การดักจับและการจัดเก็บคาร์บอน
การกักเก็บสารมลพิษจากภาคส่วนที่ยากต่อการลด
การดักจับและกักเก็บคาร์บอน (CCS) เป็นกระบวนการในการดักจับ CO2 ซึ่งปกติแล้วจะมาจากแหล่งอุตสาหกรรม ไม่ว่าจะก่อนปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศหรือหลังการปล่อย ผ่านการดักจับอากาศโดยตรง (direct air capture, DAC)
CO2 ที่จับได้จะถูกบีบอัดให้อยู่ในรูปของเหลวหรือของแข็ง ซึ่งสามารถเคลื่อนย้ายไปยังสถานที่จัดเก็บที่อยู่ลึกลงไปใต้ดินได้ เช่น แหล่งน้ำมันที่หมดลง ชั้นหินอุ้มน้ำเกลือ หรือชั้นหินทางธรณีวิทยาที่มีรูพรุนอื่นๆ กระบวนการนี้เรียกว่าการกักเก็บ
#การดักจับและการจัดเก็บคาร์บอนทำงานอย่างไร?
CO2 สามารถถูกดักจับที่แหล่งกำเนิดได้สามวิธี: หลังการเผาไหม้ การเผาไหม้ล่วงหน้า และหลังการเผาไหม้ด้วยออกซิเจนบริสุทธิ์ การดักจับหลังการเผาไหม้ใช้ 'การดักจับ' (scrubbing) แบบดูดซึม ดูดซับ หรือแบบเมมเบรนเพื่อขจัด CO2 ออกจากก๊าซไอเสียที่ถูกปล่อยออกมาจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล
การดักจับแบบการเผาไหม้ล่วงหน้าจะขจัดคาร์บอนไดออกไซด์ก่อนการเผาไหม้ ในที่นี้ การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างโมเลกุลก๊าซมีเทนด้วยไอน้ำ (steam methane reforming) หรือการแปรสภาพเป็นก๊าซของเชื้อเพลิง เช่น ถ่านหินหรือชีวมวลจะทำให้เกิดก๊าซสังเคราะห์ (syngas)
จากนั้น syngas จะเกิดปฏิกิริยาเปลี่ยนน้ำเป็นก๊าซที่เปลี่ยนคาร์บอนมอนอกไซด์และน้ำเป็นไฮโดรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ มีความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์สูงและสามารถแยกออกได้ ทำให้เหลือไฮโดรเจนที่สามารถใช้เป็นเชื้อเพลิง นี่เป็นขั้นตอนแรกในการผลิตไฮโดรเจนสีน้ำเงินจากถ่านหินหรือก๊าซธรรมชาติ
สุดท้าย เทคโนโลยีการดักจับหลังการเผาไหม้ด้วยออกซิเจนบริสุทธิ์ (Oxyfuel) จะเผาผลาญเชื้อเพลิงโดยใช้ออกซิเจนบริสุทธิ์ หรือส่วนผสมของออกซิเจนและก๊าซไอเสียที่ถูกหมุนเวียนซ้ำ แทนที่จะเป็นอากาศ
ข้อดีหลายประการของการเผาไหม้ด้วย Oxyfuel ที่เหนืออากาศ ได้แก่ การสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงที่ลดลง อุณหภูมิเปลวไฟที่สูงขึ้น การสูญเสียความร้อนน้อยลง ความเข้มข้นของ CO2 ที่มากขึ้น (ทำให้การกักเก็บง่ายขึ้น) การควบแน่นของก๊าซไอเสียที่มากขึ้น (การแยกด้วยการบีบอัดที่ง่ายขึ้น) ความสามารถในการจับความร้อนของการควบแน่นและการลดลง 75% ของก๊าซไอเสียโดยรวม
#เหตุใด CCS จึงมีความสำคัญต่อการเปลี่ยนแปลงพลังงาน
