ทัศนมิติแห่งการประยุกต์พลาสมาจากการปล่อยประจุไฟฟ้าในก๊าซและของเหลวเพื่อการเกษตร: ตอนที่ 1 การเสริมสมรรถนะผลิตผลในวัฏจักรชีวิตพืช
DOI:
https://doi.org/10.14456/rmutlengj.2017.9คำสำคัญ:
การประยุกต์พลาสมา, พลาสมาความดันบรรยากาศ, การปรับสภาพทางเคมีด้วยพลาสมา, การปล่อยประจุไฟฟ้าพลาสมาในก๊าซ, การปล่อยประจุไฟฟ้าพลาสมาใต้น้ำ, การเพาะปลูกพืช, การเกษตร, เทคนิคไฟฟ้าแรงดันสูงบทคัดย่อ
บทความนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อทบทวนกรณีศึกษาเทคโนโลยีการประยุกต์พลาสมากับงานวิจัยด้านวัฏจักรชีวิตพืช รวมถึงผลเบื้องต้นของสิ่งประดิษฐ์เครี่องต้นแบบที่มีศักยภาพสำหรับกำเนิดพลาสมาในก๊าซและของเหลวด้วยไฟฟ้าแรงดันสูงซึ่งถูกสร้างขึ้นใช้เองในประเทศ เพื่อนำไปประยุกต์กับงานวิจัยด้านการเกษตรของไทย โดยเฉพาะการเสริมสมรรถนะผลิตผลในวัฏจักรชีวิตพืช ซึ่งเป็นสหวิทยาการใหม่และเป็นโจทย์ที่น่าท้าทายในระดับห้องปฏิบัติการวิจัยเพื่อนำไปสู่กระบวนการผลิตเชิงอุตสาหกรรม ในอดีตพลาสมามักถูกนำไปใช้กับงานยับยั้งหรือฆ่าจุลชีพขนาดเล็กในก๊าซหรือในน้ำ แต่อีกมุมมองหนึ่งในปัจจุบันและแนวโน้มการวิจัยในอนาคต จะมีการนำเทคโนโลยีพลาสมาไปเพิ่มผลผลิตทางการเกษตรโดยเฉพาะในพืชอย่างครบวงจร เริ่มตั้งแต่การปรับสภาพเมล็ดพืชให้งอกได้ดี ปลอดจากเชื้อต่างๆ และมีคุณค่าทางโภชนาการเพิ่มขึ้น ในกรณีของการเจริญเติบโตเป็นลำต้นของพืช พลาสมาไม่เพียงแต่สามารถยับยั้งเชื้อโรคขนาดเล็กที่อยู่ในดิน น้ำ และอากาศ ยังสามารถเพิ่มธาตุอาหารบางชนิดที่จำเป็นให้กับพืชเพื่อใช้ในการเพาะปลูกได้อีกด้วย หลังการเก็บเกี่ยวพืชพลาสมายังถูกนำมาใช้ในการคงรักษาสภาพความสดขั้นต้นของผักและผลไม้ พลาสมาจึงน่าจะเป็นที่มีบทบาทและศักยภาพในการช่วยลดต้นทุนด้านการใช้สารเคมีในวัฏจักรชีวิตพืช การเก็บรักษาและการขนส่งสินค้าทางการเกษตรในอนาคต
Downloads
Download data is not yet available.
References
1. ณรงค์ ศิขิรัมย์, อาหารปลอดภัยนำครัวไทยสู่ครัวโลกและความอยู่รอดของอุตสาหกรรมอาหารไทย, คณะมนุษยศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่, SDU Res. J. Jan - Jun 2012; 5(1): 71-84.
2. สำนักงานสถิติแห่งชาติ (ประเทศไทย): ทิศทางการทำงานของแรงงานไทย สืบค้นจาก: https://service.nso.go.th/nso/nsopublish/citizen/news/news_lfsdirect.jsp [สืบค้นเมื่อ 13 ตุลาคม 2559].
3. UN News Centre: UN projects world population to reach 8.5 billion by 2030, driven by growth in developing countries. Available from: http//www.un.org/appsnews/story.asp?NewsID=51526#.WBWk4nRGzqA [Accessed 13th October 2016].
