ทั่วโลกเดินหน้า ‘เทคโนโลยี ดักจับคาร์บอนในอากาศ’ นำกลับมาไปใช้ประโยชน์ เปลี่ยนมลพิษเป็นพลังงาน ลดโลกร้อน

หลายประเทศทั่วโลก กำลังเผชิญกับอุณหภูมิสูงจากคลื่นความร้อน (Heat Wave) มีผู้เจ็บป่วยและเสียชีวิตหลายราย รวมทั้งอุบัติภัยต่าง ๆ เป็นสัญญาณเตือนถึงผลกระทบจาก “ภาวะโลกร้อน” ที่รุนแรงขึ้นทุกขณะ จากการขยายตัวของภาคอุตสาหกรรม ภาคการขนส่ง ภาคครัวเรือน เกษตรกรรม และการตัดไม้ทำลายป่า ล้วนเป็นสาเหตุสำคัญ จึงมีการคิดค้นเทคโนโลยีการดักจับและกักเก็บก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ไปจนถึงการนำกลับมาใช้ประโยชน์ได้ เพื่อลดปริมาณก๊าซเรือนกระจก ส่วนวิธีการและประโยชน์ของเทคโนโลยีดังกล่าวจะเป็นอย่างไร ติดตามได้ในบทความนี้

Cr. ภาพ GAETAN BALLY, KEYSTONE/REDUX

เทคโนโลยีดักจับและกักเก็บคาร์บอน ดีอย่างไร? 

การลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) จากภาคอุตสาหกรรม เป็นส่วนสำคัญที่ช่วยลดผลกระทบการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ และภาวะโลกร้อน ซึ่งเป็นเรื่องระดับโลกที่องค์การสหประชาชาติเรียกร้องให้ทุกประเทศเร่งลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกเพื่อรักษาระดับอุณหภูมิเฉลี่ยของโลก ไม่ให้สูงเกิน 2 องศาเซลเซียส เมื่อเทียบกับยุคก่อนปฏิวัติอุตสาหกรรม

หนึ่งทางออกสำหรับวงการอุตสาหกรรมทั่วโลก คือ การใช้เทคโนโลยีการดักจับและการกักเก็บ เพื่อใช้ประโยชน์ คาร์บอน (Carbon Capture, Utilization and Storage: CCUS)  ซึ่งเป็นเทคโนโลยีการดักจับคาร์บอน แล้วนำมากักเก็บไว้ใต้ดินแบบถาวร (Carbon Capture and Storage: CCS) หรือใช้เป็นวัตถุดิบในกระบวนการผลิตทางอุตสาหกรรมเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าสูงขึ้น (Carbon Capture and Utilization: CCU)  

นับเป็นก้าวสำคัญในการจัดการคาร์บอน ที่เดิมทีถูกมองว่าเป็นมลพิษ โดยนำมาแปรรูปแล้วนำไปใช้ประโยชน์ด้านต่าง ๆ นับเป็นอีกหนึ่งเทคโนโลยี ในการนำของเสียมาสร้างเป็นสิ่งที่มีมูลค่าทางด้านการพาณิชย์ เช่น นำไปใช้การผลิตน้ำอัดลม, น้ำแข็งแห้ง หรือผลิตเป็นแคลเซียมคาร์บอเนต ซึ่งเป็นสารตั้งต้นสำคัญในหลายอุตสาหกรรมเช่นการผลิตวัสดุก่อสร้าง, อาหาร, ไวน์, เครื่องสำอาง และยา ในขณะเดียวกันยังเป็นการขจัดมลภาวะให้กับสภาพแวดล้อมอีกด้วย

