การบำบัดน้ำเสียด้วยผำ นวัตกรรมธรรมชาติที่บำบัดด้วยธรรมชาติ

เมื่อปัญหาน้ำเสียกลายเป็นหนึ่งในโจทย์สำคัญของสิ่งแวดล้อมโลก การมองหาวิธีบำบัดที่เป็นมิตรต่อธรรมชาติและต้นทุนต่ำจึงกลายเป็นความท้าทายใหม่ “ผำ” หรือ Wolffia พืชน้ำจิ๋วที่ครั้งหนึ่งอาจถูกมองว่าไร้ค่า กำลังได้รับความสนใจจากนักวิจัยทั่วโลกในฐานะพืชบำบัดน้ำเสียสายเขียว ด้วยคุณสมบัติในการดูดซับสารปนเปื้อน รวมถึงความสามารถในการเติบโตเร็วในพื้นที่จำกัด ผำจึงถูกนำมาทดลองใช้ในการกำจัดมลพิษชนิดใหม่ เช่น ยาและสารเคมีตกค้างในน้ำทิ้งจากชุมชน งานวิจัยล่าสุดยังยืนยันว่า ผำสามารถกำจัดสารเหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยไม่ต้องใช้สารเคมีหรือพลังงานสูง บทความนี้จะพาคุณไปรู้จักกับ “พืชจิ๋วพลังยักษ์” ที่อาจกลายเป็นกุญแจสำคัญของระบบน้ำเสียในอนาคต

ทำความรู้จักกับผำ หรือ Wolffia arrhiza พืชน้ำมหัศจรรย์

Wolffia arrhiza คือหนึ่งในสายพันธุ์ของผำ (Wolffia spp.) ที่พบได้ทั่วไปในแหล่งน้ำจืดทั่วเอเชีย ยุโรป และแอฟริกา โดยคำว่า arrhiza หมายถึง “ไม่มีราก” ซึ่งสื่อถึงลักษณะเด่นของพืชชนิดนี้ คือการลอยอยู่บนผิวน้ำโดยไม่มีระบบรากที่มองเห็นชัดเจน

ลักษณะทั่วไป

• ขนาด: ประมาณ 1.0–1.2 มม. (ใหญ่กว่า Wolffia globosa เล็กน้อย)
• สี: เขียวหม่น ไม่สดใสเท่าผำกลม
• รูปร่าง: รูปทรงยาวรีหรือแบนเล็กน้อย
• ระบบราก: ไม่มีรากภายนอก (ไม่มี rootlets)
• การสืบพันธุ์: แบ่งตัวแบบไม่อาศัยเพศ (vegetative budding)

คุณสมบัติทางชีวภาพ

• เจริญเติบโตได้ในน้ำที่มีมลภาวะอินทรีย์สูง
• ทนทานต่อสภาพน้ำเสีย และมีศักยภาพในการดูดซับสารปบเปื้อน
• ดูดซับสารกลุ่ม CECs (Contaminants of Emerging Concern) เช่น สารเคมีจากยา สารฆ่าเชื้อ และโลหะหนัก
• เหมาะกับการใช้ในระบบบำบัดน้ำเสียแบบธรรมชาติ เช่น constructed wetlands

คุณสมบัติทางชีวภาพของผำที่เหมาะกับการบำบัดน้ำ

“ผำ” หรือ Wolffia spp. โดยเฉพาะสายพันธุ์อย่าง Wolffia arrhiza มีศักยภาพสูงในการใช้เป็น พืชบำบัด (phytoremediator) ในน้ำเสีย ด้วยลักษณะทางชีวภาพเฉพาะตัวดังต่อไปนี้

1. ขนาดเล็กแต่มีพื้นที่ผิวสัมผัสมาก

แม้ผำจะมีขนาดเพียง 1 มิลลิเมตร แต่ลักษณะที่ลอยอยู่บนผิวน้ำทำให้มันสัมผัสกับสารปนเปื้อนในน้ำได้โดยตรงและสม่ำเสมอ ส่งผลให้ อัตราการดูดซับมลพิษ (adsorption) มีประสิทธิภาพสูงกว่าพืชน้ำชนิดอื่นในปริมาณน้ำเท่ากัน

