1.  หลักการพื้นฐาน  

ศตวรรษที่ 21 เป็นยุคสมัยของนาโนเทคโนโลยี วิทยาการทางนาโนเทคได้ชำแรกแทรกซึมเข้าสู่วงการผลิตในอุตสาหกรรมต่างๆ รวมทั้งการดำรงชีพในชีวิตประจำวันหลายๆด้าน ก่อให้เกิดการปฏิวัติอุตสาหกรรมโลกครั้งใหม่ขึ้นอีกครั้งหนึ่ง

เทคโนโลยีนาโนเริ่มมีการพัฒนานำมาประยุกต์ใช้กับการผลิตสินค้าในระยะใกล้ไม่กี่สิบปีที่ผ่านมานี้เอง ในปี ค.ศ. 1990 เพิ่งจะได้มีการจัดประชุมว่าด้วยนาโนเทคโนโลยีโลกเป็นครั้งแรก ประเทศจีนก็ได้มีการวิจัยพัฒนาเทคโนโลยีในระยะใกล้สิบกว่าปีมานี้เอง ได้มีการจัดตั้ง ศูนย์กลางวิจัยนาโนเทคโนโลยีขึ้นที่ ซ่างห่าย (เซี่ยงไฮ้) ไป่จิง (ปักกิ่ง) ได้ประสบความสำเร็จในการนำมาประยุกต์ใช้งานทางด้าน การแพทย์ การเกษตรและทางชีวภาพจำนวนหนึ่ง ส่วนการนำเอาเทคโนโลยีนาโนมาใช้กับการประมง เพาะเลี้ยงสัตว์น้ำนั้น เพิ่งจะเปิดศักราชใหม่ 3 – 4 ปีที่ผ่านมานี่เอง และเป็นการการเริ่มต้นจากหน่วยงานนอกวงการที่ไม่ได้มีความสัมพันธ์กับการประมงเลย จึงทำให้การรับรู้ถึงผลงานที่เป็นประโยชน์ต่อวงการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำเป็นไปไม่กว้างขวางฮือฮาเท่าที่ควร ทั้งๆที่เป็นประโยชน์ต่อการเลี้ยงกุ้ง ปู ปลา ตลอดจนสัตว์น้ำทุกชนิดทุกประเภท

ประเทศจีนได้ทำการผลิตวัสดุนาโนในเชิงพาณิชย์-อุตสาหกรรมได้กว่าร้อยชนิด อันวัสดุเหล่านี้ในสภาพปกติธรรมดานั้นไม่มีคุณสมบัติที่โดดเด่นและไม่มีศักยภาพทางพลังงานเกิดขึ้น ในศตวรรษที่แล้ว (19) ปีที่ 60 ได้มีการค้นพบรังสี เลเซอร์ และได้นำมาประยุกต์ใช้งานเป็นผลิตภัณฑ์ใหม่หลายรูปแบบ ต่อมาก็ได้ค้นพบเทคโนโลยี ไมโครเทคโนโลยี ซึ่งก็ทำให้เกิดผลิตภัณฑ์ใหม่ๆขึ้นอีกหลายชนิดเช่นกัน แต่การค้นพบวิยาการทั้งสองชนิดนี้ วงการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำไม่ได้รับอานิสงส์ร่วมด้วยแต่อย่างใด

ปัจจุบันได้มีปรากฏการณ์ที่เลวร้ายขึ้นต่อสภาพแวดล้อมมากขึ้นเรื่อยๆ เช่นมลภาวะแวดล้อมทางน้ำ น้ำดื่มน้ำใช้ปนเปื้อนกลายเป็นน้ำที่เสื่อมสภาพ (น้ำตาย) การใช้อุปกรณ์ต่างๆดั้งเดิมไม่สามารถแก้ไขคลี่คลายปัญหาที่เกิดขึ้นได้อย่างมีประสิทธิภาพอีกต่อไป  และยิ่งนับวันจะไม่มีความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจมากขึ้น นักวิทยาศาสตร์บางท่านกล่าวว่า หนทางในการแก้ปัญหามลภาวะของโลกนั้น หนทางสุดท้ายน่าจะเป็นเทคโนโลยีนาโนเป็นแน่แท้
 
