แนวทางการลดการปลดปล่อยคาร์บอน

 การใช้เทคโนโลยี

แนวทางการจัดการการปลดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ มีหลากหลายรูปแบบ หนึ่งในนั้นคือ การดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ โดยมีวัตถุประสงค์หลักเพื่อลดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เป็นส่วนใหญ่ของก๊าซเรือนกระจก ซึ่งเป็นสาเหตุหลักของ ภาวะโลกร้อน โดยการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ เป็นการดึง แยก หรือดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ออกก่อนกระบวนการเผาไหม้ หรือก่อนการปลดปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อม

  1. เทคโนโลยีดักจับคาร์บอนไดออกไซด์

ปัจจุบัน มีการนำเทคโนโลยีเข้ามามีบทบาทสำคัญ ในการช่วยดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ที่แหล่งต้นกำเนิด โดยแหล่งกำเนิดยุคปัจจุบันมีด้วยการ 2 แบบ คือ

แบบที่ 1 แบบเคลื่อนที่  เป็นการปลดปล่อยจากการสันดาปในรถยนต์ จากเชื้อเพลิงฟอสซิลอย่างน้ำมัน พบในรถยนต์ และจักรยานยนต์

แบบที่ 2 แบบไม่เคลื่อนที่ เป็นแหล่งกำเนิดและปลดปล่อยขนาดใหญ่ เช่น โรงไฟฟ้าพลังงานฟอสซิล โรงงานอุตสาหกรรมที่ใช้พลังงานความร้อน ส่วนใหญ่จะเกิดจากอุปกรณ์ที่ใช้ในการเผาไหม้แบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลักๆ ตามความหมายขององค์การพิทักษ์ สิ่งแวดล้อมของสหรัฐอเมริกา (US.EPA) ได้แก่ ประเภทที่ 1 เตาเผาเฉพาะ (Incineration) ประเภทที่ 2 หม้อไอน้ำและเตาอุตสาหกรรม (Boiler and Industrial Furnace) (ต่อไป ผู้เขียนใช้คำว่า “BIFs”แทน ซึ่งในปัจจุบันมีแนวทางในการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์  สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทใหญ่  โดยการแบ่งแต่ละประเภทขึ้นอยู่กับตำแหน่งที่ทำการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (Zhien Zhang al., 2018)

– ประเภทที่ 1 การดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ก่อนการเผาไหม้

เป็นการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ก่อนเข้ากระบวนการการเผาไหม้ซึ่งเป็นกระบวนการที่ช่วยลดการปลดปล่อยที่แหล่งต้นกำเนิด โดยส่วนใหญ่แล้วระบบนี้จะมีการปลดปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกมาน้อยที่สุดเนื่องจากมีการดึงคาร์บอนออกจากระบบ ก่อนการเผาไหม้

ภาพที่ 1 โครงสร้างกระบวนการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ก่อนการเผาไหม้

– ประเภทที่ 3 การดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์หลังการเผาไหม้

เป็นการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ขั้นตอนสุดท้ายก่อนปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศ แต่ปัญหาที่พบ คือจะมีปริมาณ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ เหลือออกมามาก ต้องใช้ระบบการดักจับที่ต้องหลายขั้นตอน หรือมีประสิทธิภาพสูงสำหรับการบำบัดอากาศ ร่วมกับการดักจับ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ในเวลาเดียวกัน

ภาพที่ 3 โครงสร้างกระบวนการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์หลังการเผาไหม้

  1. ประเภทเทคโนโลยีการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์

        การดักจับทุกวันนี้มีเทคโนโลยีที่หลากหลายมาก แต่โดยส่วนใหญ่แล้วจะมีการแบ่งตาม “ลักษณะของตัวกลาง” ที่ใช้ในการดักจับเราสามารถแบ่งออกมาได้  4 แบบ ดังนี้

          รูปแบบการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์

จากการศึกษาสามารถแบ่งประเภทการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้ 4 แบบ ดังนี้

