บริษัทเครื่องกรองอากาศขนาดใหญ่หลายแห่งอ้างว่า แผ่นกรอง HEPA ของบริษัทตัวเองเท่านั้นที่กรองอนุภาคนาโนได้ เช่น โฆษณาตัวนี้ของบริษัท Molekule
การกล่าวอ้างดังกล่าวเป็นเท็จ แต่สื่อหลายๆแห่งก็ยังบอกต่อความเข้าใจผิดมาเรื่อยๆ ความเชื่อนี้จึงเป็นที่ยอมรับและหลายๆคนจึงเข้าใจอย่างนั้น
อย่างเช่นใน Wikipedia ให้คำนิยามแก่ “แผ่นกรอง HEPA” ว่าสามารถ “กรองอนุภาคที่มีขนาดมากกว่าหรือเท่ากับ 0.3 ไมครอนได้ 99.97%”
ซึ่ง Wikipedia พูดถึงอนุภาคขนาดมากกว่าหรือเท่ากับ 0.3 ไมครอนเท่านั้น แล้วอนุภาคนาโนล่ะ อนุภาคนาโนมีขนาด 0.001-0.1 ไมครอน แผ่นกรอง HEPA สามารถกรองอนุภาคเหล่านี้ได้หรือไม่
คำถามนี้ทำให้หลายๆ คนสับสน และทำให้มีการอ้างโฆษณาที่เป็นเท็จเกี่ยวกับแผ่นกรอง HEPA มาหลายต่อหลายปี ลองมาดูตัวอย่างกันดีกว่า
ทำไมเราถึงมีความเข้าใจผิดๆ เกี่ยวกับแผ่นกรอง
คำตอบคือ คนส่วนใหญ่เข้าใจว่าแผ่นกรอง HEPA ทำงานเหมือนกับตาข่าย
ถ้าอนุภาคเล็กกว่ารูในตาข่าย ก็จะทะลุผ่านไปได้ ซึ่งเข้าใจง่ายและไม่ซับซ้อนเลย
ความเข้าใจนี้ใช้ได้นะ แต่ใช้ได้กับอนุภาคขนาดใหญ่เท่านั้น เมื่ออนุภาคขนาดใหญ่ลอยมาที่แผ่นกรอง HEPA จะไม่สามารถผ่านเข้าไปได้เพราะมีขนาดใหญ่เกินไป
แต่ถ้าเรามองไปที่อนุภาคขนาดเล็กๆ อย่างอนุภาคนาโน ก็จะเห็นการทำงานที่ซับซ้อนขึ้นไปอีก เพราะอนุภาคนาโนมีขนาดเล็กมากกว่าที่จะลอยมานิ่งๆ แต่กลับเด้งไปมาเหมือนพินบอลเมื่อโดนโมเลกุลของก๊าซ (นักวิทยาศาสตร์เรียกกฎนี้ว่า Brownian Motion) นั่นหมายความว่าอนุภาคเหล่านี้ลอยในรูปแบบซิกแซกแบบสุ่ม
อนุภาคนาโนมีขนาดเล็กมากจนสามารถแทรกผ่านเส้นใยในตัวกรองได้ แต่สุดท้ายก็ไปติดในเส้นใยจนได้ เพราะการลอยแบบซิกแซกทำให้อนุภาคนาโนไปชนเส้นใยและติดในเส้นใยในที่สุด
การดักจับอนุภาควิธีนี้ นักวิทยาศาสตร์เรียกว่า “การแพร่กระจาย (diffusion)”
การแพร่กระจายมีประสิทธิภาพแค่ไหนในการดักจับอนุภาคนาโน
ให้เข้าใจง่ายๆเลยก็คือ การแพร่กระจายเป็นวิธีในการดักจับอนุภาคนาโน แต่การดักจับอนุภาคนาโนที่ว่านี่ดักจับได้เยอะขนาดไหน อาจจะ 50% ของอนุภาคนาโนทั้งหมดรึป่าว ความจริงคือวิธีการแพร่กระจายกลับมีประสิทธิภาพกว่านั้นมาก จากข้อมูลของ NASA ตัวกรอง HEPA สามารถดักจับอนุภาคได้ “เกือบ 100%”
นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Minnesota หาคำตอบด้วยการใช้แผ่นกรองเตาใยแก้วที่บางกว่า และแผ่นกรอง HEPA ซึ่งมีเกรดสูงกว่า โดยปล่อยอนุภาคเงินตั้งแต่ขนาด 3-20 นาโนเมตร ไปที่แผ่นกรอง
