เชื้อเพลิงชีวภาพ ปล่อยก๊าซเรือนกระจกน้อยกว่าเชื้อเพลิงฟอสซิล อย่างไร? (ตอนที่ 2)
Cr. iStock by Getty Images, Photo by Scharfsinn86
ความเดิมตอนที่แล้ว Future Perfect ได้พูดถึงเชื้อเพลิงชีวภาพที่มีบทบาทสำคัญในช่วงเปลี่ยนผ่านของพลังงานฟอสซิล ไปสู่พลังงานหมุนเวียนที่สะอาดและไม่ปล่อยก๊าซเรือนกระจกเลย (Clean Energy) ถ้ามองในมุมหนึ่งว่าพลังงานชีวภาพเป็นแค่ตัวคั่นเวลาก็อาจจะเป็นเช่นนั้น แต่จะบอกว่าไม่สำคัญเลยก็ไม่ได้เช่นกัน เพราะมันมีส่วนช่วยกรุยทางเพื่อมุ่งสู่ Net Zero Emission ได้ง่ายขึ้น
เชื้อเพลิงชีวภาพด้วยตัวมันเอง ไม่ว่าเอทานอล หรือไบโอดีเซล เปรียบเทียบกับเชื้อเพลิงฟอสซิลปกติแล้ว เมื่อนำไปเผาไหม้ กลับไม่ได้สร้างความแตกต่างในแง่ของการลดการปล่อย CO2 เท่าใดนัก
แต่ความน่าสนใจในเรื่องการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก จากการใช้เชื้อเพลิงชีวภาพทดแทนเชื้อเพลิงฟอสซิลก็คือ เมื่อคิดรวมตลอดวัฏจักรชีวิตของผลิตภัณฑ์ (Life Cycle) กล่าวคือ ตั้งแต่นำวัตถุดิบมาผ่านกระบวนการผลิตจนกระทั่งได้เชื้อเพลิงออกมานั้น สามารถลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้อย่างมีนัยสำคัญ (หรือจริง ๆ แล้ว อาจไม่ใช่กันแน่?)
ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมานั้น วัฏจักรชีวิตของเชื้อเพลิงชีวภาพยังเป็นสิ่งที่เป็นคำถาม และความท้าทายในการปรับปรุง จากผลการศึกษาและความคิดเห็นต่าง ๆ บ้างก็กล่าวอ้างว่าช่วยลดก๊าซเรือนกระจกได้จริง บ้างก็บอกว่ากระบวนการผลิตแทบไม่ได้ช่วยลดก๊าซเรือนกระจกเลย เมื่อเทียบกับเชื้อเพลิงฟอสซิลปกติ
ในหนึ่งทศวรรษที่ผ่านมานั้น เริ่มมีการเรียนรู้เกิดขึ้นพอสมควรกับการได้นำเชื้อเพลิงชีวภาพไปใช้กันอย่างแพร่หลาย
อย่างเช่นทางสหภาพยุโรป (EU) ได้มีการติดตามการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก ตั้งแต่ปี 2010-2019 พบว่าการใช้เชื้อเพลิงชีวภาพ เข้ามาผสมกับเชื้อเพลิงฟอสซิล สำหรับภาคขนส่งทางบก ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา สามารถช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้ 4.3% ถึงแม้ว่าจะต่ำกว่าเป้าหมายที่ตั้งไว้ที่ 6% ในปี 2020 ก็ตาม
เชื้อเพลิงชีวภาพแท้จริงแล้ว มีส่วนช่วยลดก๊าซเรือนกระจก ได้แค่ไหน และมีเงื่อนไขอย่างไร เราจะมาคุยกันต่อในบทความตอนที่ 2 นี้ และ Future Perfect มีคำตอบมาเปิดมุมคิดให้กับทุกคนครับ (หากใครยังไม่ได้อ่านบทความตอนที่ 1 ขอแนะนำให้กลับไปอ่านเพื่อให้เข้าใจหลักการพื้นฐานได้ชัดเจนยิ่งขึ้นครับ)
Cr. iStock by Getty Images, Photo by ThamKC
เชื้อเพลิงชีวภาพ (Biofuels) มีความแตกต่างกันโดยลักษณะ รวมถึงการปล่อยก๊าซเรือนกระจกในวัฏจักรชีวิตของผลิตภัณฑ์ จากการพิจารณาปัจจัยที่เกี่ยวข้องที่สำคัญ ๆ เช่น ประเภทของวัตถุดิบตั้งต้น (Feedstock) กระบวนการที่ใช้แปรสภาพหรือผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ รูปแบบการขนส่งหรือลอจิสติกส์ รวมถึงคุณสมบัติทางเทคนิคของเชื้อเพลิงแต่ละประเภท
