มาทำความรู้จักศูนย์วิจัย CERE และการพัฒนาวิธีการดักจับคาร์บอนเพื่อลดต้นทุนกัน!

 

…จากตอนที่ 1 globthailand ได้เผยแพร่ข้อมูลจากการเดินทางไปศึกษาดูงานของกลุ่มวิจัยชั้นแนวหน้าด้านการดักจับและกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ ในตอนที่ 2 นี้จะพาทุกท่านไปทำความรู้จักกับ ‘ศูนย์วิจัยทรัพยากรและวิศวกรรมพลังงาน’ (The Center for Energy Resources Engineering: CERE) และ ‘การพัฒนาวิธีการดักจับคาร์บอนเพื่อลดต้นทุน’ ในแบบฉบับเดนมาร์กกันค่ะ…

 

ศูนย์วิจัยทรัพยากรและวิศวกรรมพลังงาน หรือ CERE ตั้งอยู่ที่มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีแห่งเดนมาร์ก (Technical University of Denmark: DTU) ซึ่งเป็นศูนย์วิจัยชั้นนำของเดนมาร์กในสาขาเทอร์โมไดนามิกส์ (Thermodynamics) เทคโนโลยีปิโตรเลียม (Petroleum technology) ธรณีศาสตร์ (Geoscience) และเทคโนโลยีการดักจับ การใช้ประโยชน์ และการกักเก็บคาร์บอน (Carbon capture, utilization and storage: CCUS) นอกจากนี้ ศูนย์วิจัย CERE ได้มีส่วนร่วมในโครงการ Greensand ที่ตั้งเป้ากักเก็บคาร์บอนให้ได้มากถึง 1.5 ล้านตัน/ปี ภายในปี 2569 และมากถึง 8 ล้านตัน/ปี ภายในปี 2573 สามารถสืบค้นข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับศูนย์วิจัย CERE ได้ที่เว็บไซต์ https://www.cere.dtu.dk/

 

งานวิจัยของศูนย์วิจัย CERE ในด้านการพัฒนาเทคโนโลยีการดักจับและกักเก็บคาร์บอน (Carbon Capture and Storage: CCS) ครอบคลุม (1) การพัฒนาวิธีการจับคาร์บอนที่มีประสิทธิภาพและมีต้นทุนต่ำ (2) การศึกษาพฤติกรรมคาร์บอนระหว่างการจัดเก็บในชั้นหิน (3) การวิเคราะห์วัฏจักรคาร์บอนและการปรับปรุงเพื่อประเมินผลกระทบทางสิ่งแวดล้อมและเศรษฐกิจ โดยการประเมินสิ่งสนับสนุนข้อบกพร่อง และกรอบกฎหมาย ซึ่งการศึกษาทั้งหมดนี้มุ่งหวังที่จะส่งเสริมการใช้และการบริหารจัดการทรัพยากรพลังงานที่ยั่งยืน

 

globthailand ขอนำเสนอข้อมูลการพัฒนาวิธีการดักจับคาร์บอนเพื่อลดต้นทุน โดยจะขออธิบายเกี่ยวกับเทคโนโลยีการดักจับและกักเก็บคาร์บอนในเบื้องต้นเพื่อให้ผู้อ่านเข้าใจและเห็นภาพกันก่อนค่ะ…

 

ในปัจจุบัน เทคโนโลยีการดักจับคาร์บอนสามารถทำได้ 3 วิธี ดังนี้

 

(1) การดักจับคาร์บอนหลังการเผาไหม้ (Post-Combustion) โดยการดักจับก๊าซคาร์บอนหลังการเผาไหม้เชื้อเพลิง ข้อดี คือ ทำได้ง่าย เนื่องจากไม่ต้องเปลี่ยนแปลงระบบ/กระบวนการของโรงงานจากเดิมมากนัก ข้อเสีย คือ ก๊าซคาร์บอนหลังการเผาไหม้มีความเข้มข้นต่ำ ส่งผลให้การดักจับทำได้ยาก อย่างไรก็ดี ปัจจุบัน วิธีการนี้เป็นวิธีที่ทั่วโลกใช้มากที่สุด

 

(2) การดักจับคาร์บอนก่อนการเผาไหม้ (Pre-Combustion) โดยการเปลี่ยนรูปเชื้อเพลิงให้เป็นไฮโดรเจน แล้วแยกก๊าซคาร์บอนออกมา ข้อดี คือ เป็นผลดีในระยะยาว สามารถแยกก๊าซคาร์บอนออกมาได้ง่าย และยังสามารถนำไฮโดรเจนไปเผาเป็นพลังงาน ซึ่งไม่ได้ทำให้เกิดก๊าซเสียใด ๆ แต่เกิดน้ำแทน จึงทำให้สะอาดและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น ข้อเสีย คือ ต้องปรับเปลี่ยนระบบ/กระบวนการเดิมมาก และมีต้นทุนที่สูง 

 