พบว่าแผ่นกรองทั้งสองสามารถดักจับอนุภาคขนาดเล็กกว่า 5 นาโนเมตรได้ถึง 99.99%
จากการทดลองแสดงให้เห็นว่ากฎการเคลื่อนที่แบบบราวน์ (Brownian motion) ไม่ได้ใช้ได้กับแผ่นกรอง HEPA เท่านั้น แต่ยังใช้ได้กับแผ่นกรองใยแก้ว อย่างแผ่นกรองของเตาที่ใช้ในการทดลองอีกด้วย (หรือ แผ่นกรอง MERV) ในกราฟด้านบนแผ่นกรอง MERV ดักจับอนุภาคขนาด 10 นาโนเมตร ได้ประมาณ 99% และอนุภาคขนาด 4 นาโนเมตร ได้ถึง 99.9% ซึ่งเป็นที่น่าประทับใจเมื่อเทียบกับราคาที่ถูกมากๆ ของเส้นใยแก้ว
อย่างไรก็ตามกฎการเคลื่อนไหวของ Brownian สามารถใช้กับหน้ากากอนามัยได้เช่นกัน นักวิทยาศาสตร์ได้ทดสอบหน้ากาก 3M และพบว่าการกรองอนุภาคขนาด 0.007 ไมครอน (7 นาโนเมตร) มีประสิทธิภาพถึง 96% และนักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Massachusetts ก็พบผลลัพธ์ที่คล้ายกันในการทดสอบหน้ากากอนามัยของเขา
ทำไมถึงโฟกัสที่ 0.3 ไมครอน
ทำไม Wikipedia ถึงพูดถึงอนุภาคขนาด 0.3 ไมครอน ทำไมไม่ใช่อนุภาคอื่นๆที่มีขนาดเล็กกว่า ปรากฎว่าอนุภาค 0.3 ไมครอน เป็นขนาดที่อยู่ตรงกลางพอดี จึงจับได้ยากที่สุด
เพราะอนุภาคขนาด 0.3 ไมครอน ไม่ลอยเป็นซิกแซกเพราะมันใหญ่เกินไป แต่ในขณะเดียวกันก็มีขนาดเล็กพอที่จะหลุดผ่านเส้นใยไปได้เช่นกัน (เมื่ออนุภาคเข้าไปติดในเส้นใย เรียกว่า: “การอุดตัน” และ “การขัดขวาง”)
ทำไมถึงควรให้ความสนใจ
บริษัทเครื่องฟอกอากาศสามารถขายความเข้าใจของเราและเพื่อเพิ่มราคาให้กับสินค้าตัวเอง เช่น เครื่องฟอกอากาศจากบริษัท Molekule อ้างสิทธิ์ดังกล่าวในการโฆษณา:
หรือ IQAir บอกว่าแผ่นกรอง HyperHEPA ของบริษัทตัวเองดีกว่า “แผ่นกรองทั่วไป” อย่างไร
Sharp ก็บอกใน Quora เช่นกัน ว่าแผ่นกรอง HEPA ทั่วไปไม่สามารถดักจับอนุภาคที่เล็กกว่า 0.3 ไมครอนได้
เราจึงสงสัยว่าหลายๆ บริษัทออกแบบเครื่องกรองอากาศ รวมไปถึงโฆษณาต่างๆ มากมาย แต่กลับไม่ทราบความจริงเลยได้ยังไง แม้แต่สื่อของ Wired ยังเข้าใจผิดๆ และบอกต่อไม่รู้กี่หน จึงอาจเป็นไปได้ว่าสื่อบางแห่งอาจไม่รู้จริงมากกว่าการตั้งใจหลอกลวงผู้บริโภค แต่ตอนนี้คุณก็เข้าใจแล้ว!
สรุป:
แผ่นกรอง HEPA ทั่วไปดักจับอนุภาคนาโนและอนุภาคของแข็งได้แทบทุกขนาด
อ่านเพิ่มเติม: แผ่นกรองประเภทไหนใช้ป้องกันมลพิษได้ทุกประเภท
