ทั้งการผลิตและการกำจัดกระดาษล้วนมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอย่างมาก โรงงานผลิตกระดาษเป็นแหล่งกำเนิดมลพิษที่สำคัญ กระดาษใช้แล้วเป็นส่วนประกอบสำคัญถึงราว 40% ของขยะในหลุมกลบฝัง แม้กระทั่งกระดาษรีไซเคิลก็ทำให้เกิดมลพิษจากกระบวนการเอาหมึกออก นอกจากนี้ยังเป็นสาเหตุสำคัญของการตัดไม้ทำลายป่า ในสหรัฐอเมริกาหนึ่งในสามของการตัดไม้ทั้งหมดถูกใช้ทำกระดาษและกระดาษแข็ง
นักวิจัยที่มหาวิทยาลัยซานตงและมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียรีเวอร์ไซด์ (UCR) ได้คิดค้นกระดาษชนิดใหม่ที่ใช้พิมพ์ด้วยแสงและพิมพ์ซ้ำได้ นั่นหมายถึงว่าการใช้กระดาษจะลดลงอย่างมาก กระดาษชนิดใหม่นี้จะมีส่วนช่วยในการลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากการใช้กระดาษลงได้มาก
“สิ่งสำคัญที่สุดในงานของเราคือการพัฒนากระดาษชนิดใหม่ที่พิมพ์ได้ด้วยแสงซึ่งจะมองเห็นและรู้สึกเหมือนกับกระดาษธรรมดาทั่วไป แต่สามารถพิมพ์และลบออกซ้ำๆได้โดยไม่ต้องใช้หมึกเลย” Yadong Yin นักเคมีจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียรีเวอร์ไซด์กล่าว “งานของเราจะมีคุณประโยชน์ต่อเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อมสำหรับสังคมสมัยใหม่อย่างมาก”
นักวิจัยได้พยายามเสาะหาทางเลือกที่ไม่ต้องใช้กระดาษครั้งเดียวแล้วทิ้ง แนวทางหนึ่งที่เป็นไปได้คือการใช้คุณสมบัติการเปลี่ยนสีของสารเคมีที่เรียกว่า Redox Dyes ที่เมื่อได้รับแสงจะเกิดปฏิกิริยาแล้วทำให้สีเปลี่ยนไป ถึงแม้ว่าในอดีตแนวทางนี้ต้องเผชิญกับปัญหาหลายอย่าง เช่น การเคลือบสารบนกระดาษทำได้ยาก ต้นทุนสูง มีพิษ ไม่คงทนและใช้ซ้ำได้น้อย
แต่กระดาษที่พัฒนาขึ้นตามงานวิจัยใหม่นี้ได้มีการปรับปรุงแก้ไขทุกปัญหา นำมาซึ่งเทคโนโลยีที่สามารถประยุกต์ใช้งานได้
“เราเชื่อว่ากระดาษที่พิมพ์ซ้ำได้นี้สามารถนำไปประยุกต์ใช้งานเกี่ยวกับการบันทึกและอ่านแบบชั่วคราว เช่น หนังสือพิมพ์ นิตยสาร แผ่นโฆษณา และอีกหลายอย่าง” Yin กล่าว
สารที่ใช้เคลือบบนผิวกระดาษประกอบด้วยอนุภาคนาโน 2 ชนิด คือ สีปรัสเซียนบลู (Prussian blue) ซึ่งมีราคาถูก ไม่มีพิษ และเมื่อได้รับอิเลคตรอนจะเปลี่ยนเป็นไม่มีสี อีกอย่างหนึ่งคือไททาเนียมไดออกไซด์ (TiO2) ซึ่งเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเคมีเมื่อถูกกระตุ้นด้วยแสง UV
เมื่ออนุภาคนาโนของสีปรัสเซียนบลูกับไททาเนียมไดออกไซด์ถูกผสมอย่างเท่าๆกัน แล้วนำไปเคลือบผิวกระดาษ กระดาษที่ยังไม่ได้พิมพ์จะมีสีน้ำเงิน เมื่อจะพิมพ์ข้อความหรือรูปภาพ กระดาษจะถูกทำให้สัมผัสกับแสงซึ่งจะไปกระตุ้นไททาเนียมไดออกไซด์ให้ปล่อยอิเลคตรอนไปที่ปรัสเซียนบลูที่อยู่ติดกัน ทำให้ปรัสเซียนบลูเปลี่ยนจากสีน้ำเงินเป็นไม่มีสี
เนื่องจากการอ่านข้อความสีน้ำเงินบนพื้นหลังที่ไม่มีสีจะง่ายกว่าการอ่านข้อความที่ไม่มีสีบนพื้นหลังสีน้ำเงิน ดังนั้นการพิมพ์ด้วยแสงจึงเป็นการพิมพ์พื้นหลังให้ไม่มีสีแทนที่จะเป็นการพิมพ์ข้อความ (ถึงแม้ว่าจะพิมพ์ในทางกลับกันให้แสดงข้อความที่ไม่มีสีบนพื้นหลังสีน้ำเงินได้เช่นกันก็ตาม) ส่วนสีอื่นนอกจากสีน้ำเงินก็สามารถทำได้โดยการใช้สารที่คล้ายกับปรัสเซียนบลูแต่ให้สีอื่นๆ
เมื่อพิมพ์แล้วกระดาษจะยังคงสภาพความคมชัดอยู่ได้อย่างน้อย 5 วัน แล้วค่อยๆกลับคืนเป็นสีน้ำเงินอย่างช้าๆ ผ่านทางปฏิกิริยาออกซิเดชันภายใต้สภาพแวดล้อมปกติ หากต้องการลบออกโดยเร็วก็สามารถทำได้โดยการให้ความร้อนกับกระดาษนานราว 10 นาทีก็จะกลับเป็นสีน้ำเงินอย่างเดิม
กระดาษพิมพ์ด้วยแสงนี้จริงๆแล้วจะมีราคาใกล้เคียงกับกระดาษธรรมดา เนื่องจากวัสดุที่ใช้เคลือบมีราคาถูก ต้นทุนในการเคลือบก็ไม่สูงเพราะทำได้ง่ายด้วยการแช่หรือสเปรย์ นอกจากนี้การพิมพ์ยังจะมีราคาถูกกว่าเพราะไม่ต้องใช้หมึกพิมพ์ แต่ที่สำคัญที่สุดคือการที่สามารถใช้พิมพ์ซ้ำมากกว่า 80 ครั้ง ที่จะส่งผลให้ต้นทุนโดยรวมลดต่ำลงอย่างมาก
“ขั้นต่อไปคือการสร้างเครื่องพิมพ์เลเซอร์ที่จะมาทำงานร่วมกับกระดาษชนิดใหม่นี้เพื่อทำให้การพิมพ์เร็วขึ้น” Yin กล่าว “และเรายังจะมองหาวิธีที่เหมาะสมสำหรับการพิมพ์แบบครบทุกสีอีกด้วย”
ข้อมูลและภาพจาก ucr, phys.org