2. ไม่มีรากหยุ่งลึก ดูดซึมได้ทั้งใบ

Wolffia arrhiza ไม่มีรากใต้ดิน ทำให้ดูดซับสารต่าง ๆ ผ่านเนื้อเยื่อใบโดยตรง และไม่มีการสะสมสารพิษในดิน จึงลดความเสี่ยงในการปนเปื้อนสู่ชั้นดินหรือแหล่งน้ำใต้ดิน

3. เจริญเติบโตเร็ว วงจรการเก็บเกี่ยวสั้น

ผำสามารถแบ่งตัวได้ทุก 1–2 วันในสภาพแวดล้อมที่เหมาะสม ทำให้สามารถเก็บเกี่ยวและฟื้นฟูระบบบำบัดได้อย่างต่อเนื่อง โดยไม่ต้องใช้พลังงานหรือทรัพยากรสูงในการควบคุมการเติบโต

4. ดูดซับสารเคมีหลากหลาย

• ยา (pharmaceuticals)
• สารฆ่าเชื้อ (biocides)
• โลหะหนัก (heavy metals)
• สารอินทรีย์ระเหยง่าย

5. ไม่ก่อให้เกิดของเสียทุติยภูมิ

ต่างจากวิธีบำบัดด้วยเคมีหรือจุลินทรีย์บางชนิด การใช้ผำไม่มีการปล่อยสารเคมีหรือเชื้อโรคออกมาระหว่างกระบวนการบำบัด จึง ปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อมและผู้ใช้งาน

6.เหมาะกับระบบหมุนเวียน (Circular System)

หลังจากบำบัดน้ำเสีย ผำสามารถนำไปใช้ในระบบอื่นได้ เช่น ใช้ทำปุ๋ยชีวภาพ หรือเพาะเลี้ยงจุลินทรีย์บางชนิดในขั้นต่อไป (โดยแยกจากผำบริโภคได้) ด้วยคุณสมบัติที่ลอยน้ำ เจริญเติบโตเร็ว ดูดซับสารเคมีได้ดี และไม่สร้างของเสีย ผำจึงเป็น “พืชธรรมชาติอัจฉริยะ” ที่เหมาะอย่างยิ่งต่อการนำมาใช้ในระบบบำบัดน้ำเสียแบบยั่งยืน โดยเฉพาะในพื้นที่ที่ต้องการวิธีประหยัด พึ่งตนเอง และไม่ใช้สารเคมี

หลักการบำบัดน้ำเสียด้วยพืชน้ำ

การบำบัดน้ำเสียด้วยพืชน้ำ (Constructed Wetlands หรือ Phytoremediation) เป็นวิธีธรรมชาติที่อาศัย กลไกทางชีวภาพของพืชน้ำ ในการดูดซับ กรอง และย่อยสลายมลพิษจากน้ำเสีย โดยไม่ต้องพึ่งสารเคมีหรือระบบกลไกซับซ้อน ช่วยลดต้นทุนและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

กลไกสำคัญของการบำบัดมี 4 ขั้นตอนหลัก ดังนี้

การบำบัดน้ำเสียด้วยพืชน้ำอาศัยกระบวนการธรรมชาติ 3 ขั้นตอนหลัก ได้แก่ การดูดซับ การดูดกลืน และการย่อยสลายทางชีวภาพ เริ่มจากพืชน้ำ เช่น ผำ หรือแหน มีพื้นผิวใบและรากที่สามารถยึดจับโมเลกุลของสารมลพิษไว้ได้ในขั้นตอนแรก (adsorption) จากนั้นพืชจะดูดซึมสารเหล่านั้นเข้าสู่เนื้อเยื่อ เพื่อใช้สร้างเซลล์หรือเก็บสะสมไว้ภายใน (absorption) สุดท้าย จุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่รอบรากหรือบริเวณผิวพืชจะช่วยย่อยสลายสารอินทรีย์ต่าง ๆ เช่น สารซักฟอก เศษอาหาร หรือของเสียอินทรีย์ ให้กลายเป็นสารที่ไม่เป็นพิษ เช่น คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ (biodegradation) กระบวนการทั้งสามนี้ทำงานร่วมกันอย่างเป็นระบบ และช่วยลดมลพิษในน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยไม่ต้องพึ่งพาสารเคมีหรือเครื่องจักรกลที่ซับซ้อน

