“กลางทุ่งนาของอินโดนีเซีย เซนเซอร์ตรวจวัดสภาพแวดล้อมกำลังส่งข้อมูลขึ้นเครือข่ายไร้สายตลอด 24 ชั่วโมง โดยไม่มีปลั๊กไฟ ไม่มีแผงโซลาร์เซลล์ และแทบไม่ต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่ นั่นเพราะมีแหล่งพลังงานอยู่ใต้ผืนนาข้าวนั่นเอง”
ท่ามกลางการแข่งขันพัฒนาเทคโนโลยีพลังงานสะอาดทั่วโลก ความสำเร็จล่าสุดของนักวิจัยหลายสถาบันกำลังสร้างความตื่นเต้นให้วงการวิทยาศาสตร์
ภายใต้แนวคิดที่เรียกว่า “เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์” (Microbial Fuel Cell) หรือที่เรียกง่ายๆ ว่า “แบตเตอรี่ดิน”
หัวใจสำคัญของเทคโนโลยีนี้อยู่ที่จุลินทรีย์นับล้านล้านตัวที่อาศัยอยู่ใต้ผืนดิน แบคทีเรียเหล่านี้ทำหน้าที่ย่อยสลายอินทรียวัตถุ เช่น ใบไม้ รากพืช หรือซากสิ่งมีชีวิต เมื่อเกิดกระบวนการย่อยสลายจะปลดปล่อยอิเล็กตรอนออกมา นักวิทยาศาสตร์จึงออกแบบระบบอิเล็กโทรดที่ดักจับอิเล็กตรอนดังกล่าวและเปลี่ยนเป็นกระแสไฟฟ้าได้ โดยไม่ต้องเผาไหม้เชื้อเพลิง ไม่ต้องใช้แสงอาทิตย์ และไม่ต้องพึ่งลม
หนึ่งในผู้นำด้านเทคโนโลยีนี้คือ ประเทศเนเธอร์แลนด์ โดยนักวิจัยได้พัฒนาระบบ Plant Microbial Fuel Cell ที่ใช้ประโยชน์จากจุลินทรีย์บริเวณรากพืชในพื้นที่ชุ่มน้ำและป่าพรุ สามารถผลิตไฟฟ้าได้อย่างต่อเนื่องเพื่อนำไปใช้กับอุปกรณ์ตรวจวัดสิ่งแวดล้อม ขณะที่ภาคเอกชนยังทดลองนำเทคโนโลยีดังกล่าวไปใช้จ่ายพลังงานให้กับเซนเซอร์ในพื้นที่ห่างไกลอีกด้วย
ทางด้านอินโดนีเซีย นักวิจัยได้ติดตั้งระบบผลิตไฟฟ้าจากดินในนาข้าวจริง เพื่อจ่ายพลังงานให้ระบบตรวจวัดข้อมูลภาคสนามและเครือข่ายสื่อสารไร้สาย ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่าอุปกรณ์สามารถทำงานได้โดยอาศัยพลังงานที่ผลิตขึ้นจากดินภายในแปลงเกษตรเอง ลดความจำเป็นในการเปลี่ยนแบตเตอรี่หรือเดินสายไฟเพิ่มเติม
ขณะที่ประเทศจีนได้พัฒนาเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ในพื้นที่เพาะปลูก จนสามารถจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กได้ต่อเนื่องเป็นเวลาหลายสิบชั่วโมง โดยมีเป้าหมายรองรับระบบเกษตรอัจฉริยะที่กำลังขยายตัวอย่างรวดเร็ว
แม้พลังงานเหล่านี้ที่ได้จะยังอยู่ในระดับต่ำ แต่เพียงพอสำหรับอุปกรณ์ยุคใหม่จำนวนมาก ไม่ว่าจะเป็นเซนเซอร์ตรวจวัดสภาพอากาศ อุปกรณ์ติดตามคุณภาพน้ำ เครื่องตรวจจับความชื้นในแปลงเกษตร หรือเครือข่าย Internet of Things (IoT) ที่กระจายตัวอยู่ในพื้นที่ห่างไกล
ปัจจุบันมีการทดลองติดตั้งระบบผลิตไฟฟ้าจากดินในพื้นที่ชุ่มน้ำ ป่าชายเลน และแปลงเกษตรจริง โดยผลการทดสอบหลายโครงการแสดงให้เห็นว่าอุปกรณ์สามารถทำงานได้ต่อเนื่องเป็นเวลาหลายเดือนโดยแทบไม่ต้องบำรุงรักษา
บางโครงการยังขยายแนวคิดไปสู่การเก็บพลังงานจากบริเวณรากพืช ซึ่งเป็นพื้นที่ที่มีจุลินทรีย์อาศัยอยู่หนาแน่น ทำให้ต้นไม้ไม่ได้เป็นเพียงผู้ผลิตออกซิเจน แต่ยังอาจกลายเป็นส่วนหนึ่งของระบบผลิตพลังงานสะอาดในอนาคตอีกด้วย
แม้วันนี้แบตเตอรี่ดินยังไม่สามารถจ่ายไฟให้บ้านทั้งหลัง หรือชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าได้ แต่ผู้เชี่ยวชาญจำนวนมากเชื่อว่าเป้าหมายที่แท้จริงของเทคโนโลยีนี้ไม่ใช่การแทนที่โรงไฟฟ้าขนาดใหญ่ หากแต่เป็นการสร้าง “โรงไฟฟ้าขนาดจิ๋ว” จำนวนมหาศาลที่กระจายตัวอยู่ทุกหนแห่ง
ในโลกที่กำลังก้าวสู่ยุคของอุปกรณ์เชื่อมต่อหลายหมื่นล้านชิ้น การมีแหล่งพลังงานขนาดเล็กที่สร้างไฟฟ้าได้เองจากสิ่งแวดล้อม อาจเป็นคำตอบที่สำคัญกว่าการผลิตพลังงานปริมาณมหาศาลเสียอีก
และหากการพัฒนายังคงเดินหน้าต่อไป วันหนึ่งผืนดินที่เราเคยมองว่าเป็นเพียงพื้นที่สำหรับเพาะปลูก อาจกลายเป็นโครงข่ายโรงไฟฟ้าธรรมชาติขนาดใหญ่ที่สุดของโลก โดยมีจุลินทรีย์ตัวเล็กๆ ใต้พื้นดินเป็นผู้ขับเคลื่อนพลังงานแห่งอนาคตเงียบๆ ตลอด 24 ชั่วโมง.