ตัวอย่าง ประเทศที่นำก๊าซคาร์บอนมาใช้ประโยชน์ จาก เทคโนโลยีดักจับก๊าซคาร์บอน 

เริ่มจาก บริษัท ซิโนเปค ของจีน เปิดตัวโครงการดักจับคาร์บอนระดับเมกะตันเป็นครั้งแรก โดยเริ่มโครงการดักจับและกักเก็บคาร์บอน ระดับเมกะตันเพื่อเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ไว้ใต้ดินและดันน้ำมันออกมา เพื่อเพิ่มความเหลวของน้ำมันดิบให้สามารถนำน้ำมันขึ้นมาใช้ใหม่ได้ เป็นการเปลี่ยนของเสียให้เป็นเงินได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ซึ่งโครงการนี้คาดว่าจะช่วยลดการปล่อยคาร์บอนได้ถึง 1 ล้านตันต่อปี หรือเทียบเท่ากับการปลูกต้นไม้เกือบ 9 ล้านต้น และการดับเครื่องรถอีโคคาร์ 600,000 คัน ทั้งนี้ การที่จีนมีน้ำมันในแหล่งกักเก็บ (OIIP) จำนวนมหาศาล ถือว่าเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการฉีดอัดคาร์บอนไดออกไซด์ลงไปกักเก็บไว้ใต้ดิน ขณะเดียวกัน การพัฒนาอุตสาหกรรม CCUS จะเป็นรากฐานที่แข็งแกร่งในการสร้างความมั่นคงด้านพลังงานในจีนและส่งเสริมการเปลี่ยนผ่านอุตสาหกรรมพลังงานฟอสซิลไปสู่การปล่อยคาร์บอนต่ำ   

ภาพจาก สวทช. : https://www.mhesi.go.th/index.php/all-media/infographic/8292-651208general2-2.html

โดย CCUS เป็นเทคโนโลยีสำคัญที่จะช่วยให้บรรลุเป้าหมายเป็นกลางทางคาร์บอน โดยมีศักยภาพมหาศาลในการลดการปล่อยคาร์บอน และสามารถนำไปใช้ในเชิงอุตสาหกรรมได้หลากหลาย ผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่า CCUS จะช่วยให้การปล่อยคาร์บอน 1 พันล้านตันในจีนมีความเป็นกลางในอนาคต ตลอดจนส่งเสริมการทำให้พลังงานฟอสซิลมีความบริสุทธิ์ ทั้งยังยกระดับการพัฒนาพลังงานสะอาดและการผลิตที่ปล่อยคาร์บอนต่ำ

การพัฒนา CCUS เป็นทั้งเทรนด์และภารกิจ โดย ซิโนเปค จะทำการวิจัย รวมทั้งสร้างศูนย์วิจัยและพัฒนา CCUS เพื่อพัฒนาเทคโนโลยีหลัก และแก้ปัญหาเกี่ยวกับการดักจับ ขนส่ง ใช้ประโยชน์ และกักเก็บคาร์บอน ตลอดจนพัฒนาระบบเทคโนโลยีการใช้ประโยชน์จากคาร์บอนไดออกไซด์ในรูปแบบ "การพัฒนาเทคโนโลยี-การสาธิตโครงการ-การใช้งานเชิงอุตสาหกรรม" รวมถึงขยายห่วงโซ่อุตสาหกรรมการกักเก็บคาร์บอนสะอาด และสร้างศูนย์กลางเทคโนโลยีลดการปล่อยคาร์บอน

ส่วน Archer Daniels Midland Company บริษัทยักษ์ใหญ่ด้านการแปรรูปอาหารชื่อดังของสหรัฐอเมริกา เปิดตัวโครงการดักจับและกักเก็บคาร์บอนในปี 2017 โดยสามารถนำคาร์บอน 1.1 ล้านตันต่อปี ที่เกิดจากกระบวนการแปรรูปข้าวโพด มาเก็บไว้ใต้ดินซึ่งลึกลงไปประมาณ 1 กิโลเมตรจากผิวดินได้