การใช้พืชน้ำกับสารปนเปื้อนประเภทต่าง ๆ

พืชน้ำไม่เพียงแค่ให้ร่มเงาและปรับสมดุลระบบนิเวศในแหล่งน้ำ แต่ยังสามารถทำหน้าที่เป็น ตัวกรองธรรมชาติ ที่ช่วยกำจัดสารปนเปื้อนหลากหลายประเภทในน้ำเสียได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยกลไกที่ใช้ขึ้นอยู่กับชนิดของสารและคุณสมบัติของพืชแต่ละชนิด โดยเฉพาะพืชขนาดเล็กที่ลอยผิวน้ำ เช่น Wolffia arrhiza และ Lemna minor ที่ได้รับการศึกษามากในด้านนี้

ตารางประเภทของสารปนเปื้อนที่พืชน้ำสามารถบำบัดได้

พืชน้ำที่นิยมใช้ ผำ (Wolffia arrhiza) ดูดซับสาร CECs และโลหะหนักดีเยี่ยม แหน (Lemna spp.) มีระบบรากแขวนที่เหมาะกับการยึดจับตะกอน จอก (Pistia spp.) ใช้พื้นที่มากขึ้น แต่เหมาะกับการดูดซับสารอินทรีย์การเลือกใช้พืชน้ำให้เหมาะสมกับประเภทของสารปนเปื้อนในแหล่งน้ำเสียเป็นกุญแจสำคัญของระบบบำบัดแบบธรรมชาติ ทั้งนี้ พืชขนาดเล็กอย่าง Wolffia arrhiza นั้นเหมาะอย่างยิ่งกับน้ำเสียชุมชนที่มีสารอินทรีย์ปนเปื้อนและสารเคมีตกค้าง เพราะสามารถดูดซับได้อย่างรวดเร็วโดยไม่ต้องมีโครงสร้างรากที่ซับซ้อน

บทบาทของผำ ในการบำบัดน้ำเสีย

“ผำ” (Wolffia spp.) ไม่ได้เป็นเพียงพืชน้ำขนาดเล็กที่สุดในโลกเท่านั้น แต่ยังมีบทบาทสำคัญในงานอนุรักษ์และบำบัดน้ำเสียในระดับชุมชนจนถึงงานวิจัยขั้นสูง โดยเฉพาะสายพันธุ์ Wolffia arrhiza ซึ่งเริ่มได้รับความสนใจมากขึ้นในฐานะ พืชบำบัดธรรมชาติ (Natural Phytoremediator) ที่มีศักยภาพสูง

กลไกการทำงานของผำในการบำบัดน้ำเสีย

1. ดูดซับมลพิษ Adsorption

Adsorption เป็นกระบวนการที่ โมเลกุลของสารมลพิษในน้ำ เช่น โลหะหนัก ยา สารเคมีตกค้าง และสารอินทรีย์ จะ ถูกยึดเกาะไว้ที่ผิวเซลล์ของพืชน้ำ โดยไม่ซึมผ่านเข้าไปในเนื้อเยื่อทันที ต่างจากการดูดกลืน (absorption) ที่สารจะถูกดูดเข้าไปภายในเซลล์

จุดเด่นของกระบวนการ (Adsorption)

• เกิดเร็วในระยะเริ่มต้นของการบำบัด เมื่อปล่อยพืชน้ำลงไปในน้ำเสีย ผิวเซลล์ของผำ (โดยเฉพาะเซลล์ผิวใบ) จะทำหน้าที่เป็น “ตัวดึงดูด” โมเลกุลของมลพิษทันที
• อาศัยแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล (Van der Waals forces / electrostatic attraction) เช่น ประจุบวกของโลหะหนักจะยึดกับผิวพืชที่มีประจุลบตามธรรมชาติ
• ไม่มีปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นโดยตรง จึงไม่ทำให้เกิดสารพิษใหม่หรือสารตกค้างที่อันตราย
• เกิดขึ้นที่ผิวพืชเท่านั้น ทำให้สามารถเก็บเกี่ยวพืชออกเพื่อนำมลพิษออกจากระบบน้ำได้อย่างง่ายดาย

2. ดูดกลืนและสะสม (Absorption & Bioaccumulation)

หลังจากที่สารมลพิษถูกดูดซับไว้ที่ผิวของพืชน้ำ (adsorption) ขั้นตอนถัดไปคือ การดูดกลืน (absorption) ซึ่งพืชจะ นำสารเหล่านั้นเข้าสู่ภายในเซลล์ ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ และในหลายกรณี จะเกิดการสะสมในเนื้อเยื่อพืช เรียกว่า การสะสมชีวภาพ (bioaccumulation)