4. Solly, E., The influence of electricity on vegetation, Journal of the Horticultural Society (London) 1845; 81-109.
5. S.L. Miller, H.C. Urey, Organic compound synthesis on the primitive earth, Science 1959; 130 (3370): 245-251.
6. S. Edward Law, Agricultural electrostatic spray application: a review of significant research and development during the 20th century, Journal of Electrostatics 2001; 51-52: 25-42.
7. Savostin PW, Magnetic growth relations in plants. Planta 1930; 12:327.
8. Namba K, Sasao A, Shibusawa S, Effect of magnetic field on germination and plant growth. Acta Hortic. 1995; 399: 143-147.
9. Atak C, Danilov V, Yurttas B, Yaln S, Mutlu D, Rzakoulieva A, Effects of magnetic field on soybean (Glycine max L.Merrill) seeds. Com JINR. Dubna 1997; 1-13.
10. Reina FG, Pascual LA, Fundora IA, Influence of a Stationary Magnetic Field on water relations in lettuce Seeds. Part II: Experimental Results. Bioelectromagnetics 2001; 22: 596-602.
11. Amera AMS, Hozayn M, Magntic water technology, a novel tool to increase growth, yield, and chemical constiuents of lentil (Lens esculenta) under greenhouse condition. Amer.-Eurasian J. Agric. Environ. Sci 2010; 7(4):457-462
12. Pietruszewski S, Kania K, Effect of magnetic field on germination and yield of wheat. Int. Agrophys 2010; 24:297-302.
13. Hozayn M, Abd El-Monem AM, Elwia TA, Abdallah MM, Future of magnetic agriculture in arid and semi arid regions (case study). Series A. Agron 2014; 57:197-204.
14. Alexander F., Introduction to Theoretical and Applied Plasma Chemistry, Plasma Chemistry. UK: Cambridge Univ. Press; 2008, 1-11.
15. Shishoo R., Trent JM. Introduction – The potential of plasma technology in the textile industry, Plasma technologies for textiles. USA: Woodhead Publishing Limited and CRC Press LLC; 2002. p. 15-17.
16. Shalom Eliezer, What is Plasma?, The Fourth State of Matter. Second Edition. UK: IOP Publishing Ltd; 2002. p. 22-48.
17. Dechthummarong C., High Voltage Power Supply for Generating Atmospheric Pressure Plasma with Surface Glow Discharge, Thai Journal Of Physics, Series 6, 2010; 211-214.
18. อิทธิพล จักกระโทก และ ชาญชัย เดชธรรมรงค์, อิทธิพลของพลาสมาแรงดันสูงความถี่สูงที่มีผลต่อการปรับสภาพผิวของพอลิเมอร์, การประชุมวิชาการเครือข่ายวิศวกรรมไฟฟ้า มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคล ครั้งที่ 7, 27-29 พฤษภาคม 2558; 1-4.
19. C. Comninellis, A. Kapalka, S. Malato, S.A. Parsons, I. Poulios, D. Mantzavinos, Advanced oxidation processes for water treatment: advances and trends for R&D, J. Chem. Technol. Biotechnol. 2008; 83: 769–776.
20. M. Klavarioti, D. Mantzavinos, D. Kassinos, Removal of residual pharmaceuticals from aqueous systems by advanced oxidation processes, Environ. Int. 2009; 35: 402–417.
21. J.C. Kruithof, P.C. Kamp, B.J. Martijn, UV/H2O2 treatment: a practical solution for organic contaminant control and primary disinfection, Ozone Sci. Eng. 2007; 29: 273–280.
22. R.P. Joshi, S.M. Thagard, Streamer-like electric discharges in water: Part II. Environmental applications, Plasma Chem. Plasma Process. 2013; 33: 17–49.
23. K Takaki et al., Improvements in plant growth rate using underwater discharge, 7th Inter. Conf. on Applied Electrostatics (ICAES-2012), Journal of Physics: Conference 2013: 418, 012140; 1-7.
24. Junichiro Takahata et al., Improvement of growth rate of plants by bubble discharge in water, Japanese Journal of Applied Physics, 2015; 54: 1-6.