ปัจจุบันการประดิษฐ์คิดค้นวัตถุใหม่ วัสดุใหม่ๆที่ประสบความสำเร็จอย่างรวดเร็วมักจะอาศัยเทคโนโลยีนาโนเป็นบนพื้นฐานของ โมเลกุล-อะตอม เป็นแนวทางในการวิจัยคิดค้น จากการเคลื่อนย้ายโมเลกุลจัดตั้งเป็นกลุ่มวัสดุชนิดใหม่ขึ้นมา นอกจากนั้นยังใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อให้มีการเปลี่ยนแปลงทางโครงสร้างของสสารอีกมากมาย

น้ำที่มีคุณภาพดี ต้องเป็นน้ำที่มีโครงสร้างการเกาะเกี่ยวของกลุ่มที่มีจำนวนโมเลกุลน้อยๆ (5 – 7 โมเลกุล) ซึ่งในธรรมชาติมีไม่มากนัก น้ำที่อยู่ในลักษณะเป็นกลุ่มเล็กๆที่มีโมเลกุลจำนวนยิ่งน้อยก็ยิ่งมีประสิทธิภาพในการทำละลาย และมีพลังทางการผลัดเปลี่ยนทดแทนทางชีวภาค (Metabolism) ได้เข้มข้นขึ้น สามารถนำสารอาหาร – สิ่งปฏิกูลผ่านเข้าออกผนังเนื้อเยื่อเซลล์ได้เป็นอย่างดี จัดเป็นพาหะขนส่งนำพาและถ่ายเทที่ดียิ่ง ดังนั้น กลุ่มน้ำที่มีจำนวนโมเลกุลน้อยๆจึงเป็นน้ำที่มีคุณค่าในทางชีวภาคของเซลล์พืชและสัตว์มากที่สุด  

สืบเนื่องจากความเสื่อมทรามของภาวะแวดล้อม ทำให้เกิดมลพิษทั้งทางด้านอากาศและน้ำขึ้น น้ำซึ่งจำเดิมมีโครงสร้างการเกาะกลุ่มรวมกันด้วยจำนวนโมเลกุลน้อยๆในหนึ่งกลุ่ม (5 – 7 โมเลกุลในหนึ่งCluster) ก็กลับกลายเป็นกลุ่มน้ำที่มีขนาดใหญ่ขึ้น (30 – 40 โมเลกุล) ซึ่งเรียกได้ว่า เป็นน้ำ ชราภาพ เป็นน้ำที่เสื่อมคุณภาพทางชีวภาพไปแล้ว โครงสร้างก็เปลี่ยนรูปผิดไปจากเดิม ศักยภาพก็ลดลง เรียกได้ว่าเป็นน้ำที่มีอาการ ป่วย การดื่มกินน้ำชนิดนี้จะทำให้ภูมิต้านทานของสัตว์และคนลดน้อยลง สารละลายภายในร่างกายผันแปรเปลี่ยนค่อนไปทางกรดเพิ่มมากขึ้น ทำให้ภูมิคุ้มกันต่อเชื้อจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรคต่ำลงๆ กิจกรรมของเซลล์เนือยเฉื่อยกำลังลง กุ้ง ปลา สัตว์น้ำที่เพาะเลี้ยงจึงเป็นโรคง่าย แม้จะได้รับยารักษาก็ยากที่จะเยี่ยวยาให้หายฟื้นคืนดีได้  กล่าวได้ว่าน้ำนั้นเสมือนมีความทรงจำคล้ายคลึงกับสิ่งมีชีวิต กระแสคลื่นแม่เหล็กที่ทะลวงผ่านมวลน้ำ ทำให้ความถี่กระแสคลื่นที่คงอยู่ (เปรียบได้ดั่งพิมพ์เขียว) เกิดการเปลี่ยนแปลงไป น้ำที่แปดเปื้อนจากมลภาวะต่างๆ แม้จะได้รับการบำบัดด้วยกรรมวิธีเชิงกลทางกายภาพ ทางเคมี หรือทางจุลชีพ สามารถขจัดสิ่งแปดเปื้อนออกไปได้ก็ตาม แต่ความทรงจำจากมลภาวะนั้นไม่สามารถลบเลือนให้หมดไปได้ ยังคงสภาพที่เป็นอยู่ นั่นก็คือยังคงเป็นน้ำที่ประกอบด้วยโมเลกุลจำนวนมากที่เป็นกลุ่มใหญ่เท่าเดิม ถึงแม้จะเป็นน้ำสะอาดบริสุทธิ์ก็ตาม มันก็ยังคงเป็นกลุ่มน้ำที่มีขนาดใหญ่โตอยู่นั่นเอง ดังนั้นน้ำที่สะอาดบริสุทธิ์จึงหาใช่น้ำที่ดีดังที่เข้าใจไม่                                                                        