จุดเด่นของกระบวนการ (Absorption & Bioaccumulation)

• ดูดซึมเข้าสู่เซลล์พืชโดยตรง สารมลพิษที่เกาะอยู่บริเวณผิวพืชจะถูกดูดกลืนผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ เข้าไปยังแวคิวโอลหรือองค์ประกอบภายในเซลล์ ทำให้ไม่สามารถหลุดกลับคืนสู่แหล่งน้ำได้ง่าย
• แปรรูปสารบางชนิดเป็นองค์ประกอบของพืช เช่น ไนเตรตและฟอสเฟตจะถูกใช้สร้างโปรตีนหรือสารสังเคราะห์แสง จึงลดปริมาณสารอาหารส่วนเกินในแหล่งน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ
• สะสมสารปนเปื้อนที่ไม่สามารถย่อยได้ เช่น โลหะหนัก ผำสามารถเก็บสารอันตราย เช่น ตะกั่ว (Pb), ปรอท (Hg), แคดเมียม (Cd) ไว้ภายในเนื้อเยื่อโดยไม่ปล่อยออกอีก ทำให้ปลอดภัยต่อระบบนิเวศ
• เอื้อต่อการเก็บเกี่ยวเพื่อกำจัดมลพิษ พืชที่สะสมสารมลพิษไว้ในตัว สามารถเก็บออกจากแหล่งน้ำ แล้วนำไปกำจัดอย่างเหมาะสม เช่น ฝังกลบหรือใช้ในระบบกำจัดชีวมวลเฉพาะทาง

3. ส่งเสริมจุลินทรีย์ย่อยสลาย (Biodegradation)

กระบวนการย่อยสลายทางชีวภาพ หรือ Biodegradation เป็นอีกหนึ่งกลไกสำคัญที่เกิดขึ้นควบคู่กับการดูดซับและการดูดกลืนในระบบบำบัดน้ำเสียด้วยพืชน้ำ โดยเฉพาะในพืชอย่าง ผำ (Wolffia arrhiza) ที่ไม่มีรากลึก แต่มีผิวสัมผัสกว้าง เหมาะต่อการเป็นแหล่งอาศัยของ จุลินทรีย์ที่ช่วยย่อยสารมลพิษ จุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่บริเวณผิวพืชหรือบนตะกอนรอบพืชเหล่านี้สามารถย่อยสลายสารอินทรีย์ เช่น น้ำเสียจากครัวเรือน สารซักฟอก และสารเคมีบางชนิด ให้กลายเป็นสารที่ไม่เป็นพิษ เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ และแอมโมเนียในรูปที่ร่างกายไม่เป็นอันตราย

จุดเด่นของกระบวนการ (Biodegradation)

• ใช้ประโยชน์จากจุลินทรีย์ธรรมชาติในระบบน้ำ ไม่ต้องเติมเชื้อหรือสารใดเพิ่มเติม จุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ร่วมกับผำจะทำงานร่วมกันกับพืชอย่างเป็นระบบ
• ย่อยสลายสารอินทรีย์ที่พืชไม่สามารถดูดซับเองได้ เช่น สารตกค้างจากน้ำซักล้าง เศษอาหาร สารลดแรงตึงผิวในน้ำเสียจากครัวเรือ
• ไม่ก่อให้เกิดของเสียอันตราย กระบวนการย่อยสลายจะเปลี่ยนสารอินทรีย์ให้กลายเป็น CO₂ และ H₂O โดยไม่ทิ้งสารพิษตกค้าง
• เสริมประสิทธิภาพการบำบัดแบบผสมผสาน (synergy) เมื่อผำช่วยดูดซับ และจุลินทรีย์ช่วยย่อยสาร พืชและจุลินทรีย์จะทำงานร่วมกันได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด

4. ลดปริมาณสารอาหารส่วนเกิน (Nutrient Removal)

