“ปะการังเทียมจากเถ้าถ่านหินช่วยแก้ปัญหาการกัดเซาะชายฝั่งทะเลภาคใต้ได้อย่างไร”

กรมทรัพยากรธรณี กระทรวงทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม เป็นหน่วยงานที่มีพันธกิจโดยตรงในการศึกษา สำรวจและรวบรวมข้อมูล เพื่อป้องกันแก้ไขการกัดเซาะชายฝั่งทะเล ทางกรมฯ ได้สนับสนุนงบประมาณในการศึกษาวิจัยให้มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ ทำการศึกษาวิจัยเพื่อหามาตรการป้องกันการกัดเซาะชายฝั่งแบบบูรณาการ โดยแนวความคิดของการวิจัยได้จากการสังเกตหาดทรายที่มีแนวปะการังธรรมชาติ พบว่าพื้นที่เหล่านี้ประสบปัญหาน้อยมาก เนื่องจากแนวปะการังจะทำหน้าที่เป็นโครงสร้างตามธรรมชาติที่สามารถช่วยชะลอความแรงของคลื่นได้เป็นอย่างดี จึงได้นำหลักการ "แนวปะการังเทียมกันคลื่น" มาเป็นทางเลือกในการแก้ไขปัญหาแบบบูรณาการ ที่มุ่งเน้นการแก้ไขปัญหาการกัดเซาะชายฝั่ง เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เป็นแหล่งที่อยู่อาศัยของสัตว์ทะเล และไม่บดบังภูมิทัศน์การท่องเที่ยว ภายใต้ชื่อ สมาร์ท โปรเจค (SMART Project) โดย สมาร์ท โปรเจค เฟส 1 เริ่มตั้งแต่ปี 2549 โดยได้ศึกษาพื้นที่หาดชลาทัศน์ จังหวัดสงขลา และเฟส 2 ในปี 2552 ได้ศึกษาพื้นที่ชายฝั่งระยอง-จันทบุรี โดยทั้ง 2 เฟส เป็นการวิจัยถึงรูปแบบ รูปทรง และขนาดของแท่งปะการังเทียม พร้อมทั้งผังการจัดวางด้วยแบบจำลองทางกายภาพในรางจำลองคลื่น และด้วยแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ในคอมพิวเตอร์ เพื่อให้ได้ปะการังเทียมที่สามารถสลายพลังงานคลื่นได้สูงสุดและเอื้อต่อการเข้ามาอาศัยของสัตว์ทะเล

ต่อมาในปี 2556 ได้มีการดำเนินงาน สมาร์ท โปรเจค เฟส 3 ชื่อโครงการ "การศึกษาและทดลองประยุกต์ใช้ปะการังเทียมผสมเถ้าลอยลิกไนต์ เพื่อป้องกันการกัดเซาะชายฝั่ง ณ อุทยานสิ่งแวดล้อมนานาชาติ-สิรินธร" ซึ่งเป็นการทดลองเชิงประจักษ์ (Real Experiment Research) ภายใต้การสนับสนุนของการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.) โดยได้วางในพื้นที่ชายฝั่งอุทยานสิ่งแวดล้อมนานาชาติสิรินธร จังหวัดเพชรบุรี ซึ่งเป็นพื้นที่ที่ประสบปัญหาการกัดเซาะชายฝั่ง โดยการใช้แนวปะการังเทียมใต้น้ำ (Submerged Artificial Reef Training - SMART) จัดเรียงเป็นเขื่อนกันคลื่นใต้น้ำอยู่นอกฝั่ง จำนวน 254 แท่ง โดยวางเรียงจำนวน 5 แถว เป็นแนวยาวแถวละ 100 เมตร ที่ระดับความลึกน้ำ 3 เมตร ห่างจากชายฝั่งประมาณ 400 เมตร ทำหน้าที่สลายพลังงานคลื่นก่อนเคลื่อนที่เข้าสู่ชายฝั่ง เพื่อป้องกันการกัดเซาะชายฝั่งทะเลและยังช่วยในการฟื้นฟูทรัพยากรชายฝั่งทะเลที่กำลังเสื่อมโทรม แนวปะการังเทียมกันคลื่นใต้น้ำประกอบด้วยแท่งปะการังเทียม (SMART Units) หลายก้อน จึงต้องใช้คอนกรีตจำนวนมาก ทั้งนี้คอนกรีตจะต้องมีความแข็งแรงและทนทานต่อสภาวะต่อการใช้งานในน้ำทะเลที่มีการกัดกร่อนจากซัลเฟตสูง

