RMUTP
แพลตฟอร์มการเรียนรู้
นวัตกรรมชุมชน
ศูนย์การเรียนรู้
RMUTP community innovation learning platforms (RMUTP CILP)
นวัตกรรมทุ่นดักขยะรีไซเคิล
1. ความเป็นมา
มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลพระนคร ได้ทำวิจัยเชิงพื้นที่เขตพื้นที่ภาคกลางตอนล่าง เช่น จังหวัดเพชรบุรี ราชบุรี กาญจนบุรี สมุทรสาคร และสมุทรสงคราม เป็นต้น โดยเป็นการทำวิจัยและทำบริการวิชาการลงพื้นที่ชุมชน เพื่อส่งเสริม สนับสนุน แก้ไขปัญหาให้กับกลุ่ม ชุมชน ในพื้นที่มาอย่างต่อเนื่อง โดยเฉพาะพื้นที่จังหวัดเพชรบุรี ภายหลังการลงพื้นที่เพื่อระดมความคิดร่วมกับชุมชน กลุ่มวิสาหกิจและหน่วยงานในพื้นที่เป้าหมาย ได้รับการตอบรับและทำให้ทราบความต้องการของชุมชน ปัญหาของชุมชนเป็นเหตุให้เศษสิ่งเหลือใช้มีปริมาณมากขึ้นก่อให้เกิดปัญหาด้าน ขยะ หรือ ของเสีย ซึ่งเป็นเหตุสำคัญประการหนึ่งที่ทำให้เกิดปัญหาสิ่งแวดล้อม และ มีผลต่อสุขภาพอนามัยของมนุษย์และสัตว์ ขยะหรือของเสียมีปริมาณเพิ่มมากขึ้นทุกปี นับเป็นปัญหาที่สำคัญของชุมชนซึ่งต้องจัดการและแก้ไขปัญหาในพื้นที่
ภาพที่ 1.1 ภาพถ่ายดาวเทียมชุมชนประมงน้ำเค็มอำเภอบ้านแหลม จังหวัดเพชรบุรี
2. บริบทปัญหาเชิงพื้นที่
ขยะนอกจากจะเกิดขึ้นบนบกแล้วส่วนหนึ่งอีกจำนวนไม่น้อยที่เกิดขึ้นตามแหล่งน้ำต่างๆ เช่น คูน้ำ ลำคลอง แม่น้ำ และทะเล เป็นต้น ซึ่งขยะที่เกิดขึ้นในแหล่งน้ำต่างๆ หากมีระบบจัดการที่ไม่ดีขยะเหล่านั้นก็จะไหลลงสู่ทะเล พบว่าขยะทะเลส่วนใหญ่มาจากชุมชน ร้านค้า อุตสาหกรรมที่อยู่ใกล้แหล่งน้ำ การท่องเที่ยวตามชายหาด และหลุมฝังกลบที่จัดการไม่ถูกต้อง จึงทำให้การแก้ไขปัญหาขยะทะเลจำเป็นต้องมีมาตรการหลายด้าน โดยเฉพาะอย่างยิ่งการบริหารจัดการขยะจากบก เพื่อป้องกันไม่ให้ไหลลงสู่ทะเล ขณะเดียวกัน การเก็บขยะทะเล ต้องดำเนินการอย่างเร่งด่วน เพื่อสร้างโจทย์ปัญหาวิจัย และนักวิจัยได้ศึกษารูปแบบทุ่นดักขยะจากหลายๆ งานวิจัย จากนั้นได้ระดมความคิดร่วมกับชุมชน จึงได้รูปแบบทุ่นดักขยะที่เหมาะสมสำหรับชุมชนหลังจากได้กำหนดตำแหน่งติดตั้งทุ่นดักขยะแล้วทางทีมนักวิจัยได้ดำเนินการออกแบบนวัตกรรมทุ่นดักขยะที่เหมาะสมสำหรับชุมชนดังแสดงในภาพที่ 3.3 ซึ่งมีส่วนประกอบหลัก 3 ส่วนด้วยกัน คือ ส่วนที่หนึ่งได้แก่ทุ่นดักขยะทำหน้าที่ดักขยะที่ลอยมาตามลำน้ำถูกติดตั้งไว้ 2 ด้าน วางทำมุมเอียงตามลำน้ำประมาณ 30 องศา เพื่อให้สามารถดักขยะได้ใน 2 ทิศทาง คือ ทิศทางน้ำลงและทิศทางน้ำขึ้น ส่วนที่สอง คือ ทุ่นกักขยะ ติดตั้งในแม่น้ำติดกับริมตลิ่ง ทำหน้าที่กักขยะไว้ไม่ให้ลอยไปตามกระแสน้ำเพื่อรอยกขึ้นฝั่งต่อไป และส่วนที่สามได้แก่ ชุดเครน ติดตั้งบนสันเขื่อนกันตลิ่งพัง ทำหน้าที่ยกขยะที่กักไว้ขึ้นฝั่งเพื่อนำขยะไปใช้ประโยชน์และกำจัดทิ้งตามลักษณะของขยะที่ได้ต่อไป
ภาพที่ 1.2 ลงพื้นที่สำรวจข้อมูลเพื่อดูตำแหน่งติดตั้งทุ่นดักขยะ ตำบลบางครก อำเภอบ้านแหลม จังหวัดเพชรบุรี
3. วัตถุดิบในพื้นที่ (อธิบายเชื่อมโยงแหล่งวัตถุดิบ ระบุแหล่งซื้อขายวัตถุดิบ)
ภาพที่ 1.3 แผนที่แสดงแม่น้ำเพชรบุรีและตำแหน่งติดตั้งทุ่นดักขยะ
พื้นที่ตำบลบางครก มีพื้นที่ทั้งหมดประมาณ 34.21 ตารางกิโลเมตร หรือประมาณ 21,384 ไร่ เป็นพื้นที่ทางการเกษตร 12,236 ไร่ พื้นที่นา 5,268 ไร่ พื้นที่พืชสวน, ไม้ยืนต้น 3,706 ไร่ และพื้นที่บ่อกุ้ง, บ่อปลา 3,262 ไร่ ทิศเหนือติดต่อกับ ต.บ้านแหลม ต.บางตะบูน ต.บางตะบูนออก อ.บ้านแหลม ทิศใต้ติดต่อกับ ต.บ้านแหลม อ.บ้านแหลม ต.บ้านกุ่ม ต.ธงชัย อ.เมือง ทิศตะวันออกติดต่อกับ ต.ท่าแร้ง ต.บ้านแหลม อ.บ้านแหลม และทิศตะวันตก ติดต่อกับ ต.บางจาก อ.เมือง ต.หนองปลาไหล อ.เขาย้อย
จากการทำโครงการทุ่นดักขยะปากแม่น้ำ 5 สาย คือแม่น้ำบางปะกง แม่น้ำเจ้าพระยา แม่น้ำท่าจีน แม่น้ำแม่กลอง และแม่น้ำบางตะบูน ของกรมทรัพยากรทางทะเลและชายฝั่ง เมื่อปี 2560 เป็นระยะเวลา 1 ปี พบข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับขยะพลาสติก ข้อมูลที่พบ คือ เจ้าหน้าที่เก็บขยะที่ลอยจากแม่น้ำมาติดทุ่นดักขยะก่อนไหลลงทะเลได้รวมถึง 2,172 ตัน ซึ่งแม่น้ำเจ้าพระยามีปริมาณขยะมากที่สุดคือ 1,425 ตัน รองลงมาคือแม่น้ำท่าจีน 361 ตัน แม่น้ำแม่กลอง 173 ตัน แม่น้ำบางปะกง 166 ตัน และแม่น้ำบางตะบูน 48 ตัน ถ้าจำแนกชนิดขยะก็พบว่า ถุงพลาสติกสามารถเก็บได้มากที่สุด ถึง 98,822,270 ชิ้น รองลงมาคือ พลาสติกแข็ง อย่างแก้วพลาสติกขวดพลาสติก
4. แนวทางการออกแบบนวัตกรรม แสดงภาพอธิบายการทำงานเบื้องต้น