ปัญหาน้ำเน่าเสียในแหล่งน้ำธรรมชาติจำนวนมากมักเกิดจากปรากฏการณ์ที่เรียกว่า “ยูโทรฟิเคชัน” (Eutrophication) คือ ภาวะที่มีสารอาหาร เช่น ไนโตรเจน (N) และ ฟอสฟอรัส (P) สะสมในน้ำมากเกินไป จนกระตุ้นให้สาหร่ายและพืชน้ำเติบโตอย่างรวดเร็ว เมื่อตายลงจะเน่าเสียและใช้ออกซิเจนในน้ำ ทำให้สิ่งมีชีวิตอื่นขาดอากาศตาย ผำ (Wolffia spp.) โดยเฉพาะ Wolffia arrhiza เป็นพืชน้ำที่มีอัตราการเจริญเติบโตเร็ว และต้องใช้ไนโตรเจนและฟอสฟอรัสในการสร้างเซลล์ ทำให้สามารถ ช่วยดูดซับและดึงสารอาหารส่วนเกินออกจากระบบน้ำได้อย่างรวดเร็ว

จุดเด่นของกระบวนการ (Nutrient Removal)

• ดูดซึมไนเตรตและฟอสเฟตเพื่อการเจริญเติบโต ผำนำสารอาหารเหล่านี้ไปสร้างโปรตีนและคลอโรฟิลล์ในอัตราเร่ง ทำให้ลดปริมาณ N และ P ในน้ำได้ภายในเวลาอันสั้น
• ลดการเกิดยูโทรฟิเคชันในแหล่งน้ำธรรมชาติ การควบคุมสารอาหารด้วยผำ ช่วยชะลอการเติบโตของสาหร่ายและลดการขาดออกซิเจนในบ่อหรือคลอง
• สามารถเก็บพืชออกเพื่อนำสารอาหารส่วนเกินออกจากระบบน้ำ เมื่อผำเติบโตและดูดซับสารอาหารไว้ในตัวแล้ว สามารถเก็บออกจากระบบได้โดยตรง เหมือน “เก็บสารอาหารออกทั้งชุด”
• เหมาะสำหรับระบบบำบัดในแหล่งเกษตรกรรมหรือฟาร์มเลี้ยงสัตว์ ที่มีน้ำเสียปนเปื้อนปุ๋ยยูเรียหรือฟอสเฟตจากอาหารสัตว์

งานวิจัยล่าสุดที่สนับสนุนศักยภาพของผำ

ในปี 2024 งานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร Scientific Reports (Nature Publishing Group) ได้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพของพืชน้ำขนาดเล็กอย่าง ผำ (Wolffia arrhiza) ในการบำบัดน้ำเสีย โดยเฉพาะการกำจัดสารมลพิษกลุ่มใหม่ที่เรียกว่า Contaminants of Emerging Concern (CECs) ซึ่งรวมถึงสารเคมีที่พบในยารักษาโรค เครื่องสำอาง และผลิตภัณฑ์ดูแลส่วนบุคคล เช่น

• Bisphenol A (BPA) สารจากพลาสติก
• DEET สารกันยุง
• Diethylstilbestrol ฮอร์โมนสังเคราะห์
• Triclosan สารฆ่าเชื้อในสบู่
• Estrone และ Estradiol ฮอร์โมนเอสโตรเจน

ผลการทดลอง

• ผำสามารถกำจัดสาร CECs ได้ถึง 88–98% ภายใน 7 วัน และเพิ่มเป็น 93–99.6% ภายใน 14 วัน ภายใต้สภาพแวดล้อมควบคุม เช่น แสง อุณหภูมิ และ pH ที่เหมาะสม
• กลไกหลักคือการดูดซับและดูดกลืนเข้าสู่พืช โดยมีอัตราคงที่ของการดูดซึมเฉลี่ย 0.299 วัน⁻¹ แสดงถึงประสิทธิภาพที่เสถียรและต่อเนื่อง
• เมื่อทดลองกับน้ำเสียจริง (น้ำเสียจากเทศบาล) ผำยังสามารถกำจัดสาร CECs ได้ถึง 84–93% แม้ในกรณีของน้ำชะขยะจากหลุมฝังกลบ (leachate) ที่มีความซับซ้อนสูง ผลยังอยู่ที่ 59%

