การจับคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากอากาศ (Carbon dioxide catcher)
การที่ม้าเล็มหญ้า วัวผายลม คนหายใจเข้าออก รถและโรงงานอุตสาหกรรมปล่อยควัน ทุกสิ่งทุกอย่างล้วนเกี่ยวข้องต่อปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศ อย่างที่รู้ๆ กันว่าต้นไม้มีหน้าที่คอยดูดซับก๊าซดังกล่าวมาอย่างต่อเนื่องและยาวนาน แต่เมื่อจำนวนต้นไม้และปริมาณควันพิษเริ่มสวนทาง ข้อจำกัดในการเปลี่ยนแปลงคาร์บอนไดออกไซค์ไปสู่ออกซิเจนจึงเกิดขึ้น จนเราก็เคยคิดเล่นๆ ว่ามันคงจะเป็นประโยชน์มหาศาลถ้ามนุษย์เราสามารถคิดวิธีที่จะดึงเอาก๊าซเสียชนิดนี้มาใช้งาน และแล้ว… มันก็เกิดขึ้นจริง
Climeworks บริษัทพัฒนาด้านพลังงานในสวิสเซอร์แลนด์ได้คิดค้นเทคโนโลยีดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์โดยตรงจากอากาศสำเร็จ ซึ่งพวกเขาเรียกมันว่า DAC (Direct Air Capture) นวัตกรรมนี้ถูกออกแบบมาสำหรับใช้ในการดึงเอาคาร์บอนไดออกไซด์มากักเก็บและแปรสภาพเพื่อใช้ในเชิงอุตสาหกรรม
การทำงานของเจ้าเครื่อง DAC เริ่มจากการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ที่ลอยอยู่ในอากาศผ่านฟิลเตอร์ จากนั้นก็สกัดเอาก๊าซชนิดนี้ออกจากอากาศโดยให้ความร้อนจนมีอุณหภูมิสูงขึ้นถึง 100 องศาเซลเซียส กระบวนการดังกล่าวจะทำให้คาร์บอนไดออกไซด์กลายเป็นคาร์บอนไดออกไซด์บริสุทธิ์ ซึ่งสามารถนำไปเป็นตัวตั้งต้นในการใช้ประโยชน์ด้านต่างๆ ทั้งการเกษตร การเป็นวัตถุดิบในน้ำอัดลม และการผลิตเชื้อเพลิงสังเคราะห์ โดย Climeworks ผลิตถังเก็บกักก๊าซออกมาจำนวน 6 ใบ แต่ละใบมีความสูง 40 ฟุต สามารถดักจับและเก็บก๊าซได้ 35 กิโลกรัมต่อชั่วโมง หรือ 300 เมตริกตันต่อปี ขณะที่ความร้อนส่วนเกินจากกระบวนการทำงานยังนำกลับมาใช้ในกระบวนการได้อีก
ความท้าทายหลังจากนี้ของ Climeworks คือความพยายามในการใช้พลังงานให้ที่น้อยที่สุด รวมถึงคิดค้นวิธีในการดึงเอาพลังงานจากแหล่งความร้อนอื่นๆ ที่เหลือใช้มาบริโภคให้เกิดประโยชน์สูงสุดในนวัตกรรม DAC ของพวกเขา แว่วว่า Climeworks มีแผนจะเปิดสถานี DAC แห่งแรกของโลกในปี 2016 นี้ ซึ่งถ้าเทคโนโลยีดังกล่าวสามารถทำงานได้ตามที่พวกเขาตั้งเป้าไว้ ก็ถือได้ว่ามนุษยชาติได้ก้าวมาสู่ความการพัฒนาขึ้นอีกขั้น แต่ขณะเดียวกันมันก็เป็นตัวบ่งชี้ถึงความปล่อยปะละเลยและไม่ใยดีกับธรรมชาติจนสมดุลที่เคยมีส่งผลกระทบกับทุกชีวิตบนโลก
การดักจับและการจัดเก็บคาร์บอน หรือ (อังกฤษ: Carbon Capture and Storage (CCS)) (หรือ การดักจับและการแยกเก็บคาร์บอน (อังกฤษ: carbon capture and sequestration)) เป็นกระบวนการของการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ที่เป็นของเสียจากแหล่งกำเนิดขนาดใหญ่เช่นโรงไฟฟ้าพลังงานฟอสซิล จากนั้นทำการขนส่งไปยังสถานที่จัดเก็บและเก็บกักมันไว้ในสถานที่ที่มันจะไม่สามารถกลับเข้าสู่บรรยากาศได้ สถานที่ดังกล่าวปกติมักจะเป็นโพรงทางธรณีวิทยา (อังกฤษ: geological formation) ที่อยู่ใต้ดิน จุดมุ่งหมายคือการป้องกันไม่ให้มีการปล่อย CO2 ในปริมาณมากเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ (จากการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลในการผลิตไฟฟ้าและอุตสาหกรรมอื่น ๆ ) มันเป็นมาตรการที่มีศักยภาพเพื่อการบรรเทาการมีส่วนร่วมของการปล่อยก๊าซจากเชื้อเพลิงฟอสซิลที่ทำให้เกิดภาวะโลกร้อน[1] และการเป็นกรดของมหาสมุทร[2] แม้ว่า CO2 ได้ถูกฉีดเข้าไปในโพรงทางธรณีวิทยาเป็นเวลาหลายทศวรรษมาแล้วก็ตามเพื่อวัตถุประสงค์หลายอย่าง รวมทั้งเพื่อการสูบน้ำมันดิบอย่างก้าวหน้า (อังกฤษ: enhanced oil recovery (EOR)), การจัดเก็บ CO2 ระยะยาวก็ยังเป็นแนวคิดที่ค่อนข้างใหม่ ตัวอย่างในเชิงพาณิชย์ครั้งแรกเป็นของโครงการ Weyburn ในปี 2000[3] ตัวอย่างอื่น ๆ ได้แก่ โรงไฟฟ้า SaskPower ในโครงการ Boundary Dam และโรงไฟฟ้ามิสซิสซิปปี ในโครงการ Kemper นอกจากนี้ 'CCS' ยังสามารถนำมาใช้เพื่อฟอก (อังกฤษ: scrubbing) ก๊าซ CO2 จากอากาศโดยรอบในฐานะที่เป็นเทคนิควิศวกรรมสภาพภูมิอากาศ (อังกฤษ: climate engineering technique)
โรงไฟฟ้าที่มี CCS ขนาดนำร่องแบบบูรณาการจะเริ่มดำเนินงานในเดือนกันยายน 2008 ในโรงไฟฟ้า Schwarze Pumpe ของเยอรมันตะวันออกที่ดำเนินการโดยบริษัทสาธารณูปโภค Vattenfall ในความหวังเพื่อตอบคำถามเกี่ยวกับความเป็นไปได้ทางเทคโนโลยีและประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจของ CCS ที่จะนำไปใช้กับโรงไฟฟ้าแบบทั่วไปสมัยใหม่ มันสามารถลดการปล่อย CO2 เข้าสู่ชั้นบรรยากาศลงประมาณ 80-90% เมื่อเทียบกับโรงงานที่ไม่มี CCS[4] IPCC ประเมินว่าศักยภาพทางเศรษฐกิจของ CCS จะอยู่ระหว่าง 10% ถึง 55% ของความพยายามบรรเทาผลกระทบคาร์บอนทั้งหมดจนถึงปี 2100[4]
การดักจับและการบีบอัด CO2 อาจเพิ่มการใช้เชื้อเพลิงสำหรับโรงไฟฟ้าถ่านหินที่ติดตั้ง CCS ประมาณ 25-40%[4] ค่าใช้จ่ายของความต้ององการเหล่านี้และของระบบอื่น ๆ คาดว่าจะไปเพิ่มค่ากระแสไฟฟ้าประมาณ 21-91% สำหรับโรงไฟฟ้าที่สร้างตามวัตถุประสงค์นี้[4] การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีนี้กับโรงงานที่มีอยู่จะมีราคาแพงมากขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าพวกมันอยู่ห่างไกลจากสถานที่จัดเก็บ รายงานอุตสาหกรรมล่าสุดแนะนำว่าด้วยการวิจัย การพัฒนาและการวางระบบใช้งาน (อังกฤษ: research, development and deployment (RD&D)) ที่ประสบความสำเร็จ, การผลิตไฟฟ้าจากถ่านหินที่มีการแยกเก็บ CO2 ในปี 2025 อาจมีค่าใช้จ่ายน้อยกว่าการผลิตไฟฟ้าจากถ่านหินที่ไม่มีการแยกเก็บในวันนี้[5]
