วิจัยไทยต่อยอด ‘หางแร่’ สู่นวัตกรรมวัสดุทางเลือก

จากวัสดุที่เคยถูกมองว่าเป็นเพียงของเหลือในกระบวนการผลิตทองคำ วันนี้ ‘หางแร่’ กำลังถูกนำกลับมาต่อยอดเป็นวัสดุทางเลือกสำหรับอุตสาหกรรมยุคคาร์บอนต่ำ

หลังบริษัท อัครา รีซอร์สเซส จำกัด (มหาชน) ร่วมกับ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี และ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี เปิดผลวิจัยที่ชี้ให้เห็นว่า วัสดุเหลือใช้จากเหมืองแร่สามารถพัฒนาเป็นทั้งวัสดุก่อสร้างคาร์บอนต่ำ วัสดุสำหรับอุตสาหกรรมพลังงาน ไปจนถึงนวัตกรรมที่ช่วยฟื้นฟูพื้นที่เกษตรได้จริง พร้อมช่วยลดการใช้ทรัพยากรธรรมชาติใหม่ และลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกในกระบวนการผลิต

‘เชิดศักดิ์ อรรถอารุณ’ ผู้จัดการทั่วไป ฝ่ายความยั่งยืนขององค์กร บริษัทอัครา รีซอร์สเซส จำกัด (มหาชน) กล่าวว่า ความร่วมมือกับทั้ง 3 มหาวิทยาลัย ช่วยเปิดมุมมองใหม่ให้กับการใช้ประโยชน์จากหางแร่ ทั้งในภาคก่อสร้าง ภาคพลังงาน และระดับชุมชน โดยมีเป้าหมายหลักในการใช้ทรัพยากรที่มีอยู่ให้เกิดประโยชน์สูงสุด พร้อมสร้างโอกาสทางเศรษฐกิจและรายได้ให้คนในพื้นที่

ด้าน ‘ภูริวิทย์ สังข์ศิริ’ หัวหน้าฝ่ายวิทยาศาสตร์และสุขภาพ บริษัทอัครา รีซอร์สเซส จำกัด (มหาชน) กล่าวว่า ข้อมูลจากงานวิจัยช่วยให้เห็นสัดส่วนและเงื่อนไขที่เหมาะสมในการนำหางแร่ไปใช้ประโยชน์ ซึ่งถือเป็นองค์ประกอบสำคัญในการพัฒนาวัสดุและนวัตกรรมใหม่ให้สามารถใช้งานได้จริง ควบคู่กับมาตรฐานด้านความปลอดภัย

ไบโอซีเมนต์

หนึ่งในงานวิจัยที่ถูกนำไปใช้จริง คือ ‘ไบโอซีเมนต์จากหางแร่’ และวัสดุเหลือใช้ทางชีวภาพ ของมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี โดย ‘ผศ.ดร.ธิดารัตน์ บุญศรี’ หัวหน้ากลุ่มวิจัยวัสดุชีวภาพอัจฉริยะและเทคโนโลยี คณะวิทยาศาสตร์

ทีมวิจัยนำหางแร่ทองคำมาผสมกับเปลือกไข่และจุลินทรีย์จากกากน้ำปลา พัฒนาเป็นวัสดุก่อสร้างที่ใช้พลังงานต่ำกว่าการผลิตซีเมนต์ทั่วไป เพราะไม่ต้องผ่านกระบวนการเผา จึงช่วยลดการใช้พลังงานและลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้ โดยจุดเด่นของวัสดุชนิดนี้ คือสามารถทนการกัดกร่อนของเกลือ ช่วยแก้ปัญหาดินเค็ม และยังมีคุณสมบัติซ่อมแซมตัวเองได้เมื่อเกิดรอยแตกร้าว ลดความจำเป็นในการซ่อมบำรุงและลดการใช้วัสดุใหม่ในระยะยาว

ปัจจุบันนวัตกรรมดังกล่าวได้รับการจดสิทธิบัตรแล้ว และถูกนำไปใช้จริงในรูปแบบ ‘แผ่นหน่วงน้ำเค็ม’ เพื่อช่วยเกษตรกรในภาคตะวันออกเฉียงเหนือ โดยผลการทดลองพบว่า สามารถเพิ่มผลผลิตข้าวได้ 53% ภายในปีแรก เมื่อเทียบกับพื้นที่ดินเค็มทั่วไป นอกจากนี้ ยังช่วยเพิ่มปริมาณสารกาบา (GABA) ในข้าวมากกว่า 300% และลดค่าดัชนีน้ำตาลลงราว 30% สะท้อนการเชื่อมโยงระหว่างนวัตกรรมด้านสิ่งแวดล้อม สุขภาพ และเศรษฐกิจชุมชนเข้าด้วยกัน ซึ่งในระยะถัดไป มีแผนที่จะขยายผลร่วมกับกรมชลประทาน เพื่อพัฒนาเป็นรางระบายน้ำในระบบชลประทาน ทั้งในจังหวัดอุตรดิตถ์และพื้นที่เหมืองแร่ทองคำชาตรี