(3) การดักจับโดยการอัดออกซิเจนขณะเผาไหม้ (Oxy-Fuel) โดยการนำเชื้อเพลิงมาเผากับออกซิเจนที่มีความบริสุทธิ์สูง เพื่อควบคุมให้ก๊าซคาร์บอนมีคุณภาพมากขึ้น (มีความเข้มข้นสูง) ข้อดี คือ ทำให้การดักจับคาร์บอนทำได้ง่าย ข้อเสีย คือ วิธีนี้ต้องมีอุปกรณ์ผลิตออกซิเจนบริสุทธิ์ (Oxygen Generator) ทำให้มีต้นทุนสูง จึงเหมาะกับอุตสาหกรรมที่มีแหล่งผลิตออกซิเจนบริสุทธิ์อยู่แล้ว

 

หากเปรียบเทียบข้อดีและข้อเสียของเทคโนโลยีดักจับคาร์บอนทั้ง 3 วิธีข้างต้น ประเทศต่าง ๆ ทั่วโลกเลือกที่จะใช้เทคโนโลยีการดักจับคาร์บอนหลังการเผาไหม้มากที่สุด เนื่องจากไม่ต้องเปลี่ยนแปลงกระบวนการ/ระบบเดิมมากนัก หรือต้องสร้างโรงงานใหม่ขึ้นมาเพื่อดักจับโดยเฉพาะ ซึ่งทำให้การดำเนินธุรกิจที่ต้องคำนึงถึงความรับผิดชอบต่อสิ่งแวดล้อมทำได้จริงมากขึ้น เนื่องจากต้นทุนของธุรกิจไม่เพิ่มขึ้นมาก 

อย่างไรก็ดี เทคโนโลยีการดักจับคาร์บอนหลังการเผาไหม้ยังคงมีจุดอ่อน (pain point) 

 

เนื่องจากในขั้นตอนที่เรียกว่า กระบวนการแยกและดักจับก๊าซคาร์บอนโดยเทคนิคดูดซับก๊าซคาร์บอนด้วยสารละลายเอมีน (Amine Absorption Process) แม้ว่าจะให้ประสิทธิภาพสูงในการดักจับคาร์บอน แต่ยังพบว่ากระบวนการนี้ทำให้เกิดต้นทุนที่สูง โดยต้นทุนที่สูงนี้มาจากการใช้พลังงานความร้อนสูงประมาณ 80-100 องศาเซลเซียส เพื่อนำสารละลายเอมีนกลับมาใช้ในการดูดซับคาร์บอนใหม่ 

 

ซึ่งการใช้พลังงานดังกล่าวคิดเป็น 70% ของต้นทุนการดูดซับก๊าซคาร์บอนด้วยสารละลายเอมีน 

 

ด้วยเหตุนี้ ทางศูนย์วิจัย CERE กำลังศึกษาและพัฒนาวิธีการที่จะทำให้การดักจับคาร์บอนมีประสิทธิภาพและต้นทุนถูกลง โดย 

 

(1) การหาวิธีเพื่อลดการใช้พลังงานในการคืนสภาพสารละลายเอมีน 

 

(2) การใช้สารละลายอื่น แทนสารละลายเอมีน อาทิ สารละลายน้ำที่มีแอมโมเนีย (NH3) และโพแทสเซียมคาร์บอเนต (K2CO3) ซึ่งหากสารละลายสองตัวนี้รวมกัน จะทำให้มีความสามารถในการดูดซับคาร์บอนสูง และยังใช้พลังงานในการคืนสภาพสารละลายกลับมาใช้ใหม่ต่ำกว่าการใช้พลังงานในการคืนสภาพสารละลายเอมีน ทั้งนี้ การใช้สารเติมแต่งอื่น ๆ อาจเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของสารละลาย NH3 และ K2CO3 ได้ 

 

ดังนั้น ศูนย์วิจัย CERE จึงได้ศึกษาและวิจัยแบบจำลองทางเทอร์โมไดนามิกที่เหมาะสมสำหรับการดูดซับและการคายการดูดซับของก๊าซคาร์บอนเพิ่มเติม โดยใช้ตัวทำละลายใหม่ ซึ่งประกอบด้วย NH3, Methyldiethanolamine (MDEA), K2CO3 และ water (น้ำ) ซึ่งยังอยู่ระหว่างการศึกษา

 

สำหรับประเทศไทย ได้มีการศึกษาและวิจัยเพื่อหาวิธีการลดการใช้พลังงานในการคืนสภาพสารละลายเอมีนเพื่อนำสารละลายกลับมาใช้ดูดซับคาร์บอนใหม่เช่นกัน เช่น การนำเทคนิคคลื่นอัลตราโซนิคมาใช้ในการคืนสภาพสารละลายเอมีน 

 

ซึ่งผลการศึกษาเบื้องต้นเผยว่า การใช้คลื่นอัลตราโซนิคสามารถคืนสภาพสารละลายเอมีนได้ และยังสามารถทำงานที่อุณหภูมิต่ำได้ด้วย อย่างไรก็ดี แม้ว่าคลื่นอัลตราโซนิคจะสามารถคืนสภาพสารละลายเอมีนได้ แต่ในกระบวนการทำงานของคลื่นนั้นยังไม่มีประสิทธิภาพเต็ม 100% จึงยังต้องศึกษาวิจัยเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและหาแนวทางต่อยอดสู่ระดับอุตสาหกรรมหรือเชิงพาณิชย์ (ข้อมูล: สถานเอกอัครราชทูต ณ กรุงโคเปนเฮเกน)

 

ที่มา globthailand

วันที่ 20 ตุลาคม 2566