การกำจัดสารปนเปื้อนกลุ่ม CECs ด้วย Wolffia arrhiza

ในยุคปัจจุบัน แหล่งน้ำจำนวนมากปนเปื้อนด้วยสารเคมีที่ไม่ได้อยู่ในรายการควบคุมแบบเดิม ซึ่งเรียกว่า Contaminants of Emerging Concern (CECs) อาทิเช่น สารตกค้างจากยา ฮอร์โมนสังเคราะห์ ยากันยุง และสารฆ่าเชื้อในผลิตภัณฑ์ดูแลร่างกาย แม้จะมีความเข้มข้นต่ำ แต่สารเหล่านี้สามารถก่อให้เกิดความเสียหายต่อสิ่งแวดล้อมในระยะยาว โดยเฉพาะต่อระบบสืบพันธุ์ของสัตว์น้ำและความปลอดภัยของน้ำดื่ม

ผลการทดลอง

ระยะเวลา  7 วัน: (%)การกำจัดสาร CECs ด้วย W. arrhiza 88–98%
ระยะเวลา 14 วัน: (%)การกำจัดสาร CECs ด้วย W. arrhiza 93–99.6%

ปัจจัยที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการบำบัด เช่น pH, แสง, ความเข้มข้นของมลพิษ

แม้ผำ (Wolffia arrhiza) จะมีศักยภาพสูงในการบำบัดสารปนเปื้อนในน้ำเสีย แต่ ประสิทธิภาพของกระบวนการบำบัด ยังขึ้นอยู่กับหลายปัจจัยที่มีผลต่อการเจริญเติบโตและการทำงานของพืช รวมถึงการดูดซับและดูดกลืนสารพิษต่าง ๆ

• ค่าความเป็นกรด-ด่าง (pH)

ผำสามารถเจริญเติบโตได้ดีในช่วง pH 6.5–7.5 ซึ่งเป็นค่ากลางที่เหมาะสมสำหรับกระบวนการดูดซึมสาร หากค่า pH ต่ำเกินไป (< 6) หรือสูงเกินไป (> 8) อาจทำให้ การดูดซับโลหะหนักลดลง ความสามารถในการสังเคราะห์แสงและเมตาบอลิซึมของผำชะงัก งานวิจัย 2024 พบว่า ผำมีประสิทธิภาพสูงสุดในการกำจัด CECs ที่ pH ประมาณ 7.1–7.3

• ปริมาณแสงและระยะเวลาได้รับแสง

• ความเข้มข้นของสารมลพิษ

หากความเข้มข้นของสาร CECs หรือโลหะหนัก สูงเกินไป อาจเป็นพิษต่อผำ ทำให้หยุดการเจริญเติบโตและการดูดซึม ความเข้มข้นในระดับ ppm หรือน้อยกว่า เหมาะสมสำหรับการบำบัด เช่น น้ำเสียชุมชนหรือน้ำเสียที่ผ่านการกรองเบื้องต้น งานวิจัยพบว่า ผำสามารถจัดการกับสารตกค้างระดับ μg/L ถึงต่ำกว่า 1 mg/L ได้ดี แต่จะลดประสิทธิภาพเมื่อเจอของเสียความเข้มข้นสูง เช่น ในน้ำชะขยะจากหลุมฝังกลบ

• อุณหภูมิของน้ำ

ผำเติบโตได้ดีในอุณหภูมิ 25–32°C หากอุณหภูมิต่ำกว่า 20°C หรือสูงกว่า 35°C จะส่งผลต่อการสังเคราะห์แสง และอัตราการดูดซับสารปนเปื้อนลดลง

• การเคลื่อนที่ของน้ำ

ในระบบที่มีน้ำไหลเร็วเกินไป ผำจะไม่สามารถดูดซึมสารได้อย่างเต็มที่  ระบบที่เหมาะสมควรเป็นแบบ น้ำไหลช้า หรือนิ่งชั่วคราว (retention time 7–14 วัน) เพื่อให้ผำดูดซับและสะสมสารมลพิษได้เต็มที่

การใช้ผำในระบบบำบัดน้ำเสียต้องควบคุมปัจจัยด้าน pH, แสง, อุณหภูมิ และความเข้มข้นของมลพิษ ให้เหมาะสม เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุดในการดูดซับและกำจัดสารอันตราย เช่น ยาเคมี โลหะหนัก และไนโตรเจนส่วนเกิน