แม้ว่า CCS จะยังมีราคาแพงและใหม่ แต่ก็ถือเป็นวิธีที่จำเป็นในการลดการสะสมก๊าซเรือนกระจกจากการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลในขณะที่โลกกำลังเปลี่ยนไปสู่แหล่งพลังงานที่สะอาดขึ้น ก่อนหน้านี้ การทำให้เป็นของเหลวผ่านการบีบอัดเป็นตัวเลือกเดียวของ CCS ที่ทำงานได้
อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีการทำให้เป็นของแข็งได้ถูกพัฒนาให้ใหม่ขึ้นซึ่งเกี่ยวข้องกับการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงไฟฟ้าที่เป็นโลหะเหลว (เช่น แกลเลียมอัลลอย) ซึ่งช่วยให้สามารถแปลง CO2 เป็นของแข็งที่อุณหภูมิห้องได้ ความท้าทายคือการปรับขนาดเทคโนโลยี CCS ทั้งเก่าและใหม่
CCS เป็นวิธีที่ดีในปัจจุบันในการลดการปล่อยมลพิษจากอุตสาหกรรมที่ลดได้ยาก เช่น โรงงานปูนซีเมนต์และเหล็กกล้า การปล่อย CO2 ที่เกี่ยวข้องกับซีเมนต์นั้นอยู่ที่ประมาณ 7% ของพลังงานทั้งหมดและการปล่อยมลพิษในอุตสาหกรรม
CCS สามารถปรับปรุงการปล่อยมลพิษของโรงงานปูนซีเมนต์ได้หลายจุด โรงงานปูนซีเมนต์ผลิตปูนซีเมนต์โดยการให้ความร้อนแก่วัตถุดิบ (ส่วนใหญ่เป็นหินปูนและยิปซั่ม) ในเตาเผาแบบหมุนที่อุณหภูมิสูงมาก โดยปล่อย CO2 ออกมาในหลายขั้นตอนของกระบวนการ ตามปกติ การปล่อยมลพิษจากเชื้อเพลิงของเตาเผาจะถูกรวมกับการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากกระบวนการเผาด้วยหินปูนเป็นกระแสก๊าซไอเสียเดี่ยวที่ออกจากโรงงาน
เทคโนโลยีหลังการเผาไหม้ CCS สามารถนำไปปรับใช้กับโรงงานปูนซีเมนต์ที่มีอยู่เดิมเพื่อดักจับก๊าซไอเสียได้ เนื่องจากความเข้มข้นของ CO2 สูงมาก (14-33% โดยปริมาตร) ในก๊าซไอเสียของโรงงานปูนซีเมนต์ จึงดักจับได้ง่ายและมีประสิทธิภาพมากกว่าจากโรงไฟฟ้าจากก๊าซธรรมชาติที่มีขนาดเท่ากัน (ประมาณ 3%) หรือโรงไฟฟ้าถ่านหิน (ประมาณ 15%)
CO2 เป็นสิ่งจำเป็นในโรงงานอุตสาหกรรมที่ทำปุ๋ย พลาสติก และยาง และมีการใช้งานมากมายทั่วทั้งอุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม และในอุตสาหกรรมการแพทย์ นอกจากนี้ยังสามารถใช้ CO2 เพื่อเสริมสร้างอากาศเรือนกระจก (greenhouse air) เพื่อเพิ่มผลผลิตพืช
โรงงานที่ตามปกติปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในปริมาณมากนั้น เป็นตัวเลือกสำหรับเทคโนโลยี CCS ไม่ว่าจะปรับปรุงหรือเป็นส่วนหนึ่งของการก่อสร้างโรงงานใหม่ ปัจจุบันมีโครงการ CCS ขนาดใหญ่ 27 โครงการที่ดำเนินการอยู่ทั่วโลก และคาดว่าจะมีอีกมาก
#เทคโนโลยี CCS ที่กำลังพัฒนามีอะไรบ้าง?