อิฐคาร์บอนต่ำ

อีกหนึ่งงานวิจัยที่ถูกจับตา คือการพัฒนา ‘วัสดุก่อสร้างคาร์บอนต่ำจากหางแร่’ ของจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย โดย ‘ดร.พีท หอมชื่น’ อาจารย์ภาควิชาวิศวกรรมเหมืองแร่และปิโตรเลียม คณะวิศวกรรมศาสตร์

ทีมวิจัยนำหางแร่ที่ผ่านการบดละเอียดมาใช้เป็นส่วนผสมของอิฐบล็อกและอิฐช่องลม ในสัดส่วนประมาณ 25-75% จุดเด่นคือหางแร่มีขนาดอนุภาคที่พร้อมใช้งานอยู่แล้ว จึงไม่จำเป็นต้องผ่านกระบวนการเตรียมวัตถุดิบเพิ่มเติม ซึ่งจะช่วยลดทั้งต้นทุนและการใช้พลังงานในกระบวนการผลิตได้

ผลการศึกษาพบว่า วัสดุดังกล่าวสามารถลดคาร์บอนฟุตพรินต์ได้ประมาณ 5-15% เมื่อเทียบกับอิฐทั่วไปในท้องตลาด อีกทั้งยังช่วยลดอุณหภูมิภายในอาคารได้ประมาณ 1-2 องศาเซลเซียส ซึ่งช่วยลดภาระการใช้เครื่องปรับอากาศและลดการใช้พลังงานในอาคารได้ ขณะเดียวกัน การทดสอบหางแร่จากบ่อกักเก็บ TSF1 ตามมาตรฐาน STLC และ TTLC ยังพบว่า ผ่านเกณฑ์ความปลอดภัยทุกด้าน และถูกจัดเป็นวัสดุที่ไม่เป็นของเสียอันตราย ตามประกาศกระทรวงอุตสาหกรรม ปี 2566

ปัจจุบันโครงการอยู่ระหว่างขยายผลจากระดับห้องปฏิบัติการสู่โรงงานต้นแบบ หรือ ไพลอตสเกล (Pilot Scale) พร้อมเตรียมถ่ายทอดองค์ความรู้สู่ชุมชน เพื่อสร้างรายได้และต่อยอดเป็นวิสาหกิจชุมชนในอนาคต

สารเติมแต่งซีเมนต์

ด้านมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี โดย ‘ผศ.ดร.บุญณรงค์ อาศัยไร่’ อาจารย์สาขาวิชาเทคโนโลยีธรณี สำนักวิชาวิศวกรรมศาสตร์ ศึกษาความเป็นไปได้ในการนำหางแร่ไปใช้เป็น ‘สารเติมแต่งในซีเมนต์พิเศษ’ สำหรับอุตสาหกรรมสำรวจและผลิตปิโตรเลียม

ผลการวิจัยพบว่า การใช้หางแร่ในสัดส่วน 30% สามารถเพิ่มความสามารถในการรับแรงอัดได้มากกว่า 2 เท่า เมื่อเทียบกับการใช้ซิลิกาในสัดส่วนเดียวกัน อีกทั้งยังช่วยลดความพรุนและการซึมผ่านของวัสดุ ทำให้ลดความเสี่ยงจากการรั่วไหลของของเหลวและก๊าซ ซึ่งเป็นปัจจัยหลักด้านความปลอดภัยและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ทั้งนี้ งานวิจัยดังกล่าวยังอยู่ระหว่างการศึกษาเพื่อต่อยอดสู่การใช้งานเชิงพาณิชย์

นอกจากผลลัพธ์ด้านสิ่งแวดล้อมแล้ว งานวิจัยทั้ง 3 ยังขับเคลื่อนเศรษฐกิจหมุนเวียนอย่างเป็นรูปธรรม ด้วยการลดปริมาณหางแร่ในบ่อกักเก็บ ลดการใช้ทรัพยากรธรรมชาติใหม่ และเพิ่มมูลค่าให้วัสดุเหลือใช้ ขณะเดียวกัน ยังเปิดโอกาสให้เกิดการสร้างงาน สร้างรายได้ และต่อยอดเป็นวิสาหกิจชุมชน ผ่านการถ่ายทอดองค์ความรู้และการพัฒนาวัสดุทางเลือกที่สามารถใช้งานได้จริงในอนาคต