การทำให้น้ำกลับฟื้นคืนสู่สภาพที่มีขนาดเล็กดั้งเดิมก่อนเก่า ต้องอาศัยเครื่องมือ Nuclear magnetic resonance วัดขนาดความกว้างของช่วงคลื่น ซึ่งต้องมีขนาดน้อยกว่า 100H2 น้ำนั้นจึงจะเป็นกลุ่มน้ำเล็กที่มีจำนวน 6 – 8 โมเลกุล ซึ่งเป็นน้ำที่มีศักยภาพทางโภชนาการ นั่นก็คือ เป็นตัวทำละลายได้ดี แทรกซึมง่าย มีการแพร่กระจายที่ดี ผลัดเปลี่ยนทดแทน (เมตทาโบลิซึ่ม) ได้รวดเร็ว มีแรงลอยตัว และสะอาดจึงจะนับเป็นน้ำที่ดีในอุดมคติ
 
ทำอย่างไรจึงจะทำให้กลุ่มน้ำมีขนาดเล็กลง? วิธีการที่ใช้ทั่วไปก็คือ

• ใช้คลื่นรังสี ฟาร์-อินฟราเรด
• คลื่นเสียง อูลตรา (ซาวด์)
• สนามไฟฟ้า
• สนามแม่เหล็ก
• วิธีที่กล่าวข้างต้นทั้งหมดร่วมกัน

มีแร่ธาตุบางชนิด ในสถานะปกติธรรมดาที่ไม่มีศักยภาพทางพลังงาน เมื่อถูกทำมีขนาดเล็กลงในระดับนาโนเมตร จะสามารถปลดปล่อยคลื่นพลังงาน ฟาร์-อินฟราเรด ออกมาอย่างต่อเนื่อง ช่วงคลื่นอยู่ที่ระดับ 70H2 ซึ่งจะทำให้โมเลกุลของน้ำหลุดออกจากกัน ลดจำนวนลงเหลือ 6-8 โมเลกุล Ph อยู่ที่ระดับ 7.4 ORP ก็ลดต่ำลง H2 ยิ่งเล็กเท่าไรพลังงานของน้ำนั้นก็ยิ่งเข้มข้นมากขึ้น พลังการทำละลาย พลังของการแทรกซึม พลังของการผลัดเปลี่ยนทดแทน (Metabolism) ก็ยิ่งเข้มข้นมากขึ้น การระบายขับถ่ายสิ่งปฏิกูลของเสียก็เพิ่มอัตราเร็วขึ้น

2. ตัวอย่างการใช้งาน

ปัจจุบันต่างประเทศรวมทั้งประเทศจีนได้นำเอาเทคโนโลยีนาโนมาประยุกต์ใช้งานด้านการประมงเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ การเกษตรและอนุรักษ์สิ่งแวดล้อมที่ปรากฏเห็นผลเด่นชัดมีดังต่อไปนี้ :

(1) การบำบัดน้ำเสียจากน้ำใช้ในชีวิตประจำวัน เมือง กุ้ยโจว (贵州) มณฑล หูหนาน (湖南) ได้ก่อสร้างโรงบำบัดน้ำเสียจากน้ำใช้ สามารถลดค่าใช้จ่ายด้านต่างๆลงได้ครึ่งหนึ่งจากปกติ ลดค่าพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ลงกึ่งหนึ่ง และลดพื้นที่โรงงานได้ค่อนครึ่งของโรงงานทั่วไป

(2) การใช้วัสดุนาโนในการประมง เพาะเลี้ยงสัตว์น้ำจำพวก กุ้ง ปู ปลา เต่า และตะพาบน้ำ