การจัดเก็บ CO2 เป็นได้ทั้งในโพรงลึกทางธรณีวิทยาหรือในรูปแบบของแร่คาร์บอเนต การจัดเก็บในทะเลลึกจะพิจารณาว่าเป็นไปไม่ได้อีกต่อไปเพราะมันเป็นการเพิ่มปัญหาขึ้นอย่างมากด้วยการเป็นกรดของมหาสมุทร[6] โพรงทางธรณีวิทยาได้รับการพิจารณาในขณะนี้ว่าเป็นสถานที่แยกเก็บก๊าซที่ให้ความหวังมากที่สุด ห้องปฏิบัติการทางเทคโนโลยีพลังงานแห่งชาติ (NETL) รายงานว่าทวีปอเมริกาเหนือมีความจุของการจัดเก็บมากพอสำหรับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่มีมูลค่าการผลิตตามอัตราในปัจจุบันถึงกว่า 900 ปี[7] ปัญหาทั่วไปก็คือการคาดการณ์ในระยะยาวเกี่ยวกับการรักษาความปลอดภัยของการจัดเก็บใต้ทะเลลึกหรือใต้ดินเป็นเรื่องยากมากและมีความไม่แน่นอน และยังคงมีความเสี่ยงที่ CO2 อาจจะรั่วไหลออกสู่ชั้นบรรยากาศ[8]


มื่อไม่นานมานี้หลายคนคงได้ทราบข่าวการประชุมของสหประชาชาติว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงของสภาพภูมิอากาศโลกครั้งที่ 24 (COP24) รวมถึงประกาศของคณะกรรมการระหว่างรัฐบาลว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (IPCC) ที่กระตุ้นให้ทุกประเทศปรับตัวอย่างจริงจังมากขึ้นในการลดปริมาณการปล่อยแก๊สเรือนกระจก และเสนอให้ปรับเป้าหมายไม่ให้อุณหภูมิของโลกเพิ่มสูงเกินกว่า 1.5 องศาเซลเซียส จากอุณหภูมิเฉลี่ยก่อนหน้าการปฏิวัติอุตสาหกรรม หากสูงเกินไปกว่านี้เราจะปรับตัว รับมือกับผลที่ตามมาได้ยาก ทั้งปัญหาระดับน้ำทะเลสูงขึ้น ปะการังเสียหาย ผลผลิตการเกษตรลดลง เกิดวิกฤตอาหาร ปริมาณน้ำจืดลดลง คลื่นความร้อน ความแห้งแล้งและไฟป่าที่รุนแรงขึ้นในบางพื้นที่ ในขณะเดียวกับที่บางพื้นที่ก็ต้องเผชิญกับฝนและพายุที่มากขึ้น [1] ขณะนี้อุณหภูมิโลกได้เพิ่มขึ้นไปแล้ว 1 องศาเซลเซียส และหากเรายังคงปล่อยแก๊สด้วยอัตราเท่าเดิม พร้อมทั้งประชากรโลกที่เพิ่มขึ้นอีกในอนาคต อุณหภูมิโลกคงพุ่งสูงขึ้นเกินขอบเขตที่ตั้งไว้แน่นอน
แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์เป็นแก๊สเรือนกระจกที่มีความสำคัญมากชนิดหนึ่ง เพราะมันถูกปล่อยขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศในปริมาณมากจากกิจกรรมของมนุษย์ ด้วยคุณสมบัติเฉพาะที่สามารถกระจายตัวอยู่ในชั้นบรรยากาศได้นานและดูดกลืนความร้อนหรือคลื่นในช่วงอินฟราเรดได้ดี มันจึงกักเก็บความร้อนเอาไว้ ทำให้โลกมีอุณหภูมิสูงขึ้นเรื่อยๆ ความจริงแล้วกระบวนการนี้มีประโยชน์ตามธรรมชาติ ที่ช่วยให้โลกอบอุ่นขึ้นและอยู่อาศัยได้ แต่การเพิ่มปริมาณแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่มากเกินไปจากกิจกรรมของมนุษย์ ทำให้อุณหภูมิของโลกสูงขึ้นเกินคำว่าอบอุ่นไปมาก