เปรียบเทียบผำกับพืชน้ำชนิดอื่น

ตารางการเปรียบเทียบ

ประสิทธิภาพในการกำจัดสารเคมี

ไม่เพียงแต่เป็นพืชน้ำที่อุดมด้วยโปรตีน แต่ยังแสดงศักยภาพสูงในการ บำบัดสารเคมีปนเปื้อน ในน้ำเสีย โดยเฉพาะในกลุ่มที่ถูกจัดเป็น สารเคมีอันตรายที่เกิดขึ้นใหม่ (Contaminants of Emerging Concern – CECs) ซึ่งรวมถึงสารจากยา ฮอร์โมน โลหะหนัก และสารฆ่าเชื้อที่ตกค้างในน้ำชุมชนและอุตสาหกรรม

ปัจจัยที่ทำให้ผำมีประสิทธิภาพสูง

1. พื้นที่ผิวสัมผัสสูงต่อหน่วยมวลชีวภาพ ทำให้สามารถดูดซับสารได้รวดเร็วและต่อเนื่อง
2. ขนาดเล็กและลอยน้ำ ทำให้สัมผัสกับสารเคมีในชั้นผิวน้ำที่ปนเปื้อนได้ดีตลอดเวลา
3. ไม่มีราก จึงไม่สะสมสารในดินหรือตะกอน ส่งเสริมการดูดซึมเข้าสู่เซลล์โดยตรงมากกว่าพืชน้ำรากยาว
4. เติบโตเร็ว หมุนเวียนชีวมวลเพื่อบำบัดได้เร็วภายในไม่กี่วัน และสามารถเก็บออกจากระบบได้ง่าย

ตัวอย่างการประยุกต์ใช้งานจริง

บ่อพักน้ำเสียในชุมชน (Community Waste Ponds)

• ใช้ผำลอยปกคลุมผิวน้ำ เพื่อดูดซับไนโตรเจน ฟอสฟอรัส และสารเคมีตกค้าง
• มีการหมุนเวียนเก็บเกี่ยวทุก 7–14 วัน เพื่อนำผำที่ดูดสารออกจากระบบ

ระบบบำบัดน้ำจากฟาร์ม (Agricultural Runoff Treatment)

• ติดตั้งร่องน้ำหรือบ่อพักหลังโรงเรือนเลี้ยงสัตว์/ปลูกผัก โดยให้ผำดูดซึมมูลสัตว์และปุ๋ยตกค้าง
• ป้องกันไม่ให้สารอาหารส่วนเกินไหลลงแหล่งน้ำธรรมชาติ

ระบบบำบัดก่อนปล่อย (Pre-discharge System)

• ใช้ในโรงงานแปรรูปอาหารหรือโรงงานที่มีน้ำเสียอินทรีย์เบา
• ผำช่วยลดระดับไนเตรต/ฟอสเฟตก่อนปล่อยน้ำออกสู่ระบบบำบัดกลาง

ข้อดีของระบบบำบัดด้วยผำ

ไม่ใช้พลังงานไฟฟ้า ไม่ต้องเติมสารเคมี ต้นทุนต่ำ และวัสดุธรรมชาติ ดูแลรักษาง่าย ไม่ต้องมีเครื่องจักรซับซ้อน เป็นระบบเปิดที่เหมาะกับพื้นที่กึ่งชนบทหรือชุมชนเกษตรกรรม ผำที่เก็บเกี่ยวแล้วสามารถนำไปแปรรูปต่อ (เช่น ทำปุ๋ย / อาหารสัตว์ / โปรตีนพืช)

Wolffia arrhiza สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในระบบบำบัดน้ำเสียจริงได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยเฉพาะในบริบทที่ต้องการระบบต้นทุนต่ำ พึ่งพาธรรมชาติ และเหมาะกับการใช้ในพื้นที่เกษตรกรรมหรือชุมชน โดยสามารถออกแบบให้ยืดหยุ่นตามปริมาณน้ำเสียและเป้าหมายการบำบัดได้อย่างยั่งยืน

การบำบัดน้ำเสียจากชุมชน เทศบาล และครัวเรือน

น้ำเสียจากชุมชน เทศบาล และครัวเรือน ถือเป็นหนึ่งในแหล่งมลพิษทางน้ำที่พบมากที่สุดในประเทศไทยและทั่วโลก โดยประกอบไปด้วย สารอินทรีย์ ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส โลหะหนัก และสารตกค้างจากผลิตภัณฑ์ในครัวเรือน เช่น น้ำยาซักล้าง แชมพู ยา และสารเคมีในเครื่องสำอาง ซึ่งล้วนส่งผลกระทบต่อคุณภาพน้ำและระบบนิเวศ

