สืบจากกลิ่น ! “e-Nose” กับภารกิจตรวจจับ PM2.5 หาต้นตอฝุ่นจิ๋วด้วยนวัตกรรมอัจฉริยะ

“ค่าฝุ่นพุ่ง !”, “เช้านี้ฝุ่นเกินค่ามาตรฐาน”, “เตือนภัย PM2.5 สีแดงหลายจังหวัด” และอีกหลายพาดหัวข่าวที่เตือนให้ประชาชนเฝ้าระวังพิษภัยจากฝุ่น PM2.5 แต่ยังคงมีคำถามคาใจคือ “ฝุ่นมาจากไหน ?” มาจากการจราจรบนท้องถนน โรงงานอุตสาหกรรม ภาคการเกษตร การเผาในที่โล่งแจ้ง หรือทั้งหมดรวมกัน นวัตกรรมจมูกอิเล็กทรอนิกส์หรือ “e-Nose” จะมาช่วยไขคำตอบด้วยหลักฐานทางวิทยาศาสตร์ เพื่อไม่ให้เกิดการคาดเดาที่คลาดเคลื่อน และให้ได้ข้อมูลที่ถูกต้องสำหรับวางแผนแก้ไขปัญหาได้ถูกจุด

ประเทศไทยต้องเผชิญกับสถานการณ์ฝุ่น PM2.5 เป็นประจำแทบทุกปี จนแทบจะเรียกได้ว่ามี “ฤดูฝุ่น” เพิ่มขึ้นมาอีกหนึ่งฤดูซึ่งส่งผลกระทบต่อสุขภาพของประชาชน และกลายเป็นปัญหาเรื้อรังของหลายพื้นที่ในประเทศ “ค่าฝุ่นวันนี้เท่าไร” กลายเป็นคำถามที่ทุกคนต้องรู้ในแต่ละวันเพื่อเตรียมตัวป้องกันและดูแลตัวเอง แต่หากจะแก้ไขปัญหามลพิษจากฝุ่นให้เกิดผล จำเป็นต้องรู้ว่า “ฝุ่นเหล่านี้มาจากไหน” เพราะหากไม่รู้ต้นตอที่แท้จริง การแก้ไขก็อาจเป็นเพียงการแก้ที่ปลายเหตุ

กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (อว.) โดยศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) พัฒนาเทคโนโลยี e-Nose หรือจมูกอิเล็กทรอนิกส์อัจฉริยะ สำหรับดมกลิ่นอากาศ พร้อมทั้งวิเคราะห์และแยกแยะองค์ประกอบของฝุ่นในอากาศ ทำให้ได้ข้อมูลเชิงลึกเพื่อสืบหาแหล่งที่มาและสาวไปให้ถึงต้นตอของฝุ่น PM2.5

ดร.รุ่งโรจน์ เมาลานนท์ ทีมวิจัยวิศวกรรมกระบวนการและระบบตรวจติดตาม นาโนเทค สวทช. อธิบายว่า e-Nose หรือจมูกอิเล็กทรอนิกส์เป็นเทคโนโลยีที่เลียนแบบการทำงานของจมูกมนุษย์ แต่เพิ่มความแม่นยำด้วยเทคโนโลยีที่ประกอบด้วย 3 ส่วนสำคัญ ได้แก่ ชุดเซนเซอร์สำหรับตรวจจับก๊าซและอนุภาคในอากาศ ระบบประมวลผลที่ทำหน้าที่รวบรวมข้อมูล และอัลกอริทึมที่ใช้วิเคราะห์รูปแบบสัญญาณเพื่อจำแนกชนิดและแหล่งกำเนิด

“e-Nose แตกต่างจากเซนเซอร์วัดฝุ่นทั่วไปที่วัดได้เพียงเชิงปริมาณ แต่ e-Nose สามารถบอกได้ทั้งเชิงปริมาณและเชิงคุณภาพ นอกจากจะบอกได้ว่าฝุ่นมีปริมาณเท่าไร ยังสามารถบอกได้ว่ากลิ่นหรือสารระเหยที่เป็นเอกลักษณ์จากองค์ประกอบที่รวมอยู่ในฝุ่นมาจากแหล่งกำเนิดแบบไหน ความสามารถนี้ทำให้ e-Nose แตกต่างจากเครื่องวัด PM2.5 ในท้องตลาดอย่างชัดเจน ภายในตัวเครื่องไม่ได้มีเพียงเซนเซอร์วัดฝุ่น แต่ยังมีเซนเซอร์ตรวจวัดก๊าซหลายชนิด รวมถึงสถานีตรวจวัดสภาพอากาศขนาดเล็กที่วัดอุณหภูมิ ความชื้น และปัจจัยแวดล้อมอื่น ๆ ซึ่งล้วนเกี่ยวข้องกับกระบวนการก่อตัวของฝุ่น