จนถึงปัจจุบัน เราสามารถแบ่งแยกประเภทของเชื้อเพลิงชีวภาพได้ตามรุ่น หรือ Generation ประกอบด้วย รุ่นที่ 1, 2, 3 หรือถ้าจะแบ่งแบบหยาบ ๆ เลยก็แบ่งได้เป็นแบบ Conventional (ขั้นสามัญ) และแบบ Advanced (ขั้นสูง)
เชื้อเพลิงชีวภาพ รุ่นที่ 1 (First Generation) นั่นก็คือเชื้อเพลิงที่ผลิตขึ้นมาจากพืชที่ใช้เป็นอาหาร หรือที่ใช้ผลิตอาหารสัตว์ เราน่าจะคุ้นเคยกับเชื้อเพลิงกลุ่มนี้กันดีอยู่แล้ว อย่างในประเทศไทยก็จะมี Feedstock เช่น อ้อย ปาล์ม มันสำปะหลัง เป็นต้น เชื้อเพลิงจำพวกนี้ ใช้เทคโนโลยีและกระบวนการที่เป็นที่รู้จักกันดีอยู่แล้ว เช่น การหมัก (Fermentation) การกลั่น (Distillation) ก็เลยถือว่าเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพแบบ Conventional (ขั้นสามัญ) ด้วย
เชื้อเพลิงชีวภาพ รุ่นที่ 2 (Second Generation) เป็นเชื้อเพลิงที่ผลิตมาจากพืชที่ไม่ใช่อาหาร (Non-Food) วัตถุดิบตั้งต้นมีทั้งที่มาจากพืชให้พลังงานโดยเฉพาะ เช่น สบู่ดำ หญ้า Switchgrass (หญ้าพลังงานที่พบในแถบอเมริกาเหนือ) เป็นต้น และอีกที่มาคือมาจากวัสดุเหลือทิ้งทางชีวภาพหรือของเสีย (Waste) ในรูปแบบต่าง ๆ เช่น ซังข้าวโพด ฟางข้าว น้ำมันพืชใช้แล้ว (Used Cooking Oil: UCO) เป็นต้น
เชื้อเพลิงชีวภาพ รุ่นที่ 3 (Third Generation) เป็นน้ำมันไบโอดีเซลที่ผลิตจากสาหร่ายขนาดจิ๋ว (Microalgae) ผ่านกระบวนการที่เรียกว่า ทรานเอสเทอริฟิเคชั่น หรือไม่ก็กระบวนการไฮโดรทรีทเมนต์ โดยมีความน่าสนใจตรงที่สาหร่ายบางพันธุ์มีการสะสมน้ำมันไว้ในเซลล์คิดเป็นเกือบร้อยละ 80 ของน้ำหนักแห้ง สาหร่ายเป็นพืชเซลล์เดียวที่สามารถผลิตน้ำมันในปริมาณที่มากมายต่อหน่วยพื้นที่เมื่อเทียบกับการปลูกพืชชนิดอื่น อีกทั้งยังดักจับก๊าซ CO2 เป็นผลพลอยได้ในการลดก๊าซเรือนกระจกอีกด้วย
เชื้อเพลิงชีวภาพ รุ่นที่ 2 และ 3 จัดว่าเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพขั้นสูง (Advanced Biofuel) เนื่องจากว่ากระบวนการและเทคโนโลยีโดยส่วนใหญ่แล้ว ยังไม่ถูกนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์อย่างแพร่หลาย มีทั้งอยู่ในช่วงการวิจัยและพัฒนา หรือการทดลองขยายผลสู่การผลิตจริง
Cr. iStock by Getty Images, Photo by Scharfsinn86
การประเมินวัฏจักรชีวิตผลิตภัณฑ์ (Life Cycle Assessment: LCA) ของเชื้อเพลิงชีวภาพในแต่ละชนิด ที่พิจารณาผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมตั้งแต่การเพาะปลูก การผลิต การขนส่ง ไปจนถึงการนำไปใช้งานนั้น ที่ผ่านมาตั้งแต่ปี 2009 จนถึง 2020 มีผลการศึกษาทั่วโลกรวมกันมากกว่า 600 ผลงาน โดยประเด็นหลักที่มุ่งเน้นในการศึกษา ก็คือปริมาณการปล่อยก๊าซเรือนกระจก ตลอดวัฏจักรชีวิตของเชื้อเพลิงชีวภาพ เมื่อเปรียบเทียบกับเชื้อเพลิงฟอสซิล รวมไปถึงผลกระทบทางด้านสิ่งแวดล้อมในประเด็นอื่น ๆ ด้วย