สำหรับกระบวนการดักจับคาร์บอนในโรงงาน เริ่มจากการปล่อยก๊าซผ่านของเหลวที่มีคุณสมบัติดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นหลัก จากนั้นตัวทำละลายจะถูกทำให้ร้อนขึ้น ซึ่งเรียกว่า “stripper” หรือ “regenerator” เพื่อกำจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งจะถูกส่งไปยังแหล่งกักเก็บใต้ดิน และตัวทำละลายสามารถนำกลับเข้ากระบวนการดูดซับได้อีกครั้ง

ขณะที่ สหภาพยุโรป ก็เดินหน้าในการพัฒนาเทคโนโลยีดักจับและจัดเก็บก๊าซคาร์บอน หลายโครงการ ดังนี้

โครงการ Kairos@C ที่ท่าเรือแอนต์เวิร์ป มีเป้าหมายเพื่อพัฒนาระบบการดักจับ รวมถึงการขนถ่ายและจัดเก็บก๊าซคาร์บอนอย่างครบวงจร ตั้งอยู่ที่ประเทศเบลเยียม

ถัดมาคือ โครงการ K6 Program ตั้งอยู่ที่เมือง Lumbres ประเทศฝรั่งเศส ซึ่งถือเป็นโครงการผลิตซีเมนต์สะอาดแห่งแรกของโลก พร้อมตั้งเป้าพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตซีเมนต์ปลอดคาร์บอนด้วยการดักจับและจัดเก็บก๊าซคาร์บอนไว้ใต้ทะเลเหนือ

ส่วน โครงการ Sustainable Hydrogen and Recovery of Carbon Project หรือ SHARC ที่ประเทศฟินแลนด์ มีเป้าหมายเพื่อพัฒนาการผลิตไฟฟ้าจากเชื้อเพลิงไฮโดรเจนสะอาด ด้วยกระบวนการอิเล็กโทรลิซิสและเทคโนโลยีการดักจับคาร์บอน

สะท้อนให้เห็นว่า ประเทศยักษ์ใหญ่หลายประเทศเร่งพัฒนาเทคโนโลยีนี้ เพื่อนำไปใช้กับโรงไฟฟ้าถ่านหิน เนื่องจากเทคโนโลยีการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ เป็นปัจจัยสำคัญที่จะนำไปสู่ความสำเร็จต่อการจำกัดการเพิ่มอุณหภูมิของโลกในอนาคต และบรรดาผู้นำโลกต่างรู้ดีว่าตัวเองยังเลิกใช้ถ่านหินในการผลิตไฟฟ้าไม่ได้ จึงต้องเร่งพัฒนาเทคโนโลยีนี้เพื่อใช้ในลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก ให้สามารถใช้งานได้จริงในเชิงพาณิชย์

แล้วประเทศไทย ใช้เทคโนโลยีนี้แล้วหรือยัง? 

สำหรับประเทศไทย มีการเร่งดำเนินการ และปรับใช้เทคโนโลยี CCUS นี้กับโรงงานขนาดใหญ่ ซึ่งตั้งแต่การประชุมสมัชชาประเทศภาคีอนุสัญญา Conference of the Parties หรือ COP ว่า ไทยจะมุ่งสู่ Carbon Neutral หรือ ความเป็นกลางทางคาร์บอน ในปี 2050 โดยลดปริมาณการปล่อยคาร์บอน (CO2) ขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศเท่ากับปริมาณคาร์บอนที่ถูกดูดซับกลับคืนมาผ่านป่าหรือวิธีการอื่น ให้ได้ทั้งหมด 100% และจะบรรลุเป้าหมาย Net Zero Emissions หรือ การปล่อยก๊าซเรือนกระจกเป็นศูนย์  ในปี 2065

