นวัตกรรมสู่เป้าหมาย Carbon Neutrality และ Net Zero Emissions

เมื่อปี 2015 ในการประชุมรัฐภาคีกรอบอนุสัญญา สหประชาชาติว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (United Nations Framework Convention on Climate Change Conference of the Parties: UNFCCC COP) หรือเป็นที่รู้จักในชื่อ COP 26 จัดขึ้น ณ เมืองกลาสโกว์ สหราชอาณาจักร โดยมีผู้แทนกว่า 200 ประเทศ ได้เข้าร่วมเพื่อสร้างพันธสัญญาในการวางแผนลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกใน “ข้อตกลงปารีสว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ” มีเป้าหมายร่วมกันเพื่อจำกัดการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิของโลกไม่ให้เกิน 2 องศาเซลเซียส และให้พยายามตั้งเป้าไว้ที่ 1.5 องศาเซลเซียส ซึ่งในการประชุมครั้งนี้ ประเทศไทยได้ประกาศเจตนารมณ์ที่จะบรรลุเป้าหมายความเป็นกลางทางคาร์บอน หรือ “Carbon Neutrality” ภายในปี 2050 และ บรรลุเป้าการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสุทธิเป็นศูนย์ หรือ “Net Zero Emissions” ภายในปี 2065

ประเทศไทยและประเทศต่างๆ ได้กำหนดแผนนโยบายและคิดค้นพัฒนานวัตกรรมเพื่อไปสู่เป้าหมายดังกล่าว ปัจจุบันได้มีโครงการและนวัตกรรมสำคัญและได้รับความสนใจจากประเทศต่างๆ โดยมีตัวอย่างที่น่าสนใจดังนี้

ประเทศไทย

การเดินทางของประเทศไทยสู่สังคมคาร์บอนต่ำ จำเป็นต้องได้รับความร่วมมือกันของทั้งภาครัฐบาล ภาคธุรกิจ และภาคประชาสังคม อย่างจริงจัง หลายองค์กรระดับประเทศขับเคลื่อนนโยบายอย่างชัดเจน โดยการพัฒนาเทคโนโลยีสู่ Carbon Neutrality และ Net Zero Emissions

          เทคโนโลยีการดักจับและกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ (Carbon Capture and Storage : CCS)

โดยทั่วไป CO₂ ที่ถูกปล่อยออกจากโรงงานอุตสาหกรรม จะเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ และจะถูกดูดกลับโดยพืช ต้นไม้ ซึ่งเป็นกลไกที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ แต่อย่างไรก็ตามกระบวนการดังกล่าวใช้เวลานานในการดูดซับ CO₂ ตามธรรมชาติ และไม่สัมพันธ์กับ CO₂ ปริมาณมากในชั้นบรรยากาศในปัจจุบัน

เทคโนโลยี CCS คือ กระบวนการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) ที่เป็นของเสียจากแหล่งกำเนิดขนาดใหญ่ เช่น โรงไฟฟ้าพลังงานฟอสซิล จากนั้นทำการขนส่งไปยังสถานที่จัดเก็บและเก็บกักไว้ในสถานที่ที่จะไม่สามารถกลับเข้าสู่บรรยากาศได้ สถานที่ดังกล่าวปกติมักจะเป็นโพรงทางธรณีวิทยาที่อยู่ใต้ดิน เช่น หลุมใต้ดินที่เกิดขึ้นจากการขุดน้ำมันหรือก๊าซธรรมชาติ จุดมุ่งหมายของ CCS คือการป้องกันไม่ให้มีการปล่อย CO₂ ในปริมาณมากเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ (จากการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลในการผลิตไฟฟ้าและอุตสาหกรรมอื่น)

รูปที่ 1 หลักการทั่วไปของการกักเก็บคาร์บอน (CCS) โดยธรรมชาติ และระบบ CCS

ที่มา https://business.libertymutual.com/insights/carbon-sequestration-options-for-a-low-carbon-future/