การออกแบบนวัตกรรม (Prototype) และร่วมกันหาแนวทางการแก้ไขปัญหา (Creative Solutions) จากแนวคิด (Ideas) โดยการออกแบบนวัตกรรมกำจัดขยะด้วยเทคโนโลยีที่เหมาะสมในแม่น้ำเพชรบุรีของตำบลบางครก จากคณะผู้วิจัยกับนวัตกรชุมชนได้รูปแบบนวัตกรรมที่ ประกอบด้วย 3 ส่วนหลัก ได้แก่ ส่วนแรก คือ แนวทุ่นดักขยะ ทำหน้าที่ดักขยะที่ไหลมาตามสายน้ำในระดับเหนือผิวน้ำและจมน้ำลึกไม่เกิน 1 เมตร เพื่อให้มารวมกันในส่วนประกอบที่ 2 คือ กระเช้ากักขยะ ส่วนนี้จะรับขยะที่ทุ่นดักขยะกั้นไว้ได้มากักขยะไว้ไม่ให้ไหลต่อไปตามกระแสน้ำ และส่วนประกอบที่ 3 ได้แก่ ชุดเครนสำหรับยกกระเช้ากักขยะขึ้นฝั่งเพื่อทิ้งขยะบริเวณชายฝั่ง จากนั้นจะยกกระเช้ากักขยะไปวางไว้ในแม่น้ำตำแหน่งเดิม
รูปภาพ นวัตกรรมทุ่นดักขยะ
การออกแบบแนวทุ่นดักขยะสำหรับดักขยะลอยน้ำและจมน้ำไม่เกิน 1.2 เมตร ประกอยด้วยอุปกรณ์ 3 ส่วน คือ ส่วนแรกตัวทุ่นลอยน้ำวัสดุเป็นพลาสติกมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 13 เซนติเมตร ยาว 19 เซนติเมตร ประกอบต่อกันยึดด้วยเชือกจำนวน 75 ลูก ได้ความยาวรวมประมาณ 15 เมตร ส่วนที่สอง คือ อวนตาข่ายขนาดสูง 1.2 เมตร ยาว 15 เมตร ขนาดเส้นอวน 3 มิลลิเมตร ตาห่าง 50×50 มิลลิเมตร ผูกยึดติดกับทุ่นด้วยเชือก ทำหน้าที่ดักขยะที่จมน้ำ และส่วนที่สาม คือ โซ่ ใช้สำหรับถ่วงอวนตาข่ายให้จมลงในน้ำ โดยยึดติดกับริมอวนตาข่ายด้านล่างตลอดความยาว
รูปภาพ ส่วนประกอบและมิติแนวทุ่นดักขยะ
การออกแบบกระเช้ากักขยะ เพื่อยกขยะที่แนวทุ่นดักขยะทำการดักไว้ได้ขึ้นมาทิ้งบนบก โครงสร้างทำจากเหล็กกล่องขนาด 1.5×1 นิ้ว และ 0.5×0.5 นิ้ว ประกอบกันมีขนาดกว้าง 1.5 เมตร ยาว 2 เมตร ลึก 0.5 เมตร ด้านบนติดหูช้างสำหรับคล้องโซ่ทั้ง 4 มุม โดยใช้โซ่ 4 เส้น แต่ละเส้นรับน้ำหนักได้ 1500 กิโลกรัม ประกอบกัน
รูปภาพ ส่วนประกอบและมิติกระเช้ากักขยะ
รูปภาพ ส่วนประกอบและมิติกระเช้ากักขยะ
การออกแบบชุดเครนยกขยะขึ้นบก เป็นการออกแบบตามข้อจำกัดของพื้นที่สำหรับติดตั้งและข้อกำหนดให้สามารถยกน้ำหนักได้ขนาด 500 กิโลกรัม มีโครงสร้างที่สามารถทำได้ง่าย เบื้องต้นได้กำหนดตัวเสาของเครนใช้เป็นท่อเหล็กกลมขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 12 นิ้ว หนา 8 มิลลิเมตร เสาสูง 4 เมตร