เริ่มจาก ปตท. ในช่วง 5 ปี คือตั้งแต่ ปี 2565-2569 จะเร่งพัฒนาเทคโนโลยีในการดักจับและนำก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่กักเก็บไปใช้ประโยชน์ (Carbon Capture Storage & Utilization หรือ CCS & CCU) โดยจะแบ่งเป็น โครงการการดักจับและจัดเก็บคาร์บอน (Carbon Capture and Storage หรือ CCS) และ โครงการนำคาร์บอนไปใช้ประโยชน์ (Carbon Capture and Utilization หรือ CCU) 

ขณะนี้ได้เริ่มทดลองดักจับและจัดเก็บคาร์บอนอัดกลับไปในชั้นใต้ทะเล บริเวณพื้นที่อ่าวไทย กับแหล่งลังเลอบาห์ ประเทศมาเลเซีย ขณะที่โครงการ CCU อยู่ระหว่างการศึกษาความเป็นไปได้ เป็นแนวทางการใช้ก๊าซส่วนเกินจากกระบวนการผลิตที่จะเผาทิ้งเปลี่ยนให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีคุณค่า ซึ่งเป็นวัสดุตั้งต้นที่ใช้ในการผลิตท่อนาโนคาร์บอน

ทั้งนี้ คาดว่าจะสามารถลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้ประมาณ 1 ล้านตันคาร์บอนไดออกไซด์เทียบเท่าต่อปี โดยปัจจุบัน อยู่ระหว่างการศึกษาความเป็นไปได้ของโครงการและมีกำหนดดำเนินการโครงการภายในปี 2570

 

นอกจากนี้ กลุ่ม ปตท. ยังร่วมกับพันธมิตรจากสถาบันการศึกษาชั้นนำ บริษัทเอกชน และหน่วยงานภาครัฐ และองค์กรสาธารณะ ประกาศจัดตั้งกลุ่มความร่วมมือการพัฒนาเทคโนโลยี ด้านการดักจับ ใช้ประโยชน์และกักเก็บก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ อีกด้วย

นำก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ไปใช้ประโยชน์ 

โรงแยกก๊าซธรรมชาติระยอง สถาบันนวัตกรรม ปตท. และ OR ร่วมกันศึกษาความเป็นไปได้ในการพัฒนาธุรกิจและการตลาดของผลิตภัณฑ์โซเดียมไบคาร์บอเนต ซึ่งเป็นการใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่แยกได้จากโรงแยกก๊าซธรรมชาติ มาเป็นสารตั้งต้นในการผลิตและนำไปใช้ประโยชน์ในด้านต่าง ๆ ไม่ว่าจะเป็นอุตสาหกรรมอาหาร ยา อาหารสัตว์ และสารเคมีในงานอุตสาหกรรม และจัดจำหน่ายให้แก่กลุ่มลูกค้าอุตสาหกรรมทั้งในและต่างประเทศ ซึ่งเป็นการเพิ่มขีดความสามารถทางธุรกิจให้แก่กลุ่ม ปตท. และยังช่วยลดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกสู่บรรยากาศ ลดการพึ่งพาการนำเข้าวัตถุดิบ / ผลิตภัณฑ์จากต่างประเทศ ส่งเสริมการดำเนินธุรกิจควบคู่ไปกับการดูแลรักษาสิ่งแวดล้อมอย่างมั่นคงและยั่งยืน

นอกจากโซเดียมไบคาร์บอเนต ปตท. มีการศึกษาความเป็นไปได้ของผลิตภัณฑ์อื่น ๆ เพิ่มเติมอย่างต่อเนื่อง ได้แก่ เมทานอล ซึ่งต้องอาศัยการนำเข้าจากต่างประเทศในสัดส่วนที่สูงกว่าภายในประเทศ  คิดเป็นมูลค่ามากกว่า 10,000  ล้านบาทต่อปี อ้างอิงจากรายงานสถิติการนำเข้า กรมศุลกากร ประเทศไทย ปี 2564 ซึ่งนำไปใช้เป็นสารตั้งต้นในการผลิตกาว เรซิน ในอุตสาหกรรมเฟอร์นิเจอร์และใช้ผลิตน้ำมันไบโอดีเซลเป็นหลัก 