“เซนเซอร์วัดฝุ่นของ e-Nose สามารถตรวจวัดฝุ่นที่มีขนาดต่าง ๆ และบ่งชี้ปริมาณได้ ส่วนเซนเซอร์ตรวจวัดก๊าซจะช่วยแยกแยะชนิดและปริมาณก๊าซที่อยู่ในกลุ่มฝุ่นเหล่านั้น เมื่อประมวลผลข้อมูลทั้งหมดร่วมกันผ่านโมเดลวิเคราะห์ และเปรียบเทียบฐานข้อมูลที่มาจากผลการทดลองในห้องปฏิบัติการ ทำให้ทราบได้ว่า กลุ่มฝุ่นที่เกิดขึ้นในบริเวณนั้นมาจากแหล่งกำเนิดประเภทใดในสัดส่วนเท่าไหร่ เช่น มาจากการเผาไหม้ การจราจร หรือกิจกรรมอุตสาหกรรมในพื้นที่คิดเป็นเปอร์เซ็นต์เท่าไหร่ โดยข้อมูลเหล่านี้ถือเป็นข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญที่จะนำไปสู่การแก้ปัญหามลพิษฝุ่นละอองได้อย่างมีประสิทธิภาพ”

ดร.รุ่งโรจน์ย้ำว่า ในทางวิทยาศาสตร์ การพูดถึงกลิ่นหรือคุณภาพอากาศโดยอาศัยความรู้สึกของคนเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอ ความหอมมากหรือน้อยของแต่ละคนไม่เท่ากัน แต่เครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ต้องมีสเกลที่ชัดเจน ตรวจสอบซ้ำได้ และอ้างอิงได้ e-Nose จึงเข้ามาช่วยลดข้อถกเถียง โดยเปลี่ยนประสบการณ์เชิงความรู้สึกให้กลายเป็นข้อมูลเชิงตัวเลขและแบบจำลองที่อธิบายได้

กว่าจะมาเป็นสายลับจับฝุ่นที่ทรงประสิทธิภาพเช่นทุกวันนี้  e-Nose ผ่านการพัฒนาและใช้งานในเชิงพาณิชย์มาแล้วอย่างกว้างขวาง โดยนักวิจัยเริ่มบุกเบิกพัฒนาเทคโนโลยี e-Nose ขึ้นเพื่อดมกลิ่นกาแฟ และต่อยอดไปสู่กลิ่นต่าง ๆ เพื่อการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมที่หลากหลาย จนกระทั่งมาสู่ภารกิจด้านสิ่งแวดล้อมอย่างเต็มตัวในปัจจุบัน

“ทำไมเราต้องควบคุมคุณภาพของกลิ่น ? ในหลายอุตสาหกรรม โดยเฉพาะโรงงานที่ใช้กลิ่นเป็นองค์ประกอบหลัก เช่น น้ำหอม ความสม่ำเสมอของกลิ่นคือหัวใจของคุณภาพสินค้า หากใช้คนดมเพื่อตรวจสอบทุกวัน ย่อมกระทบต่อสุขภาพและความแม่นยำในระยะยาว จึงมีการพัฒนา e-Nose ขึ้นมาเพื่อทำหน้าที่เป็นผู้ช่วยมนุษย์ สามารถตรวจวัดและควบคุมความคงที่ของกลิ่นได้มาตรฐานเดียวกันทุกล็อตการผลิต และให้ผลที่ตรวจสอบซ้ำได้ทางวิทยาศาสตร์ หรือแม้กระทั่งการตรวจจับกลิ่นผิดปกติอย่างกลิ่นหืนที่อาจทำให้สินค้าตกมาตรฐานได้

“อีกตัวอย่างหนึ่งที่สำคัญคือ การใช้ e-Nose ดมกลิ่นกะเพราซึ่งเป็นวัตถุดิบสำคัญของอาหารไทย กะเพรามีหลายสายพันธุ์ และการพัฒนาสายพันธุ์ใหม่อาจให้กลิ่นที่แตกต่างกัน e-Nose สามารถช่วยจำแนกและเปรียบเทียบลักษณะกลิ่น เพื่อสนับสนุนการคัดเลือกและพัฒนาสายพันธุ์ได้อย่างเป็นระบบ เช่นเดียวกับข้าวหอมมะลิ ข้าวล็อตไหนหอมที่สุดสามารถวัดและเปรียบเทียบได้ด้วย e-Nose อีกทั้งยังช่วยคัดกรองเบื้องต้นได้ว่าเป็นกลิ่นข้าวหอมมะลิแท้หรือไม่” ดร.รุ่งโรจน์อธิบาย

