เรื่องโดย นุสรา จริยะสกุลโรจน์
เทคโนโลยีการดักจับ การใช้ประโยชน์ และการกักเก็บคาร์บอน (Carbon Capture, Utilization and Storage: CCUS) เป็นเทคโนโลยีลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) โดยดักจับ และนำมากักเก็บภายใต้พื้นดินหรือใช้ประโยชน์ในด้านอื่น ๆ ซึ่งในธรรมชาติได้มีการสร้างนวัตกรรมการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศที่ใช้มานานแสนนาน นวัตกรรมนั้นก็คือ “ต้นไม้” แต่ว่าจากสถานการณ์ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศที่มีปริมาณเพิ่มสูงมากและการตัดไม้ทำลายป่า ทำให้ต้นไม้ที่มีอยู่ในโลกไม่เพียงพอและไม่สามารถดูดซับและกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศให้เกิดความสมดุลได้ ซึ่งเป็นสาเหตุให้เกิดปัญหาทางสิ่งแวดล้อมตามมา เช่น ปัญหาน้ำท่วม ภัยแล้ง ไฟป่า รวมไปถึงวิกฤติการณ์ขาดแคลนอาหาร เป็นต้น ดังนั้นในทุกภาคส่วนจึงต้องเร่งดำเนินการให้เกิดการเปลี่ยนแปลงลดการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์สู่บรรยากาศ
ในบทความนี้เราจึงอยากแนะนำให้รู้จักเทคโนโลยี CCUS ชนิดหนึ่งที่ถูกพูดถึงกันมากทั่วโลก นั่นก็คือ Direct Air Capture (DAC)
Direct Air Capture (DAC) Technology
เป็นเทคโนโลยีที่สามารถดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์โดยตรงจากอากาศด้วยตัวดูดซับ และนำไปแยกเฉพาะคาร์บอนไดออกไซด์ออกมาเพื่อนำไปใช้ประโยชน์ในด้านต่าง ๆ หรืออัดกลับไปกักเก็บในชั้นหินใต้ดินหรือใต้ทะเล เทคโนโลยีนี้จึงสามารถตอบโจทย์เรื่องการวางกลยุทธ์ความยั่งยืนในภาคอุตสาหกรรม และตอบโจทย์ปัญหาสิ่งแวดล้อมของโลกไปในเวลาเดียวกัน
การทำงานของระบบ Direct Air Capture (DAC) Technology
- อากาศจะถูกดูดเข้าสู่ตัวเครื่องด้วยพัดลมดูดอากาศขนาดใหญ่ และผ่านไปยังตัวดูดซับ เช่น Amine Solution, Alkaline Solvent, Zeolites หรือ Metal – Organic Frameworks ที่มีความจำเพาะเจาะจงในการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศไว้ อากาศที่ผ่านออกมาจากขั้นตอนนี้ เรียกว่า CO2 Free Air
- เมื่อตัวดูดซับดักจับคาร์บอนไดออกไซด์จนอิ่มตัวทำให้ได้คาร์บอนไดออกไซด์ที่มีความเข้มข้นสูง เรียกว่า Concentrated CO2 ตัวดูดซับจะถูกให้ความร้อนเพื่อแยกคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากตัวดูดซับ ได้เป็นคาร์บอนไดออกไซด์บริสุทธิ์ ส่วนตัวดูดซับสามารถวนกลับไปใช้งานได้ใหม่
- คาร์บอนไดออกไซด์บริสุทธิ์จะถูกรวบรวมไปผสมกับน้ำ แล้วใช้แรงดันอัดเข้าไปเก็บไว้ในชั้นหินลึก 800 ถึง 2,000 เมตรใต้ดินหรือใต้ทะเล หรือช่องใต้ผิวโลกที่เป็นบ่อน้ำมันหรือก๊าซธรรมชาติที่ถูกขุดเจาะขึ้นมาใช้จนหมดแล้ว หรืออีกวิธีคือ รวบรวมคาร์บอนไดออกไซด์บริสุทธิ์นำไปใช้ประโยชน์ต่อไป
การทำงานของระบบ Direct Air Capture Technology ของบริษัท Climeworks สวิตเซอร์แลนด์