เราสามารถใช้ค่าอ้างอิงการปล่อยก๊าซเรือนกระจกตลอดทั้งวัฏจักรชีวิตของเชื้อเพลิงฟอสซิล จากกฎระเบียบพลังงานทดแทนของสหภาพยุโรป หรือ Renewable Energy Directive 2018 (RED II) ที่ระบุเป็นค่าเฉลี่ยดัชนีการเกิดคาร์บอน (Carbon Intensity) ของน้ำมันเบนซินและดีเซลอยู่ที่ 94 gCO2 eq / MJ (อธิบายหน่วยวัดก็คือ กรัมของคาร์บอนไดออกไซด์เทียบเท่า ต่อหน่วยพลังงานของเชื้อเพลิง 1 เมกะจูล)
กฎระเบียบพลังงานทดแทนของสหภาพยุโรป หรือ Renewable Energy Directive (RED) เป็นหนึ่งในระเบียบกฎเกณฑ์ที่สำคัญทางฝั่งยุโรป โดยมีการกำหนดเกณฑ์ข้อหนึ่งเรื่องแนวทางการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกของการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ เมื่อเทียบกับเชื้อเพลิงฟอสซิล โดยโรงงานผลิตที่ติดตั้งเพื่อผลิตก่อนและหลังวันที่ 5 ต.ค. 2015 มีการกำหนดการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกให้ได้อย่างน้อย 50% และ 60% ตามลำดับ และกฎระเบียบที่ปรับปรุงล่าสุด มีการขยับตัวเลขให้เข้มข้นยิ่งขึ้นไปที่ 65% โดยเฉพาะหลังจากวันที่ 1 ม.ค. 2021 เป็นต้นไป
คราวนี้เราลองมาพิจารณากันดูครับว่า ผลการศึกษาที่เกี่ยวข้องกับการปลดปล่อยก๊าซเรือนกระจก ที่มีอยู่เป็นจำนวนมากในช่วงเวลาที่ผ่านมา สำหรับเชื้อเพลิงชีวภาพแต่ละประเภทเป็นอย่างไร และมีประเด็นที่น่าสนใจอะไรบ้าง
1. เชื้อเพลิงชีวภาพ ยุคที่ 1 (First Generation)
ในการศึกษา LCA ในช่วงแรก ๆ ของเชื้อเพลิงชีวภาพยุคที่ 1 ที่นำมาใช้ในการผลิตเป็นเอทานอลและไบโอดีเซล โดยภาพรวมแล้ว ได้ผลลัพธ์ด้านศักยภาพในการทำให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจก (Global Warming Potential: GWP) ซึ่งสะท้อนจากปริมาณการปล่อยก๊าซเรือนกระจกในหน่วย gCO2 eq / MJ ที่น้อยกว่าเชื้อเพลิงฟอสซิล ดังรูปด้านล่างนี้
ศักยภาพในการทำให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจก (Global Warming Potential: GWP) ของเชื้อเพลิงชีวภาพ รุ่นที่ 1; Cr. H. Jeswani, A. Chilvers, A. Azapagic (2020)
จากรูปเราจะสังเกตได้ชัดเจนว่าค่าเฉลี่ย GWP ของเอทานอล ที่มาจาก Feedstock ในรูปแบบต่าง ๆ (Feedstock 5 อย่างทางด้านซ้ายมือของแผนภูมิ ที่มีค่าระหว่าง 23–59 gCO2 eq / MJ) นั้นต่ำกว่าของเชื้อเพลิงฟอสซิล ( 94 gCO2 eq / MJ ) โดยที่การใช้อ้อยเป็นวัตถุดิบนั้นจะช่วยก๊าซเรือนกระจกได้มากที่สุด เนื่องมาจากการใช้สารเคมีทางการเกษตรในปริมาณไม่มากนัก ประกอบกับผลผลิตต่อพื้นที่ในปริมาณที่สูง และการชดเชยคาร์บอนจากการผลิตไฟฟ้าจากชีวมวลที่เกี่ยวเนื่องกัน
ฝั่งไบโอดีเซลก็เช่นเดียวกัน (Feedstock 4 อย่างทางด้านขวามือของรูป) สามารถช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกให้เหลือน้อยกว่าเชื้อเพลิงฟอสซิล โดยเฉพาะน้ำมันปาล์มที่นำมาใช้เป็น Feedstock นั้น โดยค่าเฉลี่ยสามารถลดก๊าซเรือนกระจกลงได้มากกว่า 60% เมื่อเทียบกับเชื้อเพลิงฟอสซิล (ค่าเฉลี่ยต่ำกว่าเส้นทึบสีเขียว)