ทั้งนี้ หากสามารถผลิตเมทานอลจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้ภายในประเทศ จะช่วยลดปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์และทดแทนการนำเข้าเมทานอลได้อย่างมาก โดยขณะนี้อยู่ระหว่างการศึกษาโอกาสการพัฒนาเป็นธุรกิจเชิงพาณิชย์ต่อไป 

นอกจากนี้ ปตท. สผ. ยังได้ขยายความร่วมมือไปยังภาคีเครือข่ายเอกชน และสถาบันการศึกษา จัดตั้งกลุ่มความร่วมมือการพัฒนาเทคโนโลยีด้านการดักจับ ใช้ประโยชน์ และกักเก็บก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ นำโดยศูนย์เทคโนโลยีและวิศวกรรมเพื่อเศรษฐกิจชีวภาพ เศรษฐกิจหมุนเวียน และเศรษฐกิจสีเขียว (Bio-Circular-Green economy Technology & Engineering Center) หรือศูนย์ BCGeTEC คณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย 

เพื่อสร้างเครือข่ายความร่วมมือในการพัฒนา และผลักดันการใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยี CCUS ให้กับประเทศไทย โดยมีหน่วยงานจากภาคอุตสาหกรรมต่าง ๆ เข้าเป็นสมาชิกร่วม ได้แก่ บริษัท ปตท. จำกัด (มหาชน) บริษัท ไทยออยล์ จำกัด (มหาชน) บริษัท โกลบอล เพาเวอร์ ซินเนอร์ยี่ จำกัด (มหาชน) บริษัท พีทีที โกลบอล เคมิคอล จำกัด (มหาชน) บริษัท เอสซีจี ซิเมนต์ จำกัด บริษัท บางกอกอินดัสเทรียลแก๊ส จำกัด บริษัท สหวิริยาสตีล อินดัสตรี จำกัด (มหาชน) อีกด้วย

นักศึกษาไทย ใช้แรงบันดาลใจ ‘เปลี่ยนมลพิษเป็นพลังงาน’ รักษ์โลก

นักศึกษาวิศวกรรมเคมีคนรุ่นใหม่ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล ได้คิดค้นกระบวนการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยวิธีไครโอเจนิค (Cryogenic Carbon Capture) เพื่อลดปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ และยังนำไปใช้ต่อในกระบวนการผลิตเมทานอลได้อีกด้วย

โดย นักศึกษากลุ่มนี้ ได้แรงบันดาลใจในการสร้างสรรค์นวัตกรรม มาจากเมื่อปี 2564 ประเทศไทยมีการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สูงถึง 125.1 ล้านตัน ซึ่งเพิ่มมากขึ้นจากปี 2563 และมีแนวโน้มสูงขึ้นเรื่อย ๆ ทีมนักศึกษาวิศวะมหิดล จึงศึกษาวิจัยเทคโนโลยีลดปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ โดยนำความรู้ทางด้านวิศวกรรมเคมีมาประยุกต์ใช้ รวมถึงศึกษาความเป็นไปได้ของกระบวนการความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ โดยคำนึงถึงผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมต่อไปในอนาคต ซึ่งอาจส่งต่อระบบนิเวศได้ 

สำหรับการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยวิธีไครโอเจนิค (Cryogenic Carbon Capture)  หรือ CCC เป็นเทคโนโลยีที่อาศัยการเปลี่ยนสถานะของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่โรงงานปล่อยมาจากกระบวนการผลิตให้เป็นของแข็ง โดยการลดอุณหภูมิลงต่ำมาก โดยไม่จำเป็นต้องอาศัยตัวทำละลาย (Solvent) ในการดักจับเหมือนกับวิธีการดูดซึม (Absorption) และ การดูดซับ (Adsorption) ซึ่งจะไม่ก่อให้เกิดมลพิษหรือความไม่บริสุทธิ์ที่อาจเกิดจากตัวทำละลายอีกด้วย