ผลิตภัณฑ์ตัวหนึ่งที่มีชื่อทางการค้าว่า นาโน 863 ที่บริษัทก้าวหน้าไฮเทคแห่งหนึ่งในเมือง หนานชาง (南昌市) มณฑล เจียงซี (江西) ได้ทำการผลิตจำหน่ายทั่วประเทศจีนในขณะนี้ เกษตรกรผู้เลี้ยงกุ้งในมณฑลกว่างซี (广西 / กวางสี) ได้นำไปใช้ในบ่อกุ้งกันแทบทั่วพื้นที่ทั้งมณฑล ทำให้ลดการเปลี่ยนถ่ายน้ำลงครึ่งหนึ่ง คุณภาพน้ำดี สีใส กุ้งที่เลี้ยงไม่ใคร่เกิดโรค ผลผลิตกุ้งเพิ่มกว่า 20 % ขึ้นไป บ่อเลี้ยงเต่า ตะพาบน้ำที่เมืองหนานชาง ใช้นาโน 863 ในบ่อเลี้ยงโดยไม่มีการทำความอบอุ่นในหน้าหนาว การเจริญเติบโตเป็นไปโดยไม่ชะงักงัน ในเวลา 1 ปี โตได้น้ำหนักถึง 1 กิโลกรัม ซึ่งถือว่าดีเอามากๆ  ผลจากการนำนาโน 863 ไปใช้ในบ่อเลี้ยงกุ้งที่มหานครซ่างห่าย (上海 / เซี่ยงไฮ้) โดยไม่มีการเปลี่ยนถ่ายน้ำ และไม่มีการตีน้ำเลยเป็นเวลาถึง 6 เดือน กุ้งมีการเจริญเติบโตดี และไม่มีการติดเชื้อเป็นโรคแต่อย่างใด ในประเทศญี่ปุ่น ได้นำวัสดุนาโน และ วัสดุไมโคร เป็นแร่ภูเขาไฟชนิดหนึ่งมีคุณสมบัติดังเช่นวัสดุนาโนที่มีชื่อเรียกว่า ซีถู่  (稀土  / Rare Earth Element) มาใช้ในบ่อเลี้ยงปลา เลี้ยงกุ้งมาเนิ่นนานแล้ว

(3) ใช้บำบัดน้ำที่เป็นแหล่งน้ำกินน้ำใช้

ญี่ปุ่นใช้วัสดุนาโนควบร่วมกับเชื้อจุลินทรีย์ วางรายกระจายกันในทะเลสาบ ผีผา (琵琶) เป็นการบำบัดน้ำในทะเลสาบให้ดีขึ้น รัฐบาลเมือง ซูเจา (苏州) ประเทศจีนก็ได้นำหลักการดังกล่าวไปทดลองใช้กับแหล่งน้ำบางพื้นที่ ปรากฏผลที่ดีสอดคล้องกันกับผลของญี่ปุ่น ในระยะเวลา 1 เดือน กลิ่นเหม็นได้จางหายไป ปริมาณของ NH3-N ที่วัดได้ 7 x 10-6 ลดลงเหลือ 0.5 x 10-6 ไม่มีการถ่ายเทน้ำ ไม่มีการเติม ออกซิเจน และไม่เกิดการแปดเปื้อนครั้งที่สอง สำนักงานกีฎะ ในเมือง ซ่างห่าย (เซี่ยงไฮ้) นำเอาวัสดุนาโน (นาโน 863) ใส่ลงในบ่อเลี้ยงปลาขนาดพื้นที่ 30 ตารางเมตร ปล่อยปลาสวยงามลงไปเลี้ยงร่วม 40 ตัว โดยไม่ได้ทำการเปลี่ยนถ่ายน้ำ ไม่มีการเติมออกซิเจน และไม่ได้ทำความสะอาดเลยเป็นเวลาร่วม 6 เดือน ให้อาหารตามปกติ ปรากฏว่าปริมาณ NH3-N ลดจาก 0.5 x 10-6เหลือ 0.25 x 10-6