การพัฒนาเทคโนโลยีที่ใช้ในการดักจับและกำจัดแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์จึงมีความสำคัญ เป็นเครื่องทุ่นแรงบรรเทาวิกฤตนี้ได้ แต่เดิมเราให้ความสำคัญกับการดักจับแก๊สที่ถูกปล่อยมาจากแหล่งกำเนิดโดยตรง เช่น โรงไฟฟ้า โรงกลั่น หรือโรงงานอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ที่มีการเผาเชื้อเพลิงฟอสซิล [2] ในปฏิกิริยาการเผาไหม้นั้น จะทำให้เกิดแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ผสมอยู่กับแก๊สอื่นๆ เช่น ไอน้ำ ไฮโดรเจน ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ เป็นต้น เรียกว่าฟลูแก๊ส (flue gas) ซึ่งจำเป็นต้องผ่านกระบวนการแยกแก๊ส โดยปล่อยให้ลอยผ่านสารละลายที่มีส่วนประกอบของเอมีน ซึ่งเป็นสารที่มีหมู่อะมิโน หรือ -NH2 เป็นหมู่ฟังก์ชัน เอมีนนี้จะทำปฏิกิริยาเคมีกับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์และปล่อยแก๊สอื่นๆ ออกไป สารประกอบเอมีนและคาร์บอนไดออกไซด์จะถูกให้ความร้อนด้วยไอน้ำ เพื่อสลายพันธะและแยกแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์บริสุทธิ์ออกมา แก๊สที่ได้จะถูกบีบอัดให้กลายเป็นของเหลวเพื่อให้ง่ายต่อการขนส่ง ของเหลวนี้จะถูกส่งไปฝังไว้ใต้ดินในพื้นที่ที่มีสภาพทางธรณีวิทยาที่เหมาะสม เพื่อป้องกันไม่ให้มันรั่วไหลเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ วิธีการนี้มีความสำคัญและมีประโยชน์มากต่อการลดปริมาณการปล่อยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์จากโรงงานขนาดใหญ่ให้เป็นศูนย์
ติดลบหมายความว่า นับจากนี้เราต้องกำจัดให้มากกว่าที่เราจะปล่อยออกไป คือไม่ใช่แค่ดักจับและกำจัดแก๊สที่สร้างขึ้นมาใหม่เมื่อมีการเผาไหม้เชื้อเพลิงเท่านั้น แต่เราต้องกำจัดแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่มีอยู่แล้วในชั้นบรรยากาศ เพราะจากหลักฐานและงานวิจัยได้แสดงให้เห็นว่า ถึงแม้เราจะหยุดปล่อยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ทั้งหมดในทันที ด้วยปริมาณแก๊สที่มีอยู่แล้วในชั้นบรรยากาศนั้น อุณหภูมิของโลกก็จะยังคงเพิ่มสูงขึ้นต่อไป ในความเป็นจริง เราลดการปล่อยแก๊สได้ช้ากว่าที่ควรจะเป็นเสียอีก ดังนั้นเทคโนโลยีที่จะกำจัดแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์โดยตรงจากชั้นบรรยากาศ จึงมีความจำเป็นมาก นอกจากนั้นเทคโนโลยีนี้ยังจะช่วยกำจัดแก๊สที่ถูกปล่อยมาจากครัวเรือน โรงงานขนาดเล็กและกิจกรรมทั่วไปของมนุษย์ ที่ยังไม่สามารถติดตั้งเครื่องกำจัดแบบแรกได้
แก๊สที่ถูกจับมาส่วนหนึ่งก็สามารถส่งไปกำจัด ฝังไว้ใต้ดิน เพื่อลดความเสี่ยงจากปริมาณที่มากเกินไป แต่นอกจากนั้น เรายังสามารถสร้างมูลค่าให้กับแก๊สเหล่านี้ได้ อย่างบริษัท Climeworks ในปัจจุบัน แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่จับได้จากเครื่องต้นแบบนี้ ถูกส่งเข้าไปในเรือนกระจกปลูกผัก ทำให้เขามีมะเขือเทศและแตงกวาที่เติบโตได้ดีขึ้น เขาก็ยังมีแผนที่จะขายต่อแก๊สเหล่านี้ไปยังผู้ประกอบการรายอื่นๆ เช่น ธุรกิจเครื่องดื่ม น้ำอัดลม ธุรกิจรถยนต์ เป็นต้น