25. Marx, E. Deutsches Reichspatent No. 455933, (German Patent).
26. Shaobo Deng et al., Inactivation of Escherichia coli on Almonds Using Non-thermal Plasma, Food Microb. and Safety, 2007; 72(2): M62-M66.
27. Leszek Kordas et al., The Effect of Low-Temperature Plasma on Fungus Colonization of Winter Wheat Grain and Seed Quality, Pol. J. Environ. Stud., 2015; 24(1): 433-438.
28. Pradeep Puligundla et al., Effect of corona discharge plasma jet treatment on decontamination and sprouting of rapeseed (Brassica napus L.) seeds, Food Control, 2017 (Available online 18 July 2016), 71: 376-382.
29. Ruonan Ma et al., Non-thermal plasma-activated water inactivation of food-bornepathogen on fresh produce, Journal of Hazardous Materials, 2015; 300: 643–651.
30. Phumon Sookwong et al., Application of Oxygen-argon Plasma as a Potential Approach of Improving the Nutrition Value of Pre-germinated Brown Rice, Journal of Food and Nutrition Research, 2014; 2(12): 946-951.
31. Natthaporn Khamsen et al., Rice (Oryza sativa L.) Seed Sterilization and Germination Enhancement via Atmospheric Hybrid Non-thermal Discharge Plasma, ACS Applied Mat. and Int., 2016; 8 (30): 19268–19275.
32. Zhuwen Zhou et al., Introduction of a new atmospheric pressure plasma device and application on tomato seeds, Agricultural Sciences, 2011; 2: 23-27.
33. Tibor Stolarik et al., Effect of Low-Temperature Plasma on the Structure of Seeds, Growth and Metabolism of Endogenous Phytohormones in Pea (Pisum sativum L.), 2015; 35: 659–676.
34. Satoshi Kitazaki et al., Plasma induced long-term growth enhancement of Raphanus sativus L. using combinatorial atmospheric air dielectric barrier discharge plasmas, Current Applied Physics, 2014; 14: S14-S153.
35. Khanit Matra, Non-thermal Plasma for Germination Enhancement of Radish Seeds, Procedia Computer Science, 2016; 86: 132–135.
36. Renwu Zhou et al., Effects of Atmospheric-Pressure N2, He, Air, and O2 Microplasmas on Mung Bean Seed Germination and Seedling Growth, Scientific Reports, 2016; 1-11.
37. Hartmut Lange, Vacuum UV Radiation of a Plasma Jet Operated With Rare Gases at Atmospheric Pressure, IEEE Transactions On Plasma Science, 2009; 37(6): 859-865.
38. Tomoyuki Murakami et al., Chemical kinetics and reactive species in atmospheric pressure helium–oxygen plasmas with humid-air impurities, , 2012; 22: 015003.
39. Rajesh Dorai et al., A model for plasma modification of polypropylene using atmospheric pressure discharges, Journal of Physics D: Applied Physics, 2003; 36(6): 666.
40. Vernon Cooray et al., On the NOx production by laboratory electrical discharges and lightning, Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 2009; 71: 1877.
41. Roger Atkinson, Atmospheric chemistry of VOCs and NOx, Atm. Environ., 2000; 43: 2063–2101.
42. Chris Miller et al., Gaseous nitric oxide bactericidal activity retained during intermittent high-dose short duration, 2009; 20: 16–23.
43. Sun, B., Sato, M., and Clements, J.S., Optical study of active species produced by a pulsed streamer corona discharge in water. J. Electrostat., 1997; 39: 189-132.
44. Wenjuan Bian et al., Nitrogen Fixation Into Water by Pulsed High-Voltage Discharge, IEEE Transactions On Plasma Sci., 2009; 37: 211-218.
2. สำนักงานสถิติแห่งชาติ (ประเทศไทย): ทิศทางการทำงานของแรงงานไทย สืบค้นจาก: https://service.nso.go.th/nso/nsopublish/citizen/news/news_lfsdirect.jsp [สืบค้นเมื่อ 13 ตุลาคม 2559].
3. UN News Centre: UN projects world population to reach 8.5 billion by 2030, driven by growth in developing countries. Available from: http//www.un.org/appsnews/story.asp?NewsID=51526#.WBWk4nRGzqA [Accessed 13th October 2016].