(4) ใช้วัสดุนาโนที่ปลดปล่อยประจุลบลงในบ่อเลี้ยงปลา สามารถยกระดับปริมาณของออกซิเจน ปรับระดับ pH และอัตราเลี้ยงรอดสูงขึ้น โดยไม่มีการเติมออกซิเจน น้ำไม่มีการไหลเวียน และไม่เปลี่ยนถ่ายน้ำเลยก็เลี้ยงปลาเติบโตได้ดี 

3.  บทสรุป

 การนำวัสดุนาโนมาใช้ในวงการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำในช่วง 2-3 ปีที่ผ่านมา จากผลการสำรวจสังเกตุพบว่า

• วัสดุนาโนเป็นเรื่องใหม่ที่ยังมีผู้คนเข้าใจกันน้อย เปรียบเสมือนคนหน้าใหม่ที่ยังไม่มีใครรู้จัก การนำเสนอเพื่อการใช้งานคงต้องเริ่มนับจากเลข ศูนย์ ต้องอาศัยเวลาสักระยะหนึ่งผู้คนจึงจะค้นพบและเข้าใจวิทยาการของโลกใหม่
• การนำเอาเทคโนโลยีนาโนมาประยุกต์ใช้งานทางการประมงเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ หรือทางการเกษตรเป็นเรื่องที่ห่างไกลจากการคาดคิด แต่เป็นเรื่องที่น่าค้นคว้าติดตามผล เป็นเรื่องที่ต้องใช้กำลังสนับสนุนจากภาครัฐและองค์กรที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิด
• การนำเอาวัสดุนาโนมาใช้งานด้านการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ ก่อให้เกิดคำถามตามมาจำนวนมาก เพราะเป็นเรื่องใหม่ที่ยังไม่เคยปรากฏมาก่อน เนื่องจากเป็นเรื่องที่ขัดกับความรู้สึกที่ฝังใจจากการเรียนรู้เข้าใจมาตลอด
• การนำเอาวัสดุนาโนมาประยุกต์ใช้งานการประมง ทำให้ลดขนาดของอุปกรณ์และเทคนิคที่มีขนาดใหญ่และซับซ้อนลงได้จำนวนมาก สามารถการใช้พลังงานไฟฟ้า ประหยัดค่าใช้จ่ายต่างๆ อย่างเช่น เครื่องเติมโอโซน เครื่องกำเนิดรังสีอินฟราเรดที่ใช้ฆ่าเชื้อโรค เครื่องแยกโปรตีน หรือเชื้อจุลินทรีย์ ซึ่งสามารถลดปริมาณการใช้ลงได้ หรืออาจยกเลิกไปเลยก็ได้ วัสดุนาโนสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของอาหารที่ใช้เลี้ยงจนถึงขั้นไม่จำเป็นนต้องใช้ยาป้องกันเลยก็เป็นได้ 
• นักวิทยาศาสตร์ที่ทำการวิจัย นาโนต่างง่วนและทุ่มเทการวิจัยในโครงการใหญ่ๆที่ให้ผลตอบแทนจูงใจมหาศาลมากกว่ามานั่งวิจัยใช้งานทางด้านการประมงและการเกษตร

อย่างเช่นวิจัยท่อคาร์บอนที่ใช้แก้ปํญหาการสะสมของไฮโดรเจน ซึ่งถ้าเป็นผลสำเร็จ ต่อไปรถยนต์ก็ไม่ต้องใช้น้ำมันเป็นเชื้อเพลิงอีกต่อไป หรือไม่ก็การวิจัยการผลิตเลือดเทียม หรือแค๊ปซูลยาชีวภาพในการรักษาโรคมะเร็งเป็นต้น ดังนั้นการวิจัยนำนาโนเทคมาใช้งานด้านการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำก็คงต้องอาศัยนักวิชาการด้านการประมงช่วยผลักดันออกเรี่ยวออกแรงช่วยกันเองนั่นแล

จากบทความที่ตีพิมพ์ใน《เศรษฐกิจการประมงประเทศจีน》(中国渔业经济)
ฉบับที่ 2 ปี 2003
 เขียนโดย ติงหย่งเหลียง (丁永良)
ผู้อำนวยการสำนักงานวิจัยการประมงและเครื่องมือประกอบการเลี้ยงสัตว์น้ำซ่างห่าย (上海) ประเทศจีน