บริษัท ปตท.สำรวจและผลิตปิโตรเลียม (PTTEP) ริเริ่มโครงการ CCS แห่งแรกของประเทศไทย ภายใต้ โครงการ Arthit CCS ซึ่งคาดว่าจะเริ่มดําเนินการภายในปี 2026 โดยหลังจากการนำก๊าซธรรมชาติจากหลุมใต้ดินขึ้นมาใช้หมดแล้ว จะนำของเหลือที่ไม่ต้องการ เช่น CO₂ ซึ่งถูกดักจับไว้และจะถูกอัดกลับลงในหลุมที่ว่าง เพื่อกักเก็บถาวรในชั้นหินใต้ดินลึกลงไปมากกว่าพันเมตร

รูปที่ 2 หลักการของการกักเก็บคาร์บอน (CCS) ในอุตสาหกรรมสำรวจและผลิตปิโตรเลียม

ที่มา https://www.pttep.com/en/Newsandnmedia/Mediacorner/Pressreleases/Pttep-Initiates-Thailand-First-Ccs-Project-Pushing-Towards-Net-Zero-Green-House-Gas-Emissions.aspx

รูปที่ 3 แหล่งก๊าซธรรมชาติอาร์ทิต (Arthit)

ที่มา https://www.pttep.com/en/Newsandnmedia/Mediacorner/Pressreleases/Pttep-Initiates-Thailand-First-Ccs-Project-Pushing-Towards-Net-Zero-Green-House-Gas-Emissions.aspx

สำหรับโครงการนี้เพื่อศึกษาความเป็นไปได้จากแหล่งก๊าซธรรมชาติ Arthit ในอ่าวไทย โดยศึกษาครอบคลุมหลายด้าน รวมถึงการประเมินเบื้องต้นของความสามารถในการกักเก็บคาร์บอนของการก่อตัวของแหล่งกักเก็บทางธรณีวิทยาเป้าหมาย และแผนการพัฒนาแนวคิดที่เกี่ยวข้อง ในการลด CO₂ ที่ปล่อยออกมาจากกระบวนการผลิต โดยการนําเทคโนโลยีการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์มาใช้เป็น “แนวทางที่ดีกว่า ที่หลายประเทศได้พิจารณาเป็นแนวทางหลัก ในการลดการปล่อย CO₂ ในวงกว้างอย่างมีประสิทธิภาพ”

          สหรัฐอเมริกา

บริษัทแอร์โปรดักส์ (บริษัทแม่ของบีไอจีในสหรัฐอเมริกา) ผู้นำระดับโลกด้านการผลิตก๊าซอุตสาหกรรม ดำเนิน โครงการ Third by’30 โดยมีเป้าหมายที่จะลดการปล่อยคาร์บอนของโรงงานทั่วโลก 1 ใน 3 ภายในปี 2030 ผ่านการแปรสภาพเป็นก๊าซและการดักจับคาร์บอน ซึ่งนำไปสู่การผลิตพลังงานสะอาดที่ยั่งยืนในอนาคต

บริษัทแอร์โปรดักส์ เป็นผู้นำระดับโลกในการสร้างบริการที่สามารถตอบโจทย์เทคโนโลยีการดักจับ CO₂ ที่เกิดขึ้นจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล ก่อนปล่อยเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ ซึ่งเป็นหัวใจสำคัญของการดักจับและกักเก็บก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (Carbon Capture and Storage: CCS) การดักจับคาร์บอนครอบคลุมจากเชื้อเพลิงฟอสซิลทุกชนิด ตั้งแต่ก๊าซธรรมชาติไปจนถึงถ่านหิน ทั้งที่ผ่านกระบวนการรีฟอร์มมิง (Reforming) แก๊สซิฟิเคชั่น (Gasification) และการเผาไหม้โดยใช้ออกซิเจนบริสุทธิ์ (Oxyfuel Combustion)

รูปที่ 4 กระบวนการกักเก็บก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในหลุมใต้ดินธรรมชาติทางธรณีวิทยา