การดักจับอากาศโดยตรง (DAC) จะดักจับคาร์บอนโดยตรงจากชั้นบรรยากาศ โดยใช้พัดลมขนาดยักษ์เพื่อดึงอากาศเข้าไป แล้วจับ CO2 เข้ากับตัวดูดซับสารเคมีผ่านการดูดซับหรือการดูดซึม เมื่อตัวดูดซับอิ่มตัว จะถูกให้ความร้อนที่ 80-100°C เพื่อปล่อย CO2 ที่ถูกจับไว้สำหรับการกักเก็บ
เนื่องจาก CO2 ในบรรยากาศกระจายตัวอย่างกว้างขวาง (เพียง 0.04% ของอากาศ) การกำจัด CO2 ผ่าน DAC จึงใช้พลังงานมากกว่าการกำจัด CO2 ที่แหล่งกำเนิด ซึ่งมีความเข้มข้นมากกว่ามาก ดังนั้น DAC จึงมีราคาแพงกว่ามาก
แม้ว่าปัจจุบันมีโรงงาน DAC ที่ดำเนินการอยู่เพียง 19 แห่ง แต่ทั้งสำนักงานพลังงานระหว่างประเทศ (IEC) และกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกามองว่า DAC เป็นองค์ประกอบที่สำคัญของกลยุทธ์แบบหลายแง่ (multi-pronged strategy) เพื่อให้บรรลุเป้าหมายสุทธิเป็นศูนย์ การบรรลุเป้าหมายสุทธิเป็นศูนย์จะต้องมี DAC เพิ่มขึ้นอย่างมากและรวดเร็ว เช่นเดียวกับการปรับแต่งเทคโนโลยี DAC และลดต้นทุนในการดักจับ
เทคโนโลยีการบีบอัดเป็นศูนย์กลางของ CCS ทั้งหมด รวมถึง DAC ด้วย MAN Energy Solutions เป็นผู้จัดหาคอมเพรสเซอร์สำหรับโครงการ CCS ขนาดใหญ่ทั่วโลก รวมถึงโครงการ 'Porthos' ในเนเธอร์แลนด์ โดยจะมีคอมเพรสเซอร์เทรน (compressor train) ประเภท RG 25-4 จำนวน 2 ตัว และ RG 31-4 1 ตัว บีบอัด CO2 สำหรับการขนส่งและฉีดใต้ทะเลเหนือ
#CCS ในประเทศไทย
ในประเทศไทยเราเองก็กำลังศึกษาเทคโนโลยีนี้เหมือนกันค่ะ โดย ปตท.สผ. กำลังศึกษาและเตรียมพัฒนาโครงการ CCS ขึ้นเป็นครั้งแรกในประเทศไทย นำร่องที่โครงการอาทิตย์ ซึ่งเป็นแหล่งผลิตก๊าซธรรมชาติในอ่าวไทย โดยขณะนี้ได้เสร็จสิ้นการศึกษาความเป็นไปได้ของโครงการและกำลังอยู่ในระหว่างการศึกษาทางวิศวกรรมเบื้องต้น คาดว่าจะเริ่มใช้เทคโนโลยี CCS ในโครงการอาทิตย์ได้ในปี 2026
นอกจากนี้ ปตท.สผ. ยังมีแผนจะศึกษาและพัฒนาโครงการ CCS ในบริเวณพื้นที่อื่น ๆ ในประเทศไทย โดยร่วมมือกับพันธมิตรทางธุรกิจ เพื่อช่วยสนับสนุนอุตสาหกรรมต่าง ๆ ในการลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ รวมทั้ง ทำการศึกษาและพัฒนาโครงการ CCS Hub Model ซึ่งเป็นความร่วมมือภายในกลุ่ม ปตท. ด้วย
การดำเนินงานทั้งหมดนี้ก็เพื่อสนับสนุนการบรรลุเป้าหมายของประเทศไทยในการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสุทธิเป็นศูนย์ค่ะ
- 10
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