โคนเสาวางบนฐานเหล็กแผ่นหนา 20 มิลลิเมตร เส้นผ่านศูนย์กลาง 1 เมตร เสริมความแข็งแรงด้วยเหล็กค้ำยันที่โคนเสาจำนวน 10 แผ่นรอบโคนเสา ส่วนตัวแขนยื่นเป็นเหล็กตัวไอขนาด 250×125 มิลลิเมตร ยาว 3.5 เมตร ติดตั้งต่ำจากยอดเสาลงมา 1.2 เมตร สามารถหมุนรอบเสาได้ 180 องศา บนแขนยื่นติดตั้งรอก 2 แกน สำหรับยกกระเช้ากักขยะขึ้นลงและเคลื่อนที่เข้าออกตามความยาวของแขน
หลังจากการร่วมกันออกแบบนวัตกรรมแล้ว คณะนักวิจัยจึงได้ทำการสร้างแบบจำลองชุดเครนขึ้นด้วยโปรแกรมสำเร็จรูปเพื่อจำลองการทำงานภายใต้ภาระการยกน้ำหนัก 500 กิโลกรัม เพื่อให้ได้แบบชุดเครนที่มีความปลอดภัยสำหรับการใช้งานและทำแบบสั่งผลิตต่อไป จากการวิเคราะห์แบบจำลองชุดเครนยกขยะ
รูปภาพ ส่วนประกอบและมิติกระเช้ากักขยะ
รูปภาพ ผลการวิเคราะห์ความแข็งแรงของแบบจำลองชุดเครนยกขยะ
การวิเคราะห์แบบจำลองชุดเครนภายใต้เงื่อนไข น้ำหนักขยะรวมกระเช้ากักขยะ 500 กิโลกรัม น้ำหนักรอก 50 กิโลกรัม และน้ำหนักตัวเครนภายใต้แรงโน้มถ่วงของโลก วัสดุทำเครน AISI 1045 Steel Cold Drawn (SS) รูปแบบวิเคราะห์ทางไฟไนท์เอลิเมนต์ แบบ 10 nodes tetrahedral element type ขนาดเอลิเมนต์ (element size) 20 mm จำนวนเอลิเมนต์รวม (Total Elements) 144,795 เอลิเมนต์ และจำนวนโนดรวม (Total Nodes) 281,942 โนด ผลการวิเคราะห์ความแข็งแรงของโครงสร้างเครนเกิดความเค้นสูงสุด (Max stress (von-misses) 145 MPa และค่าการโก่งตัวสูงสุด (Max Deflection) 24 mm ที่ตำแหน่งปลายคาน ค่าความปลอดภัย (Safety factor) 3.6 ซึ่งถือว่ามีความปลอดภัยสูง จึงใช้แบบและขนาดนี้สั่งผลิตต่อไป
5. นวัตกรรมที่นำมาใช้ แสดงภาพแบบจำลองพร้อมคำอธิบายการทำงานเบื้องต้น
หลังจากดำเนินการสร้างและติดตั้งนวัตกรรมทุ่นดักขยะด้วยเทคโนโลยีที่เหมาะสมให้กับ ตำบลบางครก อำเภอบ้านแหลม จังหวัดเพชรบุรี ได้ทำการทดลองจัดเก็บขยะขึ้นจากแม่น้ำเพชรบุรีด้วยนวัตกรรมทุ่นดักขยะที่สร้างขึ้นสามารถลดขยะลงสู่ทะเลได้ประมาณ 24 ตันต่อปี ซึ่งขยะในแม่น้ำเหล่านี้ จำแนกออกได้เป็น 4 ประเภท ได้แก่ ประเภทแรกขยะที่เป็นวัชพืชทางน้ำได้แก่ผักตบชวา มีปริมาณโดยน้ำหนัก คิดเป็นร้อยละ 45 ประเภทที่สองขยะจากครัวเรือน เช่น เก้าอี้ โซฟา ที่นอน และของใช้อื่น คิดเป็นร้อยละ 