ร่วมกับ บริษัท Carbfix และ บริษัท ON Power ของไอซ์แลนด์
ที่มา : https://urbancreature.co/climeworks/
ปัจจุบันทั่วโลกมีโรงงาน Direct Air Capture อยู่ทั้งหมด 18 แห่ง สามารถดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ได้ 0.01 ล้านตันต่อปี ซึ่งเป็นปริมาณน้อยมากเมื่อเทียบกับคาร์บอนไดออกไซด์ที่ทั่วโลกปล่อยออกมาปีละ 3 หมื่นกว่าล้านตัน อย่างไรก็ตามเทคโนโลยีนี้กำลังถูกพัฒนาอย่างต่อเนื่องเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์และจำนวนโรงงานแบบนี้ก็กำลังเพิ่มขึ้นในหลายประเทศ
ตัวอย่างโครงการพัฒนาเทคโนโลยี Direct Air Capture
- Project Bison
โครงการของประเทศสหรัฐอเมริกา หากการก่อสร้างแล้วเสร็จก็จะเป็นโรงงาน Direct Air Capture ที่ใหญ่ที่สุดในโลก และมีเป้าหมายที่จะดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ให้ได้ 5 ล้านตันต่อปีภายในสิ้นทศวรรษนี้
Direct Air Capture ของ Project Bison ในประเทศสหรัฐอเมริกา
ที่มา : https://www.carboncapture.com/project-bison
- Orca Project
โครงการของบริษัท Climeworks สวิตเซอร์แลนด์ ร่วมมือกับ บริษัท Carbfix ผู้บุกเบิกการจัดการปัญหาคาร์บอนไดออกไซด์ และ บริษัท ON Power ผู้ให้บริการพลังงานความร้อนใต้พิภพของไอซ์แลนด์ เปิดโรงงานดักจับคาร์บอนไดออกไซด์บนอุทยานความร้อนใต้พิภพเมือง Hellisheidi ประเทศไอซ์แลนด์ ติดตั้ง Direct Air Capture ขนาดเท่าตู้คอนเทนเนอร์ 8 ตู้ ดักจับและกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ได้มากถึง 4,000 ตันต่อปี เทียบเท่ากับปริมาณการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ต่อปีของต้นไม้เกือบ 4 แสนต้น
Orca Project ในประเทศไอซ์แลนด์
ที่มา : https://www.washingtonpost.com/climate-solutions/2021/09/08/co2-capture-plan-iceland-climeworks/
- โรงงานต้นแบบระบบคัดกรองคาร์บอนไดออกไซด์ เมืองสความิช
เป็นโครงการที่ บิลล์ เกตส์ และเพื่อนนักลงทุนทุ่มเงินกว่า 120 ล้านบาทให้บริษัท คาร์บอนเอ็นจิเนียริ่ง ซึ่งเป็นบริษัทสตาร์ทอัพด้านพลังงาน สร้างเทคโนโลยีดักจับคาร์บอนไดออกไซด์จากชั้นบรรยากาศ แล้วนำไปใช้ประโยชน์เชิงอุตสาหกรรมหรือนำไปทำเชื้อเพลิงชีวภาพ โรงงานต้นแบบนี้ตั้งอยู่ในหุบเขาในเมืองสความิช รัฐบริติชโคลัมเบีย ประเทศแคนาดา สามารถดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ได้ 1 ล้านตันต่อปี ปัจจุบันนักวิจัยอยู่ระหว่างการพัฒนาปรับปรุงประสิทธิภาพระบบการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ให้สูงขึ้น ลดต้นทุนการผลิตและลดพลังงานที่ใช้ในระบบ
โรงงานต้นแบบระบบคัดกรองคาร์บอนไดออกไซด์ บริษัท คาร์บอนเอ็นจิเนียริ่งเมืองสความิช
รัฐบริติชโคลัมเบีย ประเทศแคนาดา
ที่มา : https://www.squamishchief.com/local-news/carbon-engineering-plans-to-build-second-site-in-texas-6062726