เถ้าลอยลิกไนต์ (Lignite Fly Ash) ที่เหลือจากกระบวนการผลิตกระแสไฟฟ้าจากถ่านหินลิกไนต์ แต่ละปีมีมากถึงประมาณ 3 ล้านตัน เถ้าลอยมีองค์ประกอบหลักเป็นซิลิกอนไดออกไซด์และมีอนุภาคขนาดเล็ก ซึ่งเป็นวัสดุที่มีคุณสมบัติพิเศษในการนำมาเป็นส่วนผสมของคอนกรีต จากรายงานการศึกษาวิจัยที่ผ่านมา (เช่น Kress et al., 2002; Lam, 2003; Kress et al. 1993; Sampaolo และ Relini, 1994) พบว่าการนำเถ้าลอยในอัตราส่วนร้อยละ 30 มาเป็นส่วนผสมในซีเมนต์จะทำให้คอนกรีตมีความคงทน มีคุณสมบัติในการต้านทานการกัดกร่อนจากซัลเฟตได้เป็นอย่างดี คณะผู้วิจัยจึงมีแนวความคิดในการนำเถ้าลอยมาเป็นส่วนผสมของคอนกรีตเพื่อผลิตแท่งปะการังเทียมกันคลื่น เรียกว่า "ปะการังเทียมผสมเถ้าลอย" (Fly Ash SMART) โดยทำการศึกษาด้านวิศวกรรม ด้านสิ่งแวดล้อม ด้านนิเวศทางทะเล ด้านเศรษฐกิจ และด้านสังคม เพื่อส่งเสริมให้มีการนำเถ้าลอยมาใช้ประโยชน์ในวงการคอนกรีตที่กว้างขึ้น

การทดสอบปะการังเทียมผสมเถ้าลอย

ก่อนดำเนินการวางปะการังเทียมลงในทะเล คณะผู้วิจัยได้ศึกษาผลของปะการังเทียมผสมเถ้าลอยในด้านต่าง ๆ ในห้องปฏิบัติการ ซึ่งประกอบด้วย 3 ส่วน ดังนี้

1) การทดลองด้านพลศาสตร์ของแท่งปะการังเทียมต่อแรงกระทำของคลื่น จะทำการทดลองในรางจำลองคลื่น เพื่อศึกษาด้านเสถียรภาพและการกรองคลื่น

2) การทดลองด้านการแพร่กระจายของโลหะหนัก โดยนำแท่งปะการังเทียมมาบดแล้วนำไปแช่น้ำในตู้ทดลอง จากนั้นจะเก็บน้ำตัวอย่างมาตรวจสอบโลหะหนักที่เวลาต่าง ๆ

3) การทดลองผลกระทบต่อสัตว์น้ำ โดยนำสัตว์น้ำมาทดลองในตู้ทดลองที่มีแท่งปะการังเทียม ศึกษาอัตราการเจริญเติบโตและอัตราการอยู่รอด พร้อมกับตรวจวัดคุณภาพน้ำในช่วงเวลาต่าง ๆ

ผลกระทบจากปะการังเทียมผสมเถ้าลอย สรุปผลการทดลองได้ดังนี้

1) น้ำทะเลที่นำมาใช้ในการทดลองมีโลหะหนัก บางตัวปนเปื้อนอยู่แล้ว เช่น Zn, Cu, Cr และ Hg โดยค่าทุกตัวอยู่ในเกณฑ์มาตรฐานที่กำหนด ยกเว้น Hg ซึ่งมีค่าสูงถึงประมาณ 0.40 ug/L (Std < 0.1 ug/L)