สารมลพิษที่พบในน้ำเสีย

การออกแบบระบบบำบัดในระดับชุมชน / ครัวเรือน

ตัวอย่างผลลัพธ์ที่ได้จากระบบจริง (อ้างอิงจากงานวิจัย Scientific Reports, 2024)

ข้อจำกัดของการใช้ผำในน้ำอุตสาหกรรมหรือน้ำชะขยะ

แม้ผำ (Wolffia arrhiza) จะได้รับการยอมรับว่าเป็นพืชน้ำที่มีศักยภาพสูงในการบำบัดน้ำเสียจากครัวเรือนและชุมชน แต่เมื่อนำมาใช้ในบริบทที่มลพิษมีความเข้มข้นสูง เช่น น้ำเสียอุตสาหกรรม หรือ น้ำชะขยะจากหลุมฝังกลบ ก็ยังมีข้อจำกัดหลายประการที่ควรพิจารณาอย่างรอบคอบ

1. ความเข้มข้นของมลพิษสูงเกินระดับที่ผำรับได้

ประโยชน์ต่อสิ่งแวดล้อมและเศรษฐกิจหมุนเวียน

ผำ หรือ Wolffia spp. เป็นพืชน้ำจิ๋วที่แม้จะมีขนาดเล็กเพียงเศษเสี้ยวของมิลลิเมตร แต่กลับมีศักยภาพสูงในด้านสิ่งแวดล้อมและระบบเศรษฐกิจหมุนเวียน ด้วยคุณสมบัติที่สามารถเจริญเติบโตอย่างรวดเร็วโดยใช้น้ำน้อย พื้นที่จำกัด และไม่ต้องพึ่งพาปุ๋ยเคมีหรือสารสังเคราะห์ ผำจึงถูกยกให้เป็น “พืชแห่งอนาคต” ที่สามารถช่วยโลกจัดการกับมลพิษ ขณะเดียวกันก็สร้างโอกาสใหม่ให้กับเกษตรกร ชุมชน และอุตสาหกรรมอาหารสุขภาพ

หนึ่งในบทบาทสำคัญของผำคือการช่วยลดมลพิษในแหล่งน้ำ ผำสามารถดูดซับไนโตรเจน ฟอสฟอรัส โลหะหนัก และสารเคมีตกค้างจากน้ำเสียได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยเฉพาะในน้ำเสียจากครัวเรือนหรือชุมชน เมื่อผำเจริญเติบโต สารอาหารเหล่านี้จะถูกดูดซึมเข้าสู่เนื้อเยื่อพืช แทนที่จะไหลลงสู่แม่น้ำลำคลองและก่อให้เกิดยูโทรฟิเคชันหรือปรากฏการณ์น้ำเน่าเสีย ดังนั้น การใช้ผำในระบบบำบัดน้ำจึงถือเป็นแนวทางที่เรียบง่าย แต่ทรงพลังในการฟื้นฟูคุณภาพน้ำด้วยธรรมชาติ

ไม่เพียงเท่านั้น ผำยังมีบทบาทสำคัญในวัฏจักรชีวภาพของเกษตรกรรม เมื่อเก็บเกี่ยวผำจากระบบบำบัดแล้ว สามารถนำมาทำปุ๋ยอินทรีย์หรืออาหารสัตว์ได้ทันทีโดยไม่ต้องผ่านกระบวนการแปรรูปซับซ้อน การหมุนเวียนของผำในลักษณะนี้ช่วยปิดวัฏจักรสารอาหารโดยไม่สร้างของเสียตกค้าง และลดการพึ่งพาปุ๋ยเคมีลงได้อย่างมาก

เมื่อพิจารณาในภาพรวม ผำจึงไม่ใช่เพียงแค่พืชกินได้เท่านั้น แต่เป็นตัวอย่างของนวัตกรรมธรรมชาติที่สามารถเชื่อมโยงระบบสิ่งแวดล้อม เศรษฐกิจ และวิถีชีวิตอย่างมีสมดุล หากได้รับการสนับสนุนอย่างเป็นระบบ ผำอาจกลายเป็นอีกหนึ่งกุญแจสำคัญในการขับเคลื่อนสังคมไปสู่อนาคตที่ยั่งยืนอย่างแท้จริง