4. Solly, E., The influence of electricity on vegetation, Journal of the Horticultural Society (London) 1845; 81-109.
5. S.L. Miller, H.C. Urey, Organic compound synthesis on the primitive earth, Science 1959; 130 (3370): 245-251.
6. S. Edward Law, Agricultural electrostatic spray application: a review of significant research and development during the 20th century, Journal of Electrostatics 2001; 51-52: 25-42.
7. Savostin PW, Magnetic growth relations in plants. Planta 1930; 12:327.
8. Namba K, Sasao A, Shibusawa S, Effect of magnetic field on germination and plant growth. Acta Hortic. 1995; 399: 143-147.
9. Atak C, Danilov V, Yurttas B, Yaln S, Mutlu D, Rzakoulieva A, Effects of magnetic field on soybean (Glycine max L.Merrill) seeds. Com JINR. Dubna 1997; 1-13.
10. Reina FG, Pascual LA, Fundora IA, Influence of a Stationary Magnetic Field on water relations in lettuce Seeds. Part II: Experimental Results. Bioelectromagnetics 2001; 22: 596-602.
11. Amera AMS, Hozayn M, Magntic water technology, a novel tool to increase growth, yield, and chemical constiuents of lentil (Lens esculenta) under greenhouse condition. Amer.-Eurasian J. Agric. Environ. Sci 2010; 7(4):457-462
12. Pietruszewski S, Kania K, Effect of magnetic field on germination and yield of wheat. Int. Agrophys 2010; 24:297-302.
13. Hozayn M, Abd El-Monem AM, Elwia TA, Abdallah MM, Future of magnetic agriculture in arid and semi arid regions (case study). Series A. Agron 2014; 57:197-204.
14. Alexander F., Introduction to Theoretical and Applied Plasma Chemistry, Plasma Chemistry. UK: Cambridge Univ. Press; 2008, 1-11.
15. Shishoo R., Trent JM. Introduction – The potential of plasma technology in the textile industry, Plasma technologies for textiles. USA: Woodhead Publishing Limited and CRC Press LLC; 2002. p. 15-17.
16. Shalom Eliezer, What is Plasma?, The Fourth State of Matter. Second Edition. UK: IOP Publishing Ltd; 2002. p. 22-48.
17. Dechthummarong C., High Voltage Power Supply for Generating Atmospheric Pressure Plasma with Surface Glow Discharge, Thai Journal Of Physics, Series 6, 2010; 211-214.
18. อิทธิพล จักกระโทก และ ชาญชัย เดชธรรมรงค์, อิทธิพลของพลาสมาแรงดันสูงความถี่สูงที่มีผลต่อการปรับสภาพผิวของพอลิเมอร์, การประชุมวิชาการเครือข่ายวิศวกรรมไฟฟ้า มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคล ครั้งที่ 7, 27-29 พฤษภาคม 2558; 1-4.
19. C. Comninellis, A. Kapalka, S. Malato, S.A. Parsons, I. Poulios, D. Mantzavinos, Advanced oxidation processes for water treatment: advances and trends for R&D, J. Chem. Technol. Biotechnol. 2008; 83: 769–776.
20. M. Klavarioti, D. Mantzavinos, D. Kassinos, Removal of residual pharmaceuticals from aqueous systems by advanced oxidation processes, Environ. Int. 2009; 35: 402–417.
21. J.C. Kruithof, P.C. Kamp, B.J. Martijn, UV/H2O2 treatment: a practical solution for organic contaminant control and primary disinfection, Ozone Sci. Eng. 2007; 29: 273–280.
22. R.P. Joshi, S.M. Thagard, Streamer-like electric discharges in water: Part II. Environmental applications, Plasma Chem. Plasma Process. 2013; 33: 17–49.
23. K Takaki et al., Improvements in plant growth rate using underwater discharge, 7th Inter. Conf. on Applied Electrostatics (ICAES-2012), Journal of Physics: Conference 2013: 418, 012140; 1-7.
24. Junichiro Takahata et al., Improvement of growth rate of plants by bubble discharge in water, Japanese Journal of Applied Physics, 2015; 54: 1-6.
25. Marx, E. Deutsches Reichspatent No. 455933, (German Patent).
26. Shaobo Deng et al., Inactivation of Escherichia coli on Almonds Using Non-thermal Plasma, Food Microb. and Safety, 2007; 72(2): M62-M66.