จากประสบการณ์และฐานข้อมูลกลิ่นที่สั่งสมมายาวนานนี้เอง ทำให้ e-Nose สามารถต่อยอดสู่การวิเคราะห์กลิ่นและองค์ประกอบของฝุ่นในอากาศได้อย่างแม่นยำ โดยยังคงหลักการเดิม คือ เปลี่ยนความรู้สึกจากการดมให้เป็นข้อมูลเชิงตัวเลขและแบบจำลองที่ตรวจสอบได้ โดยที่ผ่านมานาโนเทค สวทช. ได้ร่วมกับโรงไฟฟ้าแม่เมาะ จังหวัดลำปาง นำเทคโนโลยี e-Nose ไปติดตั้งใช้งานจริงในพื้นที่โดยรอบโรงไฟฟ้าแม่เมาะ เพื่อจำแนกและสืบหาต้นตอของฝุ่นที่เกิดขึ้นในพื้นที่อย่างเป็นระบบ ทำให้ได้ข้อมูลเชิงวิทยาศาสตร์ที่นำไปสู่การแก้ปัญหาร่วมกับชุมชนและหน่วยงานท้องถิ่นได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ปัจจุบันนาโนเทค สวทช. ได้มีความร่วมมือกับกรมควบคุมมลพิษ และการไฟฟ้าฝ่ายผลิต (กฟผ.) แม่เมาะ จังหวัดลำปาง อยู่ระหว่างดำเนินการผลิตต้นแบบเครื่อง e-Nose จำนวน 100 เครื่อง และเตรียมกระจายไปติดตั้งในพื้นที่นำร่องที่เจอวิกฤตฝุ่น PM2.5 เพื่อสืบหาต้นตอของฝุ่นพิษและนำข้อมูลที่ได้ไปใช้สนับสนุนการวางแผนนโยบายแก้ปัญหาฝุ่น PM2.5 ของประเทศอย่างยั่งยืน

ในวันที่ปัญหามลพิษทางอากาศซับซ้อนมากขึ้น เทคโนโลยีอย่างจมูกอิเล็กทรอนิกส์อาจเป็นกุญแจสำคัญที่ช่วยให้สังคมมองเห็นต้นเหตุได้ชัดเจนกว่าเดิม เพราะการรู้ว่าฝุ่นมาจากไหน ไม่ได้เป็นเพียงข้อมูลเชิงเทคนิค แต่คือพื้นฐานของการตัดสินใจที่แม่นยำและยั่งยืนสำหรับอนาคตของคุณภาพอากาศไทย

ขอเชิญผู้สนใจนวัตกรรม e-Nose เข้าร่วมการเสวนา งานประชุมวิชาการประจำปี สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (NAC2026) เพื่อเปิดมุมมองใหม่ในการชี้เป้าแหล่งกำเนิดฝุ่นอย่างแม่นยำด้วยเทคโนโลยี e-Nose นวัตกรรมจมูกอิเล็กทรอนิกส์ ที่ช่วยยกระดับการติดตามและแก้ไขปัญหา PM2.5 จากห้องปฏิบัติการสู่การใช้งานจริงในพื้นที่ภาคสนาม ซึ่งจะจัดขึ้นในวันจันทร์ที่ 27 เมษายน 2569 เวลา 09.30 – 12.00 น. ห้อง CC-404 อาคารศูนย์ประชุมอุทยานวิทยาศาสตร์ประเทศไทย จ.ปทุมธานี

รายละเอียดเพิ่มเติม https://www.nstda.or.th/nac/2026/

เรียบเรียงโดย วีณา ยศวังใจ ฝ่ายสร้างสรรค์สื่อและผลิตภัณฑ์ สวทช.
อาร์ตเวิร์กโดย วีรวรรณ เจริญทรัพย์ ฝ่ายผลิตสื่อสมัยใหม่ สวทช.
ภาพประกอบโดย ภัทรกร กลิ่นหอม ฝ่ายผลิตสื่อสมัยใหม่ สวทช. และชัชวาลย์ โบสุวรรณ ฝ่ายประชาสัมพันธ์ สวทช.