ที่มา https://www.airproducts.com/campaigns/la-blue-hydrogen-project

ตามรูปที่ 4 ประมาณ 95% ของ CO₂ ที่ถูกปล่อยออกจากโรงงาน จะถูกดักจับไว้ เพื่อนำเข้าสู่กระบวนการขนส่งผ่านทางระบบท่อไปยังที่กักเก็บก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งเป็นหลุมใต้ดินธรรมชาติทางธรณีวิทยา การดำเนินกระบวนการดังกล่าวจะส่งผลให้โรงงานที่เป็นต้นเหตุของการปล่อย CO₂ ถูกเรียกว่าเป็น “Blue Product Plant” เนื่องจากจะมีการนำ CO₂ ที่ปล่อยออกจากโรงงานไปกักเก็บไว้แทนที่การปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศโดยตรง ทั้งนี้เป็นที่คาดการณ์ว่าในมลรัฐ Louisiana จะมีศักยภาพในการกักเก็บ CO₂ อย่างถาวรในหลุมใต้ดินตามธรรมชาติ มากถึง 5 ล้านเมตริกตันต่อปี (MTPY)

          การดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากกระบวนการแก๊สซิฟิเคชั่น (Gasification)

เทคโนโลยีการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากกระบวนการแก๊สซิฟิเคชั่น ซึ่งเป็นที่นิยมในขณะนี้ เป็นการแยกก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากซินแก๊ส (Syngas) ซึ่งมักเกิดขึ้นในกระบวนการดูดซับตัวทำละลายทางกายภาพ ในการออกแบบและดำเนินงานระบบดูดซับสลับความดันก๊าซไฮโดรเจน (H2 Pressure Swing Adsorption หรือ PSA) ร่วมกับการรีฟอร์มมิงด้วยไอน้ำ (Steam Reformer) เทคโนโลยี PSA ชิ้นใหม่ที่กำลังพัฒนานี้ สามารถผลิต Sour Syngas โดยไม่ต้องผ่านหน่วย Acid Gas Removal Unit นับเป็นกระบวนการอย่างง่ายที่เสริมศักยภาพในการลดเวลาการผลิต และทำให้มีต้นทุนต่ำ

แอร์โปรดักส์ เล็งเห็นโอกาสสำคัญในการดักจับก๊าซคาร์บอนด์ไดออกไซด์ที่เกิดขึ้นจากกระบวนการแก๊สซิฟิเคชั่น (Gasification) และจากโรงงานผลิตก๊าซไฮโดรเจน เพื่อนำมากักเก็บและนำมาใช้ในกระบวนการขุดเจาะน้ำมัน (Enhanced Oil Recovery) และนำมาใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมอื่น ที่ตอบโจทย์ประเด็นเร่งด่วนด้านสิ่งแวดล้อมบนโลก รูปที่ 5 แสดงถึงกระบวนการผลิตไฮโดรเจนจากก๊าซธรรมชาติที่มีการแยก CO₂ เพื่อนำไปกักเก็บไว้ภายหลัง ดังนั้นการผลิตไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นในรูปแบบนี้ จะถูกเรียกว่าเป็นไฮโดรเจนสีฟ้า (Blue Hydrogen) ที่สะอาดกว่ากระบวนการผลิตไฮโดรเจนโดยทั่วไป

รูปที่ 5 กระบวนการผลิต Blue Hydrogen จากก๊าซธรรมชาติ

ที่มา https://www.airproducts.com/campaigns/la-blue-hydrogen-project

ความสำเร็จ จากการใช้เทคโนโลยีนวัตกรรมของแอร์โปรดักส์ เป็นความสำเร็จที่ยิ่งใหญ่และได้รับการยอมรับจากกระทรวงพลังงาน สหรัฐอเมริกา ว่าเป็นแผนการดักจับและกักเก็บก๊าซคาร์บอนในอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ครั้งแรก และเป็นความสำเร็จที่ไม่เคยปรากฏที่อื่นใดในสหรัฐอเมริกานับตั้งแต่ปี 2004 เทคโนโลยีการดักจับและกักเก็บคาร์บอนของแอร์โปรดักส์ที่โรงกลั่นน้ำมันในเมืองพอร์ตอาเธอร์ สามารถดักจับและลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกสู่สิ่งแวดล้อมได้มากกว่า 5 ล้านเมตริกตัน