อย่างไรก็ดี ในระยะหลัง ๆ ของการศึกษา LCA ได้มีผู้สันทัดกรณีตั้งข้อสังเกตว่า แท้ที่จริงแล้วการใช้เชื้อเพลิงชีวภาพในบางกรณี ก็อาจไม่ได้ช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกเลย หากได้พิจารณาถึงผลกระทบจาการใช้พื้นที่เพื่อการเพาะปลูกพืชเหล่านี้ด้วย ที่อาจต้องมีการถางป่าเพื่อขยายพื้นที่ทางการเกษตร เมื่อป่าหายไป ความสามารถในการดูดซับ CO2 ก็ลดลง ประเด็นนี้เกี่ยวกับปัจจัยเรื่องการเปลี่ยนแปลงการใช้ประโยชน์ที่ดิน หรือ Land-Use Change (LUC) ตามที่ Future Perfect เคยแชร์ไว้ในเนื้อหาตอนที่แล้ว
ดังนั้นจึงมีการศึกษา LCA ที่ได้นำปัจจัย LUC มาพิจารณาร่วมด้วยในการคำนวณค่า GWP ซึ่งทำให้วัฏจักรชีวิตของเชื้อเพลิงชีวภาพมีการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่สูงขึ้นกว่าเดิมอย่างมีนัยสำคัญ ดังรูปด้านล่างนี้
ศักยภาพในการทำให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจก (Global Warming Potential: GWP) ของเชื้อเพลิงชีวภาพ รุ่นที่ 1 โดยคำนึงถึงปัจจัยการเปลี่ยนแปลงการใช้ประโยชน์ที่ดิน หรือ Land-Use Change (LUC) ร่วมด้วย; Cr. H. Jeswani, A. Chilvers, A. Azapagic (2020)
ถ้าดูจากแผนภูมิจะเห็นได้ว่า กรณีของเอทานอล ค่าเฉลี่ย GWP โดยส่วนใหญ่จะเขยิบขึ้นมาใกล้กับค่า GWP ของเชื้อเพลิงฟอสซิล โดยที่จะขึ้นอยู่กับภูมิประเทศที่มีการปลูกพืชที่ใช้ผลิตเอทานอลเป็นปัจจัยสำคัญ ยกตัวอย่างเช่น ความต้องการเอทานอลจากอ้อยในประเทศบราซิลสูงขึ้นเป็นอย่างมากจนต้องมีการขยายพื้นที่เพาะปลูกอย่างต่อเนื่อง การหายไปของพื้นที่ป่าดงดิบเพื่อนำมาเพาะปลูกอ้อยแทนนั้น ทำให้ค่า GWP ตามเงื่อนไขนี้สูงขึ้นกว่าของเชื้อเพลิงฟอสซิลได้ถึง 60% (เชื้อเพลิงชีวภาพปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้มากกว่าเชื้อเพลิงฟอสซิลถึง 60%)
ขยับมาดูฝั่งไบโอดีเซลบ้าง โดยค่าเฉลี่ยแล้วมีค่า GWP สูงกว่าเชื่อเพลิงฟอสซิล อย่างในกรณีของการปลูกปาล์มอย่างเป็นล่ำเป็นสันในแถบมาเลเซียและอินโดนีเซียนั้น ทำให้ต้องทำลายป่า รวมถึงระบายน้ำในพื้นที่ดินพรุ ส่งผลถึงการปลดปล่อยก๊าซเรือนกระจกด้วยนั้น จึงปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้มากถึง 3-40 เท่า เมื่อเทียบกับวัฏจักรชีวิตของน้ำมันดีเซลปกติ โดยสามารถประเมินการปลดปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากปัจจัย LUC แบบทางตรงได้ในช่วง 150–530 g CO2 eq / MJ
ในทางตรงกันข้าม กรณีที่ค่า GWP ของเชื้อเพลิงชีวภาพต่ำกว่าเชื้อเพลิงฟอสซิลก็มีอยู่มากเช่นกัน อย่างเช่นพื้นที่ปลูกปาล์มในประเทศโคลัมเบียและประเทศไทย จากข้อมูลที่มีการศึกษาที่ผ่านมามีบางพื้นที่ที่ปัจจัย LUC กลับทำให้เกิดการกักเก็บคาร์บอนมากขึ้น (ช่วยดูดซับคาร์บอนได้ดี) เนื่องจากสภาพพื้นที่เดิมนั้นเป็นทุ่งหญ้าเขตร้อน เป็นนาข้าว หรือพื้นที่การเกษตรอื่น ๆ