2) ในคอนกรีตทั่วไปพบว่ามีโลหะหนักบางตัวผสมอยู่แล้ว เช่น Zn, Cu, Cr, Mn, Ni และ Hg แต่มีค่าทุกตัวอยู่ในเกณฑ์มาตรฐานที่กำหนด

3) ในเถ้าลอยมีโลหะหนัก บางตัวเป็นองค์ประกอบ Cr, Cd, Pb, Mn, Zn, Cu, Ni, As, Hg ยกเว้น Se โดยภาพรวมพบว่า เถ้าลอยจากแม่เมาะมีปริมาณโลหะหนักแทบทุกตัวสูงกว่าเถ้าลอยจากออสเตรเลีย ยกเว้น Pb และ Hg

4) แม้ในเถ้าลอยจะมีโลหะหนักบางตัวเป็นองค์ประกอบ แต่พบว่าคอนกรีตผสมเถ้าลอยกลับดูดซับโลหะหนักในน้ำทะเลได้ดีกว่าคอนกรีตทั่วไป จึงทำให้ปริมาณโลหะหนักปนเปื้อนในน้ำทะเลน้อยลง

5) ผลการศึกษาวิจัยยืนยันว่า การใช้เถ้าลอยลิกไนต์ผสมในคอนกรีต ไม่ส่งผลกระทบในทางลบต่อคุณภาพน้ำ (เมื่อเปรียบเทียบกับเกณฑ์มาตรฐานคุณภาพน้ำประเภทที่ 3: น้ำทะเลชายฝั่งสำหรับการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ)

ชุดการทดลองศึกษาการเจริญเติบโตของปลาและการสะสมโลหะหนัก

การตรวจวิเคราะห์ปริมาณโลหะหนักที่สะสมในปลา พบโลหะหนักบางชนิด ได้แก่ แคดเมียม (Cd) ทองแดง (Cu) และนิกเกิล (Ni) โดยทั้งหมดอยู่ในเกณฑ์มาตรฐานตามประกาศของกระทรวงสาธารณสุข (2529) และยังพบว่าปลาที่นำมาทดลองมีการสะสมของโลหะหนักอยู่แล้วด้วย

ผลการทดลองโดยสรุปดังนี้

1) ด้านประสิทธิภาพสลายพลังงานคลื่น พบว่าโดมทะเลสามารถสลายพลังงานคลื่นได้เฉลี่ย 37.4% ในช่วงน้ำขึ้นสูงสุดเฉลี่ยและเฉลี่ย 78.6% ในช่วงน้ำลงต่ำสุดเฉลี่ย

2) ด้านการเปลี่ยนแปลงตะกอนชายฝั่ง พบว่าหลังการวางโดมทะเล แนวยาว 100 เมตร ครบรอบ 1 ปี ทำให้มีปริมาณตะกอนทับถมเฉลี่ย 17.08 เมตร เป็นแนวยาว 285 เมตร มีพื้นที่หาดทรายเพิ่มขึ้น 4,867 ตร.ม. (3.04 ไร่)

3) หลังการใช้งานครบรอบ 1 ปี พบว่าโครงสร้างยังอยู่ในสภาพดี มีเสถียรภาพดี เนื้อคอนกรีต ไม่พบร่องรอยการกัดกร่อน ที่ทำให้โดมทะเลได้รับความเสียหาย

เมื่อการศึกษาและทดลองประยุกต์ใช้ปะการังเทียมผสมเถ้าลอยลิกไนต์ เพื่อป้องกันการกัดเซาะชายฝั่ง ณ อุทยานสิ่งแวดล้อมนานาชาติสิรินธร ประสบผลสำเร็จเป็นที่ประจักษ์ จึงนำไปสู่การขยายผลโดยกรมทรัพยากรทางทะเลและชายฝั่ง กระทรวงทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม ซึ่งนอกจากนำไปวางเพื่อป้องกันการกัดเซาะชายฝั่งแล้วยังมีการนำไปจัดวางบริเวณน้ำลึกโดยมีวัตถุประสงค์การวางเพื่อฟื้นฟูแนวปะการัง การวางเพื่อฟื้นฟูทรัพยากรประมง และการวางเพื่อเป็นแหล่งอนุบาลสัตว์น้ำ เป็นต้น