัสดุชีวภาพจาก ไมซีเลียมเลียนแบบโครงสร้างรากหญ้าทะเล และศึกษาประสิทธิภาพของสารเร่งปฏิกิริยาด้วยแสงในการเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์ในน้ำให้เป็นแคลเซียมคาร์บอเนต เพื่อลดผลกระทบของภาวะกรดในทะเล วัสดุชีวภาพถูกพัฒนาจากการเพาะไมซีเลียมบนฟางข้าวร่วมกับเปลือกหอยบด เพื่อสร้างโครงสร้างพรุนคล้ายรากหญ้าทะเล จากนั้นนำวัสดุฐานไปประยุกต์ใช้ร่วมกับสารเร่งปฏิกิริยาด้วยแสง ได้แก่ สาร CaO สารคอมโพสิต CaO/TiO2 และ สารคอมโพสิต CaO/TiO2-ZnO โดยทำการทดสอบในน้ำปราศจากไอออนและน้ำทะเลจำลองที่มีการเติมแหล่งคาร์บอนไดออกไซด์และกระตุ้นปฏิกิริยาด้วยแสงอัลตราไวโอเลต ประสิทธิภาพในการเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์ถูกประเมินจากการวิเคราะห์หมู่ฟังก์ชันด้วยเทคนิคฟูเรียร์ทรานสฟอร์มอินฟราเรดสเปกโทรสโกปี (FT-IR) ผลการทดลองพบว่าไมซีเลียมสามารถเจริญเติบโตและยึดเกาะฟางข้าวและเปลือกหอยได้ดี โดยฟางข้าวที่มีขนาดเล็กและอัตราส่วนฟางข้าวต่อเปลือกหอยที่เหมาะสมช่วยให้เกิดโครงสร้างวัสดุที่แข็งแรงและสม่ำเสมอ ในส่วนของการเร่งปฏิกิริยาด้วยแสง พบว่าสารแคลเซียมออกไซด์สามารถเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์เป็นสารประกอบคาร์บอเนตได้ และเมื่อใช้ร่วมกับไทเทเนียมไดออกไซด์และซิงค์ออกไซด์ให้ประสิทธิภาพสูงขึ้น โดยเฉพาะในระบบน้ำทะเลจำลอง ซึ่งปรากฏสัญญาณของหมู่คาร์บอเนตอย่างชัดเจนจากผลการวิเคราะห์ FT-IR
เอกสารอ้างอิง
ศิริภรณ์ โคตะมี, เพ็ญพรรณ ศรีสกุลเตียว, และสมสมร แก้วบริสุทธิ์. (2556). องค์ประกอบแร่ธาตุหลักในน้ำทะเลเปรียบเทียบกับน้ำเกลือสินเธาว์เพื่อการอนุบาลลูกกุ้งก้ามกราม. วารสารแก่นเกษตร, 41(4), 419–424.
Ahmed, S., Shishir, M. K. H., Islam, M. T., Rahaman, M. A., Aman, S., Aidid, A. R., Sadia, S. I., Rana, M. M., & Alam, M. A. (2025). Crystallinity integration of anatase (TiO2) nanocrystal by whole powder pattern fitting (WPPF) method: A Rietveld refinement study. Results in Materials, 26, 100673. https://doi.org/10.1016/j.rinma.2025.100673
Apostoloumi, C., Malea, P., & Kevrekidis, T. (2021). Principles and concepts about seagrasses: Towards a sustainable future for seagrass ecosystems. Marine Pollution Bulletin, 173, 112936. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2021.112936
Arroyo Loranca, R. G., Rivera Pérez, C., Hernández Adame, L., Cruz Villacorta, A. A., Rodríguez López, J. L., & Hernández Saavedra, N. Y. (2023). Efecto de iones y concentración de proteína Ps19, una proteína de la concha de Pteria sterna, en los polimorfos de carbonato de calcio: Polimorfos de carbonato de calcio en Concha Nácar. Biotecnia, 25(2), 136–145. https://doi.org/10.18633/biotecnia.v25i2.1885
Diningsih, C., & Rohmawati, L. (2022). Synthesis of calcium carbonate (CaCO3) from eggshell by calcination method. Indonesian Physical Review, 5(3), 208–215. https://doi.org/10.29303/ipr.v5i3.174
Fatimah, I., Rahmadianti, Y., & Pudiasari, R. A. (2018). Photocatalyst of perovskite CaTiO3 nanopowder synthesized from CaO derived from snail shell in comparison with the use of CaO and CaCO3. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 349, 012026. https://doi.org/10.1088/1757-899X/349/1/012026
Fernández-Manteca, M. G., García García, B., Gómez-Galdós, C., Mirapeix, J., Arniz-Mateos, R., García-Escárzaga, A., Gutiérrez-Zugasti, I., Algorri, J. F., López-Higuera, J. M., Ocampo-Sosa, A. A., Rodríguez-Cobo, L., & Cobo, A. (2025). Structural Pattern Analysis in Patella vulgata Shells Using Raman Imaging. Applied Sciences, 15(9), 5180. https://doi.org/10.3390/app15095180
Galván-Ruiz, M., Baños, L., & Rodríguez-García, M. E. (2007). Lime characterization as a food additive. Sensory and Instrumentation for Food Quality, 1, 169–175. https://doi.org/10.1007/s11694-007-9019-8
Habte, L., Shiferaw, N., Mulatu, D., Thenepalli, T., Chilakala, R., & Ahn, J. W. (2019). Synthesis of nano-calcium oxide from waste eggshell by sol-gel method. Sustainability, 11(11), 3196. https://doi.org/10.3390/su11113196
Hawkins, H.-J., Cargill, R. I. M., Van Nuland, M. E., Hagen, S. C., Field, K. J., Sheldrake, M., Soudzilovskaia, N. A., & Kiers, E. T. (2023). Mycorrhizal mycelium as a global carbon pool. Current Biology, 33(11), R560–R573. https://doi.org/10.1016/j.cub.2023.02.027