จะเห็นได้ว่าปัจจัย LUC หรือการเปลี่ยนแปลงการใช้ประโยชน์ที่ดินเพื่อการเพาะปลูกพืชนั้น มีตัวขับเคลื่อนหรือ Driver ที่สำคัญก็คือ สภาพภูมิประเทศของแต่ละภูมิภาค และพืชดั้งเดิมที่มีอยู่หรือปลูกไว้อยู่ก่อนหน้าที่จะเปลี่ยนมาปลูกพืชที่ให้พลังงานนั่นเอง
2. เชื้อเพลิงชีวภาพ ยุคที่ 2 (Second Generation)
เชื้อเพลิงในกลุ่มนี้ แบ่ง Feedstock ออกได้เป็น 2 กลุ่มย่อย คือ พืชพลังงานโดยตรง (พืชที่ปลูกเพื่อให้น้ำมัน) กับ วัสดุเหลือทิ้งทางชีวภาพหรือของเสีย เมื่อพิจารณาค่าเฉลี่ย GWP แล้ว (โดยที่ยังไม่ได้รวมปัจจัย LUC เข้าไป) ถือว่ามีการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่ต่ำกว่าเชื้อเพลิงฟอสซิลมาก อย่างกรณีของ Feedstock สำหรับเอทานอลตามรูปด้านล่าง โดยค่าเฉลี่ยสามารถลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้มากกว่า 60% (ค่าเฉลี่ยต่ำกว่าเส้นทึบสีเขียว)
ศักยภาพในการทำให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจก (Global Warming Potential: GWP) ของเชื้อเพลิงชีวภาพ รุ่นที่ 2 (Feedstock สำหรับเอทานอล); Cr. H. Jeswani, A. Chilvers, A. Azapagic (2020)
กรณีของไบโอดีเซล อาจไม่มี Feedstock ที่มีการศึกษาหลากหลายเท่ากับของเอทานอล โดยมักจะมุ่งไปที่ Feedstock 3 อย่างคือ สบู่ดำ (Jatropha) ต้นคาเมลินา (Camelina) และน้ำมันพืชใช้แล้ว (Used Cooking Oil: UCO) และก็ถือว่ามีการปล่อยก๊าซเรือนกระจกในระดับที่ต่ำเช่นเดียวกับ Feedstock กลุ่มเอทานอล โดยค่าเฉลี่ยสามารถลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้มากกว่า 50% (ค่าเฉลี่ยต่ำกว่าเส้นประสีเขียว) ดังรูปด้านล่าง
ศักยภาพในการทำให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจก (Global Warming Potential: GWP) ของเชื้อเพลิงชีวภาพ รุ่นที่ 2 (Feedstock สำหรับไบโอดีเซล); Cr. H. Jeswani, A. Chilvers, A. Azapagic (2020)
เชื้อเพลิงชีวภาพในยุคที่ 2 นี้ (รวมไปจนถึงยุคที่ 3 ด้วย) ยังไม่มีข้อมูลผลการศึกษาที่พิจารณาถึงปัจจัย LUC เหมือนกับเชื้อเพลิงชีวภาพในยุคที่ 1 เท่าใดนัก อันเนื่องมาจากความไม่แน่นอนในปัจจัยด้านเทคโนโลยีที่ยังอยู่ระหว่างการพัฒนา ประกอบกับเชื้อเพลิงชีวภาพยุคใหม่นี้ยังไม่ได้มีการผลิตและจำหน่ายในเชิงพาณิชย์เต็มรูปแบบได้เหมือนกับเชื้อเพลิงชีวภาพในยุคที่ 1 ดังนั้นจึงยังไม่สามารถสรุปข้อมูลที่ยืนยันผลได้แน่นอน
อย่างไรก็ดี หากสังเกตจากแผนภูมิข้างต้นของเชื้อเพลิงชีวภาพในยุคที่ 2 จะเห็นได้ว่าเชื้อเพลิงชีวภาพที่ผลิตจาก Feedstock วัสดุเหลือทิ้งทางชีวภาพหรือของเสียทั้งหลาย มีค่า GWP ที่ต่ำกว่าเชื้อเพลิงชีวภาพที่ผลิตจากพืชพลังงานที่ต้องมีการเพาะปลูกอย่างเห็นได้ชัด ขยายความเพิ่มเติมได้คือ ถ้าเป็น Feedstock สำหรับเอทานอล เช่น ฟางข้าว (Straw) ซังข้าวโพด (Corn Stover) และชานอ้อย (Bagasse) ส่วน Feedstock สำหรับไบโอดีเซล ได้แก่ น้ำมันพืชใช้แล้ว (Used Cooking Oil)