นอกจากนั้นยังมีอีกบริษัทที่น่าสนใจ ชื่อ Carbon Engineering บริษัทสัญชาติแคนาดาที่เกิดจากนักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด David Keith และนักลงทุนชื่อดังอย่าง Bill Gates และ Norman Murray Edwards ที่ได้มีการสร้างเครื่องดักจับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์จากอากาศเช่นเดียวกัน เพียงแต่หลักการทำงานอาจแตกต่างออกไปบ้าง [5] สิ่งที่น่าสนใจคือ นอกจากแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่จับได้จะถูกนำไปกำจัดแล้ว อีกหนึ่งช่องทางการใช้ประโยชน์ของเขา คือการนำไปเป็นส่วนประกอบตั้งต้นในการผลิตเชื้อเพลิงสังเคราะห์สำหรับใช้ในยานพาหนะทั่วไป พูดอีกอย่างก็คือ ดูดเอาแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดจากการเผาไหม้น้ำมัน หรือเชื้อเพลิงต่างๆ มาสร้างน้ำมันอีกครั้งหนึ่ง นี่จะช่วยให้ภาพรวมของปริมาณการปล่อยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์จากยานพาหนะเป็นศูนย์ได้ และยังช่วยในช่วงการเปลี่ยนผ่านระหว่างยานพาหนะแบบเดิมที่ใช้น้ำมันไปสู่แบบใหม่ที่ใช้พลังงานไฟฟ้าได้ด้วย การสร้างเชื้อเพลิงสังเคราะห์นี้ จะนำแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่จับมา ประกอบกับแก๊สไฮโดรเจนที่ได้จากการแยกน้ำด้วยพลังงานไฟฟ้า จากนั้นก็เข้าสู่กระบวนการสังเคราะห์ให้ได้เชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนหรือน้ำมันที่เราใช้กันอยู่ในปัจจุบัน ขณะนี้พวกเขาได้สร้างเครื่องต้นแบบที่ใช้งานได้จริงแล้ว แต่ก็คงต้องพัฒนาเรื่องราคาต่อไปให้แข่งขันกับน้ำมันทั่วไปในท้องตลาดได้ ซึ่งก็ถือว่าเข้าใกล้ความจริงมากแล้ว
ทั้งหมดนี้นับว่านี้เป็นเทคโนโลยีที่มีความสำคัญมากต่อความเป็นอยู่ของมนุษย์และต้องมีการสนับสนุนให้ใช้งานอย่างแพร่หลายโดยเร็ว อย่างไรก็ตามเทคโนโลยีการดักจับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์จากอากาศนี้ไม่ได้มาแทนการกำจัดแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์จากแหล่งผลิตแบบเดิม ต้องใช้ควบคู่กันไป และที่แน่นอนก็คือ เราทุกคนก็ยังคงต้องช่วยกันลดปริมาณการปล่อยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์เพื่อลดความรุนแรงของวิกฤตการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศนี้ด้วย
การพัฒนาเทคโนโลยีนี้เป็นเพียงด้านหนึ่งของการจำกัดปริมาณแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่สะสมในชั้นบรรยากาศเท่านั้น นโยบายภาครัฐก็มีส่วนสำคัญในการผลักดัน เพื่อให้เกิดความเป็นธรรมแก่ภาคอุตสาหกรรมและประชาชนทั่วไป และอีกด้านหนึ่งของการแก้ไขปัญหานี้ก็คือการตระหนักรับรู้ของประชาชน ที่ต้องให้ความสำคัญ ปรับตัว ให้สอดคล้องไปกับวิกฤตการณ์นี้ด้วย เพราะนี่เป็นสิ่งที่เราทุกคนต้องร่วมกันรับผิดชอบ





ความคิดเห็น
แสดงความคิดเห็น