โดยมีจุดเด่นและข้อดี คือ ใช้พลังงานที่ต่ำ เนื่องจากในกระบวนการมีการผสานรวมความร้อน (Heat Integration) และใช้น้ำยาหล่อเย็นมาช่วยในการเปลี่ยนสถานะของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ อีกทั้งกระบวนการนี้ ยังใช้ที่สภาวะความดันบรรยากาศ ซึ่งทำให้ไม่จำเป็นต้องเพิ่มหรือลดความดัน จึงประหยัดพลังงานได้มาก และกระบวนการนี้ยังสามารถดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ได้มากกว่าเทคโนโลยีอื่น ๆ อีกด้วย

ขณะที่ นักศึกษาและทีมวิจัยของมหาวิทยาลัย จุฬาลงกรณ์ ก็มีการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีดักจับและนำก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ไปใช้ประโยชน์เช่นกัน โดยล่าสุดสามารถแปลงก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นเมทานอล ได้สำเร็จ ด้วยวิธีเทอร์โมเคมิคอลที่ใช้พลังงานน้อยกว่าแต่ได้ผลมาก ลดการนำเข้าสารตั้งต้นอุตสาหกรรม กระตุ้นเศรษฐกิจหมุนเวียน (Circular Economy)

ซึ่งปกติ เมทานอล ในปัจจุบันส่วนใหญ่สังเคราะห์มาจากก๊าซธรรมชาติ ซึ่งมีการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ออกมาจากกระบวนการผลิต จึงศึกษาการผลิตเมทานอลโดยตรงจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ เท่ากับช่วยลดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และยังนำก๊าซกลับมาใช้ให้เกิดประโยชน์ เพิ่มมูลค่าทางเศรษฐกิจได้

ที่กล่าวมาทั้งหมดนี้ สะท้อนให้เห็นว่า แม้ว่าประเทศไทย จะเพิ่งเริ่มพัฒนาเทคโนโลยีดักจับคาร์บอนได้ไม่นาน เมื่อเทียบกับทั้งโลก แต่ก็นับเป็นนิมิตหมายที่ดีและเป็นก้าวสำคัญของไทย ในการจัดการก๊าซคาร์บอน ที่เดิมทีถูกมองว่าเป็นมลพิษ แต่สามารถนำมาแปรรูปแล้วนำไปใช้ประโยชน์ด้านต่าง ๆ กล่าวคือเป็นเทคโนโลยีการนำของเสียมาสร้างมูลค่า ขณะเดียวกันยังเป็นการขจัดมลภาวะให้กับสภาพแวดล้อมได้อีกด้วย

ซึ่งแนวคิด CCUS กำลังได้รับแรงขับเคลื่อนและสามารถประยุกต์ใช้ได้ในกระบวนการอุตสาหกรรมหลากหลายที่กำลังปล่อยก๊าซคาร์บอนสู่ชั้นบรรยากาศ ดังนั้น เทคโนโลยีนี้ จึงถือเป็นเครื่องมือที่มีศักยภาพในการลดการปล่อยเรือนกระจก และอาจเป็นโอกาสทางธุรกิจใหม่ เพื่อมุ่งสู่เป้าหมายการปล่อยคาร์บอนสุทธิเป็นศูนย์ในอนาคต 

อ้างอิง

https://en.prnasia.com/releases/apac/61569-0.shtml

https://www.salika.co/2022/08/20/cryogenic-carbon-capture/

https://www.eng.chula.ac.th/th/39491

https://ngthai.com/environment/33745/carbon-capture-technology/

https://en.prnasia.com/releases/apac/61569-0.shtml

https://www.pttplc.com/th/Sustainability/Environment/Climatechangemanagement.aspx

https://thestructure.live/help-save-the-world-from-global-warming-24-5-23/

https://globthailand.com/eu-080722/