ปัจจัยอย่างหนึ่งที่เกี่ยวข้องโดยตรงกับข้อได้เปรียบเรื่องนี้ของ Feedstock จากวัสดุเหลือทิ้งก็คือ เมื่อไม่ต้องเพาะปลูกโดยตรงเพื่อให้ได้ Feedstock เหล่านี้มา ก็ไม่มีการปลดปล่อยก๊าซไนตรัสออกไซด์ ( N2O ) ออกสู่บรรยากาศ อันเกิดจากปุ๋ยที่ใส่ให้กับพืชในการเพาะปลูกนั่นเอง นอกจากนี้แล้ว ในระบบการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพจากวัสดุเหลือทิ้งเหล่านี้ เศษที่เหลือทิ้งยังสามารถนำมาใช้สำหรับผลิตพลังงาน เพื่อใช้ในกระบวนการได้อีกด้วย จึงได้เครดิตในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากการลดการใช้พลังงานไฟฟ้าได้ด้วย
3. เชื้อเพลิงชีวภาพ ยุคที่ 3 (Third Generation)
เชื้อเพลิงชีวภาพกลุ่มนี้ ก็คือไบโอดีเซลที่ผลิตมาจากสาหร่ายขนาดจิ๋ว ซึ่งที่ผ่านมามีการศึกษา LCA ของเชื้อเพลิงกลุ่มนี้อยู่บ้าง แต่ไม่มากนัก และผลการศึกษาในแต่ละงานได้ผลลัพธ์ของค่า GWP ที่แตกต่างกันมาก อยู่ในช่วงตั้งแต่ −2,400 ไปจนถึง 2,880 gCO2 eq / MJ ซึ่งมีทั้งสูงกว่าและต่ำกว่าค่า GWP ของเชื้อเพลิงฟอสซิล (แต่โดยส่วนใหญ่แล้วจะสูงกว่าเยอะมาก โดยสังเกตจากจุดสีเหลืองในรูปด้านล่างที่กระจายตัวมาก) ความแปรผันนี้เกิดขึ้นเนื่องด้วยปัจจัยที่แตกต่างกันหลายอย่าง ไม่ว่าจะเป็นกระบวนการ วิธีการดำเนินงาน ขอบเขตที่ศึกษา ไปจนถึงสมมติฐานที่เกี่ยวกับ Feedstock ดังรูปด้านล่าง
ศักยภาพในการทำให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจก (Global Warming Potential: GWP) ของเชื้อเพลิงชีวภาพ รุ่นที่ 3 (สาหร่ายขนาดจิ๋ว); Cr. H. Jeswani, A. Chilvers, A. Azapagic (2020)
ด้วยสถานะทางเทคโนโลยีในปัจจุบันของเชื้อเพลิงชีวภาพ ยุคที่ 3 สามารถสรุปจากข้อมูลการศึกษา LCA ที่ผ่านมาได้ว่า ไบโอดีเซลจากสาหร่าย มีการปล่อยก๊าซเรือนกระจกตลอดวัฏจักรชีวิตผลิตภัณฑ์สูงกว่าน้ำมันดีเซลปกติ ด้วยสาเหตุหลักก็คืออัตราผลผลิตที่ยังต่ำอยู่ และต้องใช้พลังงานสูงกว่าเชื้อเพลิงชีวภาพประเภทอื่น ๆ มากกว่า 10 เท่าโดยประมาณ เพื่อใช้ในการเพาะปลูก การเก็บเกี่ยว และการทำแห้ง (Drying) ในช่วงเก็บเกี่ยว โดยเทคโนโลยีที่มีศักยภาพช่วยเพิ่มอัตราผลผลิตให้ดียิ่งขึ้น หรือลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกให้มากขึ้นได้นั้น ยังอยู่ในระดับการทดลองที่รอการขยายผลไปสู่การผลิตในเชิงพาณิชย์ต่อไป
โดยสรุปแล้ว เชื้อเพลิงชีวภาพ ถ้ามองตลอดทั้งวัฏจักรชีวิตแล้วมีทั้งข้อดีและข้อเสียในมุมมองด้านความยั่งยืน
ถ้ามองในแง่ดี แน่นอนว่ามันจะช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก เมื่อเทียบกับเชื้อเพลิงฟอสซิล เพิ่มทางเลือกให้กับการใช้พลังงานที่ไม่ต้องพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลอย่างเดียว และช่วยให้พัฒนาชนบทจากการส่งเสริมการปลูกพืชพลังงาน
