"ไข่ไก่" ถือเป็นหนึ่งในวัตถุดิบประกอบอาหารที่แทบทุกคนคุ้นเคยกันดี อุดมไปด้วยโปรตีน ซื้อหาได้ง่าย เรียกได้ว่าเป็นส่วนประกอบที่พบได้ในมื้ออาหารของคนแทบทุกชนชาติ แต่วันนี้จากผลการค้นคว้าวิจัยของทีมวิจัยจากญี่ปุ่น ไข่ไก่อาจเป็นมากกว่าอาหาร ทว่ามันอาจจะเป็นกุญแจสำคัญของเทคโนโลยีพลังงานสะอาดในอนาคตด้วย

ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัย Osaka City สามารถใช้ประโยชน์จากสาร lysozyme อันเป็นองค์ประกอบหนึ่งของสารโปรตีน ซึ่งแม้ว่า lysozyme จะถูกพบได้ในน้ำลาย, น้ำตา, เมือก และน้ำนมมนุษย์ด้วย แต่แหล่งโปรตีนที่จัดหาและตระเตรียมได้ง่ายในราคาไม่สูงตามความเห็นของทีมวิจัย ก็คือไข่ขาวของไข่ไก่ที่ใช้บริโภคกันอยู่ทุกวี่ทุกวันนี้เอง โดยสาร lysozyme ที่ว่านี้ถูกนำมาช่วยในกระบวนการสกัดเอาก๊าซไฮโดรเจนออกจากน้ำ ทำให้กระบวนการทำงานมีประสิทธิภาพได้ปริมาณก๊าซเพิ่มสูงขึ้น

ก่อนที่จะทำความเข้าใจว่า lysozyme ที่ได้จากไข่ขาวนั้นมีบทบาทอย่างไรในขั้นตอนการผลิตก๊าซไฮโดรเจน ก็ควรจะทำความรู้จักกับที่มาที่ไปของแนวคิดเซลล์เชื้อเพลิงที่ใช้ก๊าซไฮโดรเจน และหลักคิดเรื่องพลังงานสะอาดเสียก่อน

ก๊าซไฮโดรเจนคือความหวังสำคัญในฐานะแหล่งพลังงานสะอาด แม้ว่าก๊าซไฮโดรเจนจะติดไฟ แต่การใช้งานนั้นใช่ว่าจะนำก๊าซมาเผาไหม้แล้วอาศัยประโยชน์จากพลังงานความร้อนแบบเครื่องยนต์สันดาปที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลกันโดยมาก หากแต่จะใช้ก๊าซไฮโดรเจนทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในเซลล์เชื้อเพลิง เพื่อให้ได้พลังงานไฟฟ้าจากปฏิกิริยาทางเคมีโดยตรง ซึ่งสิ่งที่ถูกปลดปล่อยออกมาจากปฏิกิริยาของเซลล์เชื้อเพลิงนั้นนอกเหนือจากพลังงานไฟฟ้าแล้ว ก็มีเพียงความร้อนและน้ำ จึงถือได้ว่าพลังงานที่ได้เป็นพลังงานสะอาด แตกต่างจากเครื่องยนต์สันดาปที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลซึ่งจะปล่อยก๊าซเรือนกระจกออกสู่บรรยากาศ

ทว่าปัญหาที่ทำให้เทคโนโลยีการใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจนยังไม่แพร่หลายเท่าที่ควร เป็นเพราะธาตุที่มีมวลอะตอมน้อยที่สุดในตารางธาตุนี้ ถึงแม้จะมีอยู่มากในสิ่งแวดล้อมรอบตัวเรา แต่มันมักจะจับอยู่กับอะตอมของธาตุอื่นมากกว่าจะอยู่ในสถานะก๊าซไฮโดรเจนบริสุทธิ์ ซึ่งการจะเอาก๊าซไฮโดรเจนมาใช้ประโยชน์จะต้องทำการแยกพันธะที่ยึดอยู่กับธาตุอื่นที่ว่านี้ ซึ่งกระบวนการดังกล่าวนั้นค่อนข้างยุ่งยาก และใช้พลังงาน เป็นที่มาของค่าใช้จ่ายสูง