27. Leszek Kordas et al., The Effect of Low-Temperature Plasma on Fungus Colonization of Winter Wheat Grain and Seed Quality, Pol. J. Environ. Stud., 2015; 24(1): 433-438.
28. Pradeep Puligundla et al., Effect of corona discharge plasma jet treatment on decontamination and sprouting of rapeseed (Brassica napus L.) seeds, Food Control, 2017 (Available online 18 July 2016), 71: 376-382.
29. Ruonan Ma et al., Non-thermal plasma-activated water inactivation of food-bornepathogen on fresh produce, Journal of Hazardous Materials, 2015; 300: 643–651.
30. Phumon Sookwong et al., Application of Oxygen-argon Plasma as a Potential Approach of Improving the Nutrition Value of Pre-germinated Brown Rice, Journal of Food and Nutrition Research, 2014; 2(12): 946-951.
31. Natthaporn Khamsen et al., Rice (Oryza sativa L.) Seed Sterilization and Germination Enhancement via Atmospheric Hybrid Non-thermal Discharge Plasma, ACS Applied Mat. and Int., 2016; 8 (30): 19268–19275.
32. Zhuwen Zhou et al., Introduction of a new atmospheric pressure plasma device and application on tomato seeds, Agricultural Sciences, 2011; 2: 23-27.
33. Tibor Stolarik et al., Effect of Low-Temperature Plasma on the Structure of Seeds, Growth and Metabolism of Endogenous Phytohormones in Pea (Pisum sativum L.), 2015; 35: 659–676.
34. Satoshi Kitazaki et al., Plasma induced long-term growth enhancement of Raphanus sativus L. using combinatorial atmospheric air dielectric barrier discharge plasmas, Current Applied Physics, 2014; 14: S14-S153.
35. Khanit Matra, Non-thermal Plasma for Germination Enhancement of Radish Seeds, Procedia Computer Science, 2016; 86: 132–135.
36. Renwu Zhou et al., Effects of Atmospheric-Pressure N2, He, Air, and O2 Microplasmas on Mung Bean Seed Germination and Seedling Growth, Scientific Reports, 2016; 1-11.
37. Hartmut Lange, Vacuum UV Radiation of a Plasma Jet Operated With Rare Gases at Atmospheric Pressure, IEEE Transactions On Plasma Science, 2009; 37(6): 859-865.
38. Tomoyuki Murakami et al., Chemical kinetics and reactive species in atmospheric pressure helium–oxygen plasmas with humid-air impurities, , 2012; 22: 015003.
39. Rajesh Dorai et al., A model for plasma modification of polypropylene using atmospheric pressure discharges, Journal of Physics D: Applied Physics, 2003; 36(6): 666.
40. Vernon Cooray et al., On the NOx production by laboratory electrical discharges and lightning, Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 2009; 71: 1877.
41. Roger Atkinson, Atmospheric chemistry of VOCs and NOx, Atm. Environ., 2000; 43: 2063–2101.
42. Chris Miller et al., Gaseous nitric oxide bactericidal activity retained during intermittent high-dose short duration, 2009; 20: 16–23.
43. Sun, B., Sato, M., and Clements, J.S., Optical study of active species produced by a pulsed streamer corona discharge in water. J. Electrostat., 1997; 39: 189-132.
44. Wenjuan Bian et al., Nitrogen Fixation Into Water by Pulsed High-Voltage Discharge, IEEE Transactions On Plasma Sci., 2009; 37: 211-218.
Downloads
เผยแพร่แล้ว
2017-12-01
How to Cite
เดชธรรมรงค์ ช. (2017). ทัศนมิติแห่งการประยุกต์พลาสมาจากการปล่อยประจุไฟฟ้าในก๊าซและของเหลวเพื่อการเกษตร: ตอนที่ 1 การเสริมสมรรถนะผลิตผลในวัฏจักรชีวิตพืช. วารสารวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลล้านนา, 2(2), 11–23. https://doi.org/10.14456/rmutlengj.2017.9
ฉบับ
บท
บทความรับเชิญ
สำหรับผู้แต่ง (Author)