4 ประเภทที่สามขยะจำพวกพลาสติก ได้แก่ ขวดพลาสติก แกลลอนและถุงพลาสติก เป็นต้น พบร้อยละ 18 และประเภทสุดท้ายขยะจากวัสดุธรรมชาติ ได้แก่ กิ่งไม้และท่อนไม้ พบจำนวนร้อยละ 33 ดังตารางที่ 4.5 และรูปที่ 4.8 ซึ่งขยะเหล่านี้หลังเก็บขึ้นมาจากแม่น้ำแล้วทางองค์การบริหารส่วนตำบลบางครกได้วางแนวทางดำเนินการเพื่อใช้ให้เกิดประโยชน์ไว้ดังนี้ เป็นประโยชน์ต่อเกษตรกรเพื่อนำไปทำปุ๋ยหมัก ผู้ประกอบอาชีพเก็บของเก่า และผู้ประกอบอาชีพเผาถ่าน และส่วนที่เหลือองค์การบริหารส่วนตำบลบางครกดำเนินการจัดเก็บไปกำจัดต่อไป
รูปที่ 4.7 บรรยากาศการอบรมถ่ายทอดองค์ความรู้
รูปที่ 4.8 ขยะที่เก็บได้จากแม่น้ำ
เงื่อนไขและข้อจำกัดในการออกแบบทุ่นดักขยะในแม่น้ำเพชรบุรีจากการระดมความคิดกับผู้นำชุมชนและผู้ที่ส่วนเกี่ยวข้อง ซึ่งประเด็นหลักของการออกแบบคือพื้นที่การติดตั้งอุปกรณ์ยกขยะขึ้นจากแม่น้ำและทุ่นดักขยะ กล่าวคือ อุปกรณ์ยกขยะจะต้องมีความแข็งแรงเพียงพอในการยกขยะที่มีน้ำหนักไม่น้อยกว่า 500 กิโลกรัม และจะต้องติดตั้งกับแนวเขื่อนที่ทางองค์การบริหารส่วนตำบลบางครกในจัดสร้างไว้ก่อนหน้านี้ นอกจากนี้การออกแบบนวัตกรรมมีความจำเป็นที่จะต้องคำนึงถึงการใช้งานที่ง่ายและไม่มีวิธีการที่ซับซ้อนมากนัก เพื่อให้เหมาะสมกับการที่นักนวัตกรชุมชนต้องเรียนรู้และนำไปถ่ายทอดให้กับชาวบ้านในชุมชน อันจะทำให้นวัตกรรมดังกล่าวถูกใช้งานให้เกิดประโยชน์สูงสุด ทางคณะผู้วิจัยจึงได้ออกแบบและทำการสร้างพร้อมติดตั้งแล้วเสร็จทั้ง 3 ส่วน คือ ส่วนแรกแนวทุ่นดักขยะ ส่วนประกอบที่สองของนวัตกรรมคือกระเช้ากักขยะ และส่วนประกอบสุดท้ายของนวัตกรรมคือชุดเครนสำหรับยกขยะจากแม่ย้ำขึ้นบกติดตั้งแล้วเสร็จพร้อมใช้งาน และผลของการติดตั้งส่วนประกอบทั้งสามของนวัตกรรมทุ่นดักขยะ
รูปภาพ แนวทุ่นดักขยะติดตั้งทำมุมเอียงกับตลิ่งประมาณ 30 องศา
ก. กระเช้ากักขยะ
ข. โซ่ยกกระเช้ากักขยะ
รูปภาพ ชุดเครนยกขยะจากแม่น้ำขึ้นบก
รูปภาพ นวัตกรรมทุ่นดักขยะด้วยเทคโนโลยีที่เหมาะสม
6. สรุปผลการวิจัย