  1. การดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์แบบกายภาพ

เป็นการใช้หลักการกายภาพโดยการใช้ของแข็ง หรือ ของเหลวจำพวกน้ำ ในกการดักจับ เช่น การปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ผ่านเข้าสู่ของแข็ง หรือการปล่อยผ่านเข้าสู่ของเหลว เพื่อใช้ในการดูดซึม((Adsorption) หรือดูดซับ (absorbent)

ยกตัวอย่าง การดูดซับด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยถ่านกัมมันต์ร่วมกับน้ำ    โดยงานวิจัยได้มีการศึกษาการดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยถ่านกัมมันต์ร่วมกับน้ำ โดยการใช้ถ่านกัมมันต์ในการเพิ่มประสิทธิภาพการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ พบว่า สามารถดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ คิดเป็น 99.37 % เนื่องจากประสิทธิภาพรูพรุนบนถ่านกัมมันต์ร่วมกับน้ำ และสามารถฟื้นสภาพถ่านกัมมันต์กลับมาใช้ใหม่ได้อีกครั้งหนึ่ง(จีระศักดิ์ เพ็งคุณ, 2557)

ภาพที่ 4 แบบจำลองโครงสร้างภายการใช้ถ่านกัมมันต์ดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ที่มา: http://www.electron.rmutphysics.com/news/index.php?option=com_content&task=view&id=1606&Itemid=9

  1. การดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์แบบทางเคมี

เป็นการใช้หลักการเคมีในการดักจับ โดยหลักการนี้ส่วนใหญ่จะใช้หลักการ ดักจับแบบเปียก (wet scrubber) เป็นการปล่อยอากาศลอยขึ้น แล้วใช้การสเปรย์สารละลายจากข้างบน แล้วให้อากาศวิ่งชนของเหลวแล้วเกิดปฏิกิริยาการดักจับทางเคมี  หรือมีการเติม ตัวกลาง (Packing) สำหรับชลอให้อากาศไหลช้าลงเพิ่มประสิทธิภาพการดักจับในนานยิ่งขึ้น และยังช่วยเป็นการบำบัดฝุ่นออกก่อนปล่อยสู่สิ่งแวดล้อม และสารที่ผ่านการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์กับฝุ่น จะถูกส่งเข้าสู่ระบบบำบัดน้ำเสียต่อไป

ภาพที่ 5 กระบวนการดักจับแบบเปียก (wet scrubber)
ที่มา: https://www.thaibiomedia.com/content/6053/wetscrubber

กรณีศึกษาเป็นการศึกษาการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากปล่องไอเสียของโรงไฟฟ้าถ่านหินใหม่ขนาด 800 MW ของตามแผนประเทศไทย แผน PDP2010 และโรงไฟฟ้าถ่านหินลิกไนต์ที่มีอยู่เดิมกำลังผลิต 300 MW โดยใช้สารเอมีน 3 ชนิด คือ โมโนเอทานอลเอมีน ไดเอทานอลเอมีนและเมททิลเอทานอลเอมีน ประสิทธิภาพการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สามารถดักจับได้90%  แต่ประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าลดลง โดยการผลิตที่กำลัง 800MW จะลงเหลือ 704.58 – 716.10 MW และกำลังผลิต 300MW จะลดลงเหลือ 219.97 MW สาเหตุที่ประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าลดลง เนื่องจากการนำไอน้ำจาก Steam Turbine  เพื่อนำความร้อนมาใช้กันสารเอมีนในหอ Stripper หรือหอดักจับแบบเปียก ทำให้ต้องเพิ่มต้นทุนการผลิตไฟฟ้า 38 – 45% โดยการเพิ่มกำลังการผลิตเพื่อชดเชยพลังงานความร้อนที่สูญเสียไปจากการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (จิรนันท์ จริงจิตร และ จุลละพงษ์ จุลละโพธิ, 2556)

  1. การดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์แบบทางชีวภาพ

เป็นการใช้สิ่งมีชีวิตในการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์โดยส่วนใหญ่ใช้พืชเป็นหลัก เนื่องจากต้องอาศัยหลักการสังเคราะห์แสง (photosynthesis) เพราะพืชจำเป็นต้องใช้คาร์บอนไดออกไซด์ในการเจริญเติมโตอยู่แล้วจึงนี้ยมนำมาใช้ในกระการกักเก็บก๊าซคาร์บอน