แต่ถ้ามองในด้านลบ การเพิ่มปริมาณการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นที่ 1 ที่ใช้วัตถุดิบเป็นพืชอาหารนั้น จะส่งผลกระทบอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ต่อเรื่องอุปทาน (Supply) และราคาของวัตถุดิบที่เป็นอาหาร (เนื่องจากพื้นที่เพาะปลูกมีจำกัด) ความเสี่ยงในการปล่อยก๊าซเรือนกระจกเพิ่มขึ้นจากการเปลี่ยนการใช้ประโยชน์ที่ดิน หรือมีการรุกล้ำที่ดินเพิ่มขึ้น เพื่อนำมาปลูกพืชที่เป็นวัตถุดิบตั้งต้นสำหรับเชื้อเพลิงชีวภาพ (ปัจจัย LUC) และอาจรวมไปถึงความเสื่อมโทรมของพื้นดิน ป่าไม้ แหล่งน้ำ และระบบนิเวศตามธรรมชาติด้วย หากไม่ได้ตระหนักถึงความเสี่ยง และดำเนินการป้องกันได้ดีพอ
Cr. iStock by Getty Images, Photo by photosbyjim
หากถามว่าเชื้อเพลิงชีวภาพ รุ่นที่ 2 เข้ามาช่วยให้เกิดผลดีมากขึ้นหรือไม่นั้น แน่นอนว่าไม่ได้กระทบในประเด็นที่จะไปรบกวนเรื่องอุปทานและราคาของพืชที่ใช้ผลิตอาหาร แต่ด้วยระดับปริมาณการผลิตที่มีจำนวนไม่มากในปัจจุบัน เหมือนกับพืชอาหารซึ่งเป็นพืชเศรษฐกิจนั้น ก็ย่อมทำให้ต้นทุนการผลิตสูง และแข่งขันเรื่องราคากับเชื้อเพลิงฟอสซิลได้ยาก โดยเฉพาะช่วงที่ราคาน้ำมันดิบปรับตัวลดลง ตรงนี้ยังถือเป็นข้อจำกัดของเชื้อเพลิงชีวภาพกลุ่มนี้
สำหรับเชื้อเพลิงชีวภาพ รุ่นที่ 3 หรือน้ำมันไบโอดีเซลจากสาหร่ายขนาดจิ๋วนั้น จะมีข้อได้เปรียบเรื่องการไม่มีผลกระทบการผลิตพืชอาหารเช่นกัน อีกทั้งยังใช้พื้นที่ในการเพาะเลี้ยงน้อยกว่าพืชน้ำมันอื่น ๆ โดยสามารถเพาะเลี้ยงได้ตลอดทั้งปี ไม่ขึ้นกับฤดูกาล มันสามารถเติบโตได้ในหลายสภาวะ เช่น ในบ่อน้ำเสีย น้ำเค็ม น้ำกร่อย สามารถเจริญเติบโตได้อย่างรวดเร็ว แต่อย่างไรก็ดี จุดอ่อนที่สำคัญจากสถานะในการพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตเชื้อเพลิงที่มีอยู่ในปัจจุบันนี้ ยังถือว่ามีต้นทุนที่สูงอยู่ อีกทั้งกระบวนการผลิตน้ำมันไบโอดีเซลจากสาหร่ายก็ถือว่าใช้พลังงานมาก ส่งผลให้ปล่อยก๊าซเรือนกระจกออกมามากด้วยเช่นกัน
เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ (Photobioreactor) สำหรับการเพาะเลี้ยงสาหร่าย; Cr. iStock by Getty Images, Photo by Toa55
โดยรวมแล้วในปัจจุบันยังถือว่าเชื้อเพลิงชีวภาพจากสาหร่าย ปล่อยก๊าซเรือนกระจกมากกว่าเชื้อเพลิงจากฟอสซิล จึงยังไม่เหมาะที่จะนำมาผลิตเป็นเชื้อเพลิงสำหรับภาคขนส่งหรือภาคอุตสาหกรรม โดยน่าจะเหมาะกับการนำไปใช้ในตลาดของผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าสูง เช่น เครื่องสำอาง หรือผลิตภัณฑ์อาหารเสริม เป็นต้น แต่หากในอนาคต การพัฒนาเทคโนโลยีและการขยายผลสู่การผลิตในเชิงพาณิชย์จริง จะช่วยให้น้ำมันจากสาหร่ายขนาดจิ๋ว ได้ไปต่อหรือไม่ เราคงต้องติดตามกันต่อไป
ผู้อ่านท่านใดที่ยังไม่ได้กดติดตามเพจ Future Perfect สามารถกดติดตามได้เลยครับ และทุกท่านสามารถ ร่วมเป็นส่วนหนึ่งกับ Future Perfect ได้ผ่านการแสดงความคิดเห็นและแบ่งปันเรื่องราวกันได้ที่ด้านล่างนี้ครับ