การใช้งานเทคโนโลยี Direct Air Capture
- มักถูกติดตั้งบริเวณที่มีการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ในปริมาณมาก เช่น โรงงานผลิตไฟฟ้าเชื้อเพลิงฟอสซิล โรงงานอุตสาหกรรมผลิตซีเมนต์ โรงงานอุตสาหกรรมเหล็กกล้า หรืออุตสาหกรรมผลิตน้ำมัน เป็นต้น โดยคาร์บอนไดออกไซด์จะถูกดักจับเอาไว้ตั้งแต่ปล่อยออกมาจากปล่องก่อนปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ
- ปัจจุบันเทคโนโลยีดังกล่าวยังคงมีข้อจำกัดเรื่องต้นทุนต่อตันคาร์บอนไดออกไซด์ที่ค่อนข้างสูง
- มีรายงานระบุว่า แม้ว่าคาร์บอนไดออกไซด์จะมีความสามารถในการก่อให้เกิดภาวะโลกร้อนสูงแต่ในอากาศนั้นถือว่ามีความเจือจางมากอยู่ที่ประมาณ 400 ส่วนในล้านส่วน (Parts per million – ppm) น้อยกว่าความเข้มข้นจากปล่องโรงงานถึง 300 เท่า ทำให้เทคโนโลยี DAC ต้องใช้เครื่องจักรขนาดใหญ่และใช้พลังงานสูงเพื่อสูบและแยกคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากอากาศ
- คาร์บอนไดออกไซด์ที่ถูกดักจับและแยกออกมานั้น นอกจากการอัดกลับเข้าไปในชั้นหินแล้ว ยังมีการศึกษาวิจัยและพัฒนาการนำไปใช้ประโยชน์อื่น ๆ เช่น ใช้เป็นสารตั้งต้นในการผลิตเมทานอลหรือการผลิตยูเรีย สามารถนำไปทำปฏิกิริยากับก๊าซไฮโดรเจนเพื่อผลิตเป็นเชื้อเพลิงสังเคราะห์ (Synthetic Fuel) หรือ นำไปใช้ในกระบวนการช่วยเพิ่มปริมาณการผลิตน้ำมัน (Enhanced Oil Recovery)
เทคโนโลยี Direct Air Capture (DAC) จัดเป็นหนึ่งในนวัตกรรม CCUS ที่มีการยอมรับว่ามีความเป็นไปได้ในการช่วยลดปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศได้ และตอบโจทย์ภาคอุตสาหกรรมในการแก้ไขปัญหาด้านสิ่งแวดล้อม เพราะขณะนี้ทั่วโลกกำลังอยู่ระหว่างการร่างข้อกำหนดด้านภาษีการปล่อยมลพิษ (Emission Tax) เพื่อหวังว่าจะเป็นแนวทางในการลดการปล่อยมลพิษจากภาคอุตสาหกรรมสู่สิ่งแวดล้อม แต่อย่างไรก็ตามเทคโนโลยีดังกล่าวยังคงต้องพัฒนาเรื่องประสิทธิภาพการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ ต้นทุนและพลังงานที่ใช้ในการเดินระบบ รวมถึงการขยายขนาดเทคโนโลยีให้รองรับต่อความต้องการใช้งานเพื่อให้เกิดการลดคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศได้อย่างมีนัยสำคัญ
แหล่งข้อมูล
- https://www.blockdit.com/posts/63693dad5be5450cc96ff800
- https://urbancreature.co/climeworks/
- https://www.iea.org/reports/direct-air-capture
- http://www.salforest.com/blog/ccs
- https://www.facebook.com/photo/?fbid=570709521756395&set=pcb.570730695087611
- https://www.khaosod.co.th/update-news/news_7550901
- https://www.sarakadee.com/2016/10/04/co2-engineering/
- https://ifi.nia.or.th/wp-content/uploads/2019/11/Carbon-Capture-Utilization-and-Storage-CCUS.pdf
02 2184141-2
petromat@chula.ac.th