ในการดำเนินงานวิจัยให้สามารถบรรลุวัตถุประสงค์ได้นั้น สิ่งสำคัญคือทีมนักวิจัยต้องลงพื้นที่เพื่อทำงานร่วมกับชุมชนให้เป็นทีมงานเดียวกัน โดยการได้รับความร่วมมือเป็นอย่างดีจากนายกองค์การบริหารส่วนตำบล ปลัด หัวหน้างาน และเจ้าหน้าที่ ซึ่งได้มีการจัดเวทีให้มีการแลกเปลี่ยนเรียนรู้ ทำความเข้าใจตั้งแต่การเลือกสถานที่ติดตั้งทุ่นดักขยะ การออกแบบและการกำหนดเงื่อนไขการใช้งานของทุ่นดักขยะ ร่วมกันเพื่อให้เกิดผลสำเร็จและมีคุณค่าต่อชุมชนมากที่สุด ซึ่งทุ่นดักขยะจะมีความเหมาะสมที่จะใช้ในระดับชุมชน จนได้รูปแบบนวัตกรรมที่ ประกอบด้วย 3 ส่วนหลัก ได้แก่ ส่วนแรก คือ แนวทุ่นดักขยะยาว 15 เมตรวางทำมุมขวางลำน้ำ 30 องศากับตลิ่ง จำนวน 2 แนว วางกลับด้านกันสำหรับกรณีน้ำขึ้นและน้ำลง ทำหน้าที่ดักขยะที่ไหลมาตามสายน้ำในระดับเหนือผิวน้ำและจมน้ำลึกไม่เกิน 1 เมตร เพื่อให้มารวมกันในส่วนประกอบที่ 2 คือ กระเช้ากักขยะ ส่วนนี้จะรับขยะที่ทุ่นดักขยะกั้นไว้ได้มากักขยะไว้ไม่ให้ไหลต่อไปตามกระแสน้ำ และส่วนประกอบที่ 3 ได้แก่ ชุดเครนสำหรับยกกระเช้ากักขยะขึ้นฝั่งเพื่อทิ้งขยะบริเวณชายฝั่ง จากนั้นจะยกกระเช้ากักขยะไปวางไว้ในแม่น้ำตำแหน่งเดิม
จากการสร้างนวัตกรรมทุ่นดักขยะในแม่น้ำเพชรบุรี ซึ่งติดตั้ง ณ ตำแหน่งพิกัด 13°10’24.2″N 99°57’09.6″E ตามแผนที่ google map เป็นตำแหน่งก่อนแม่น้ำเพชรบุรีจะแยกออกเป็นสองสาย คือ สายหนึ่งจะไหลลงสู่ทะเลบริเวณปากอ่าวบ้านแหลม และอีกสายหนึ่งไหลลงทะเลที่ปากอ่าวบางตะบูน จากการจัดเก็บขยะขึ้นจากแม่น้ำเพชรบุรีด้วยนวัตกรรมทุ่นดักขยะที่สร้างขึ้นสามารถลดขยะลงสู่ทะเลได้ประมาณ 24 ตันต่อปี ซึ่งขยะในแม่น้ำเหล่านี้ จำแนกออกได้เป็น 4 ประเภท ได้แก่ ประเภทแรกขยะที่เป็นวัชพืชทางน้ำได้แก่ผักตบชวา มีปริมาณโดยน้ำหนัก คิดเป็นร้อยละ 45 ประเภทที่สองขยะจากครัวเรือน เช่น เก้าอี้ โซฟา ที่นอน และของใช้อื่น คิดเป็นร้อยละ 4 ประเภทที่สามขยะจำพวกพลาสติก ได้แก่ ขวดพลาสติก แกลลอนและถุงพลาสติก เป็นต้น พบร้อยละ 18 และประเภทสุดท้ายขยะจากวัสดุธรรมชาติ ได้แก่ กิ่งไม้และท่อนไม้ พบจำนวนร้อยละ 33 ซึ่งขยะเหล่านี้หลังเก็บขึ้นมาจากแม่น้ำแล้วทางองค์การบริหารส่วนตำบลบางครกได้วางแนวทางดำเนินการเพื่อใช้ให้เกิดประโยชน์ไว้ดังนี้ เป็นประโยชน์ต่อเกษตรกรเพื่อนำไปทำปุ๋ยหมัก ผู้ประกอบอาชีพเก็บของเก่า และผู้ประกอบอาชีพเผาถ่าน และส่วนที่เหลือองค์การบริหารส่วนตำบลบางครกดำเนินการจัดเก็บไปกำจัดต่อไป