ภาพที่ 6 กระบวนการสังเคราะห์แสงของพืช
ที่มา: https://il.mahidol.ac.th/e-media/science4/plant/teacher.htm

โดยกระบวนการนี้ส่วนใหญ่ในพืชน้ำจะใช้วาหร่ายในการดักจับ เพราะจะมีการนำสาหร่ายมาใช้ประโยชน์ในการทำกระบวนการย้อนกลับ สำหรับผลิตน้ำมัน โดยมีงานของ Rachmat Boedisantoso ได้ใช้ สาหร่าย Phylum Chlorophyta ในการการดูดซึมก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์   ผลการศึกษาพบว่า แบบไม่เติมอากาศดูดซึมได้ดีที่สุด และการเติมธาตุอาหารยูเรียช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้ดีที่สุด โดยสามรถดูดซึมได้ถึง 4.87 มก. / วัน โดยสังเกตได้จากการเปรียบเทียบกราฟภาพที่ 7 และภาพที่ 8 (Rachmat Boedisantoso al, 2014)

ภาพที่ 7 ประสิทธิภาพการดักจับชีวภาพแบบไม่เติมอากาศ ที่มา: Rachmat Boedisantoso al, 2014

ภาพที่ 8 ประสิทธิภาพการดักจับชีวภาพแบบเติมอากาศ ที่มา: Rachmat Boedisantoso al, 2014

  1. การดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์แบบผสมผสาน

เป็นหลักการผสมผสานจากหลักการทั้ง 3 แบบก่อนหน้านี้  โดยหลักการที่นำแสดงเป็นหลักการที่เกี่ยวข้องกับงานวิจัยโดยใช้หลักการปฏิกรณ์แก๊สฟองอากาศ (bubble column scrubber) เป็นหลักการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ โดยเมื่อปล่อยอากาศเสียเข้าสู่ของเหลว และของเหลวเป็นสารละลายเพื่อช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์  (Degaleesan & Dudukovic, 1998) หลักการนี้สามารถใช้งานการดักจับได้ 2 แบบ ได้แก่ (1)แบบต่อเนื่อง และ (2)แบบทีละเท โดยความแตกต่างขึ้นอยู่กับความต้องการของโรงงานอุตสาหกรรม (Pao-Chi Chen, 2012)

ภาพที่ 9 หลักการปฏิกรณ์แก๊สฟองอากาศ (bubble column scrubber)
ที่มา: http://www.chemical-equipments.com/absorber

การปรับเปลี่ยนพฤติกรรม

การปรับเปลี่ยนพฤติกรรมเป็นสิ่งสำคัญที่จะช่วยลดโลกร้อน เรื่องที่ใกล้ตัวและทำได้ง่ายที่สุด คือ การทานข้าวให้หมดจาน ดื่มน้ำให้หมดแก้ว ใช้ไฟฟ้าและน้ำอย่างรู้คุณค่า โดยการปรับเปลี่ยนพฤติกรรมเป็นการลงทุนน้อยแต่ผลที่ตามมามีผลที่ตามมาสูง แม้ว่าจะลงทุนปรับเปลี่ยนด้านเทคโนโลยีมหาศาลแต่หากว่าพฤติกรรมยังคงเป็นเช่นเดิม (ในเชิงการใช้ทรัพยากรอย่างสิ้นเปลือง) ก็จะส่งผลให้ยังสร้างปัญหาสิ่งแวดล้อมอยู่เช่นเคย สามารถศึกษารายละเอียดการใช้พลังงานอย่างรู้คุณค่าเพื่อลดการปล่อยคาร์บอนได้ที่

คู่มือประหยัดน้ำ  พลังงาน  และค่าใช้จ่าย

ติดตามตอนอื่นๆได้ที่

ตอนที่ 1 : COP26 คืออะไรและทำไมต้อง COP26

ตอนที่ 2 : เราเกี่ยวข้องกับ COP26 อย่างไร