Hossain, M. S., & Ahmed, S. (2023). Easy and green synthesis of TiO2 (anatase and rutile): Estimation of crystallite size using Scherrer equation, Williamson–Hall plot, Monshi–Scherrer model, size–strain plot, and Halder–Wagner model. Results in Materials, 20, 100492. https://doi.org/10.1016/j.rinma.2023.100492
Hossain, M. S., Jahan, S. A., & Ahmed, S. (2023). Crystallographic characterization of bio-waste material originated CaCO3, green-synthesized CaO and Ca(OH)2. Results in Chemistry, 5, 100822. https://doi.org/10.1016/j.rechem.2023.100822
Huh, J.-H., Choi, Y.-H., Ramakrishna, C., Cheong, S. H., & Ahn, J. W. (2016). Use of calcined oyster shell powders as CO2 adsorbents in algae-containing water. Journal of the Korean Ceramic Society, 53(4), 429–434. https://doi.org/10.4191/kcers.2016.53.4.429
Jiang, Q., Han, Z., Yuan, Y., & Cheng, Z. (2021). Preparation and properties of floral CaO/ZnO composite from Achatina fulica snail shell. Environmental Science and Pollution Research, 28, 61841–61847. https://doi.org/10.1007/s11356-021-16260-9
Kaewsrikhaw, R., Upanoi, T., & Prathep, A. (2022). Ecosystem services and vulnerability assessments of seagrass ecosystems: Basic tools for prioritizing conservation management actions using an example from Thailand. Water, 14(22), 3650. https://doi.org/10.3390/w14223650
Kumar, K. A., Subalakshmi, K., & Senthilselvan, J. (2016). Effect of mixed valence state of titanium on reduced recombination for natural dye-sensitized solar cell applications. Journal of Solid State Electrochemistry, 20, 1921–1932. https://doi.org/10.1007/s10008-016-3191-x
Livne, A., Wösten, H. A. B., Pearlmutter, D., & Gal, E. (2022). Fungal mycelium bio-composite acts as a CO2-sink building material with low embodied energy. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 10(37), 12099–12106. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.2c01314
Naufal, W. M., Wahyuningsih, S., & Lestari, W. (2024). Investigation of hexanal removal through adsorption and photocatalysis on ZIF-7 modified with ZnO, TiO2, and ZnO/TiO2 using ATR-FTIR. Communications in Science and Technology, 9(2), 235–242. https://doi.org/10.21924/cst.9.2.2024.1505
Parsafard, N., Abedi, R., & Moodi, H. (2024). Ternary tin-doped titanium dioxide/calcium oxide (Sn–TiO2/CaO) composite as a photocatalyst for efficient removal of toxic dyes. RSC Advances, 14, 19984. https://doi.org/10.1039/d4ra03641g
Tahir, B., Tahir, M., Alraeesi, A., & Kumar, N. (2024). Photocatalytic carbon dioxide reduction with water to CO and CH4 over bio-sludge modified TiO2 composite. Chemical Engineering Transactions, 113, 193–198. https://doi.org/10.3303/CET24113033
Torres-Mansilla, A., Álvarez-Lloret, P., Fernández-Peñas, R., D’Urso, A., Baldión, P. A., Oltolina, F., Follenzi, A., & Gómez-Morales, J. (2023). Hydrothermal transformation of eggshell calcium carbonate into apatite micro-nanoparticles: Cytocompatibility and osteoinductive properties. Nanomaterials, 13(16), 2299. https://doi.org/10.3390/nano13162299
Wang, P., Long, D. M., Zhan, K., Peng, Y., Wang, Y., & Liu, S. (2024). Monitoring CaCO3 content in recycled polypropylene with Raman spectrometry. ACS Omega, 9(22), 23462–23467. https://doi.org/10.1021/acsomega.4c00414
Wu, J., Liao, H., Ma, Z., Song, H., & Cheng, F. (2023). Effect of different initial CaO/SiO2 molar ratios and curing times on the preparation and formation mechanism of calcium silicate hydrate. Materials, 16(2), 717. https://doi.org/10.3390/ma16020717
Zhang, Y., Cho, Y., Yamaguchi, A., Peng, X., Miyauchi, M., Abe, H., & Fujita, T. (2019). CO2 oxidative coupling of methane using an earth-abundant CaO-based catalyst. Scientific Reports, 9, 15454. https://doi.org/10.1038/s41598-019-51817-2
Zou, W., Bian, H., Guo, J., Xu, J., & Guo, B. (2023). Preparation of titania–silica composite aerogel at atmospheric pressure and its catalytic performance in the synthesis of poly(butylene succinate). Materials, 16(9), 3296. https://doi.org/10.3390/ma16093296
ดาวน์โหลด
เผยแพร่แล้ว
รูปแบบการอ้างอิง
ฉบับ
ประเภทบทความ
หมวดหมู่
สัญญาอนุญาต
ลิขสิทธิ์ (c) 2026 ศวท : ศิลปศาสตร์ วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (LAS: Liberal Arts, Science and Technology)
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