ตัวเลือกแรกของสารที่นำมาใช้เพื่อแยกก๊าซไฮโดรเจนก็คือ น้ำ เพราะความสะดวกในการจัดหาและง่ายต่อการควบคุมกระบวนการแยกก๊าซ กระนั้นก็ตามทีในขั้นตอนการแยกก๊าซไฮโดรเจนออกมาจากน้ำ จำเป็นต้องใช้พลังงานสูงมาสลายพันธะโมเลกุลซึ่งก็ไม่พ้นต้องใช้พลังงานจากก๊าซธรรมชาติและเชื้อเพลิงฟอสซิลอื่นๆ ผลจึงกลับกลายเป็นว่าเพื่อให้ได้มาซึ่งเชื้อเพลิงสำหรับพลังงานสะอาด ก็ยังจำเป็นต้องใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลปล่อยก๊าซเรือนกระจกออกสู่ชั้นบรรยากาศอยู่ดี

นักวิทยาศาสตร์เองก็พยายามหาหนทางแยกก๊าซไฮโดรเจนจากน้ำโดยไม่ต้องพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิล ซึ่งที่ผ่านมาก็ทำได้สำเร็จในห้องปฏิบัติการ อาศัยพลังงานไฟฟ้าจากโซลาร์เซลล์เข้ามาช่วยสร้างปฏิกิริยา ทว่าผลการทดสอบนั้นยังไม่อาจขยายผลมาใช้งานจริงในภาคอุตสาหกรรมได้ เป็นเพราะปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นนั้นให้ประสิทธิภาพเก็บเกี่ยวก๊าซไฮโดรเจนได้ไม่มาก ทั้งนี้เนื่องมาจากลักษณะการเคลื่อนที่ของโมเลกุลน้ำในระหว่างการทำปฏิกิริยาเป็นไปแบบสุ่มและไม่อาจควบคุมได้ ส่งผลรบกวนต่อกระบวนแยกตัวของโมเลกุลน้ำในภาชนะทดลองเอง

การเคลื่อนที่ของโมเลกุลน้ำอย่างไม่เป็นระเบียบที่ส่งผลก่อกวนประสิทธิภาพการแยกก๊าซไฮโดรเจนนี้เอง คืองานที่นักวิจัยส่ง lysozyme เข้ามาสะสาง โครงสร้างโมเลกุลของ lysozyme นั้นมีรูขนาดเล็กอยู่จำนวนมาก รูเหล่านั้นจะทำตัวเสมือนเป็นเครื่องปฏิกิริยาเคมีขนาดเล็กจิ๋ว ช่วยดักจับอนุภาคที่ก่อกวนปฏิกิริยาการแยกก๊าซ กล่าวได้ว่า lysozyme เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่มาช่วยจัดระเบียบให้บรรดาโมเลกุลเคลื่อนที่และเกิดปฏิกิริยาอย่างเป็นระบบ ส่งผลให้ประสิทธิภาพการแยกก๊าซเพิ่มสูงขึ้น

ทีมวิจัยของมหาวิทยาลัย Osaka City เชื่อว่านี่เป็นก้าวสำคัญของการพัฒนาเทคโนโลยีพลังงานสะอาด การทลายกำแพงเรื่องความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจในการเตรียมก๊าซไฮโดรเจนนั้น ใกล้เคียงความจริงไปอีกขั้นแล้วในห้องปฏิบัติการ ก้าวต่อไปของงานวิจัยคือหาทางขยายขนาดการทดลองแยกก๊าซให้ใหญ่ขึ้น เพื่อให้ประยุกต์ใช้ได้จริงในภาคอุตสาหกรรมที่ต้องการผลิตก๊าซไฮโดรเจนคราวละมากๆ ซึ่งจุดนั้นการใช้ไข่ไก่คงไม่ใช่แนวทางที่เหมาะสมสำหรับการเตรียม lysozyme อีกต่อไป
ทางออกของพวกเขาก็คงจะต้องหาทางสร้างเครื่องผลิตโปรตีนคราวละมากๆ เพื่อนำมาใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา

ที่มา - Popular Science, Phys.Org, เอกสารงานวิจัย