3 มุมคิดที่ Future Perfect ขอฝากไว้
1) ถ้าเราแบ่งเชื้อเพลิงชีวภาพแบบหยาบ ๆ สามารถจำแนกเป็นเชื้อเพลิงขั้นสามัญ ที่ใช้วัตถุดิบ (Feedstock) จากพืชที่นำมาผลิตอาหาร และเชื้อเพลิงขั้นสูง ที่ใช้วัตถุดิบมาจากพืชพลังงาน วัสดุเหลือทิ้งทางชีวภาพ และสาหร่ายขนาดจิ๋ว.
2) ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา การใช้เชื้อเพลิงชีวภาพ มีส่วนช่วยให้เกิดการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้ เมื่อคำนวณตลอดทั้งวัฏจักรชีวิต (Life Cycle) แต่เมื่อพิจารณาผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงการใช้พื้นที่ (LUC) หรือการขยายพื้นที่เพาะปลูกพืชพลังงานไปยังพื้นที่ธรรมชาติมากขึ้นทั้งทางตรงและทางอ้อม โดยภาพรวมแล้วทำให้ความได้เปรียบของเชื้อเพลิงชีวภาพลดลงเมื่อเทียบกับการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลปกติในแง่ของการลดโลกร้อน
3) เชื้อเพลิงชีวภาพขั้นสูง มีข้อได้เปรียบเหนือกว่าเชื้อเพลิงชีวภาพขั้นสามัญ คือการตัดความเชื่อมโยงกับการผลิตพืชอาหาร ใช้พื้นที่น้อยลง ได้อัตราผลผลิตมากขึ้น แต่ข้อจำกัดคือปริมาณการผลิตที่ยังทำได้น้อย ประกอบกับต้นทุนที่สูง และยังแข่งขันไม่ได้กับเชื้อเพลิงฟอสซิล ซึ่งต้องติดตามต่อไปในอนาคต
#FuturePerfect #อนาคตกำหนดได้
References
2. H. Jeswani, A. Chilvers, A. Azapagic (2020). Environmental sustainability of biofuels: a review. Proceedings of The Royal Society A Mathematical Physical and Engineering Sciences 476(2243):20200351. DOI:10.1098/rspa.2020.0351.
3. European Commission. 2018. Directive (EU) 2018/2001 of the European Parliament and of the Council of 11 December 2018 on the promotion of the use of energy from renewable sources. Brussels, Belgium: Official Journal of the European Union.
4. EPA. 2010. Renewable Fuel Standard Program (RFS2) Regulatory Impact Analysis (EPA-420-R-10-006). U.S. Environmental Protection Agency, Office of Transportation and Air Quality, Assessment and Standards Division See www.epa.gov/otaq/fuels/renewablefuels/regulations.htm
6. García CA, Fuentes A, Hennecke A, Riegelhaupt E, Manzini F, Masera O. 2011. Life-cycle greenhouse gas emissions and energy balances of sugarcane ethanol production in Mexico. Appl. Energy. 88, 2088–2097. (10.1016/j.apenergy.2010.12.072)
7. Hassan MNA, Jaramillo P, Griffin WM. 2011. Life cycle GHG emissions from Malaysian oil palm bioenergy development: the impact on transportation sector's energy security. Energy Policy 39, 2615–2625. (10.1016/j.enpol.2011.02.030)
- 2
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