          แคนาดา

รัฐบาลแคนาดาได้ก่อสร้าง โครงการ Alberta Carbon Trunk Line (ACTL) ตามรูปที่ 6 ซึ่งเป็นโครงการ CCUS ที่มีการก่อสร้างท่อเพื่อขนส่ง CO₂ ที่มีความยาวมากถึง 240 กิโลเมตร โดยมีผู้มีส่วนได้เสียมากขึ้น 1,348 ราย ตลอดเส้นแนวท่อ โดยโครงการนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อใช้ขนส่ง CO₂ ปริมาณมากถึง 14.6 ล้านตัน/ปี ที่เกิดขึ้นจากโรงงานอุตสาหกรรมในบริเวณ Alberta Industrial Heartland ไปยังแหล่งผลิตน้ำมันเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในกระบวนการขุดเจาะน้ำมัน (Enhanced Oil Recovery: EOR ) หรือเพื่อกักเก็บในหลุมใต้ดินที่ลึกถึง 1,800 เมตร ที่เกิดขึ้นหลังจากการเลิกผลิตน้ำมัน.

รูปที่ 6 โครงการ Alberta Carbon Trunk Line (ACTL)

ที่มา https://www.cslforum.org/cslf/sites/default/files/documents/rome2013/Bachu-AlbertaCarbonTrunkLineProject-PIRT-Rome0413.pdf

ซาอุดิอาระเบีย

อีกหนึ่งโครงการที่น่าสนใจ คือ โครงการนีออม (NEOM) เป็นโครงการผลิตไฮโดรเจนสีเขียว (Green Hydrogen) ปลอดคาร์บอนที่ใหญ่ที่สุดในโลก เพื่อป้อนเข้าสู่โรงงานผลิตแอมโมเนียจากไฮโดรเจน ซึ่งเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและใช้พลังงานหมุนเวียนในการผลิตทั้งหมด มีเป้าหมายคือผลิตแอมโมเนียที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมป้อนสู่ตลาดโลก (Green Ammonia) โดยความร่วมมือระหว่างแอร์โปรดักส์ อัควาเพาเวอร์ (Acwa Power) และ นีออม (Neom) จัดตั้งอยู่ในพื้นที่โครงการเมืองใหม่นีออมในซาอุดิอาระเบีย

รูปที่ 7 โครงการนีออม (NEOM)

ที่มา https://www.reddit.com/r/MapPorn/comments/qvck6y/neom_project_in_saudi_arabia/

โรงงานแห่งนี้จะใช้เทคโนโลยีและนวัตกรรมระดับโลกในการนำพลังงานหมุนเวียนกว่า 4 กิกะวัตต์ ที่ผลิตจากพลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานลม และระบบกักเก็บพลังงานมาใช้ผลิตไฮโดรเจนปริมาณ 650 ตัน/วัน ด้วยกระบวนการแยกน้ำด้วยไฟฟ้า (Electrolysis) โดยใช้เทคโนโลยีการแยกอากาศของแอร์โปรดักส์และผลิตแอมโมเนียที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมปริมาณ 1.2 ล้านตัน/ปี โครงการนี้มีกำหนดเริ่มดำเนินการผลิตในปี 2025

          ญี่ปุ่น

บริษัท Osaka Gas บริษัทด้านพลังงานของญี่ปุ่น ได้คิดค้นและพัฒนาเทคโนโลยีที่เรียกว่า “Methanation” คือ กระบวนการสังเคราะห์ก๊าซมีเทน (Synthetic Methane/Syngas) จากการใช้ CO₂ ที่ถูกดักจับไว้ ร่วมกับไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นจากกระบวนการ Electrolysis จากพลังงานหมุนเวียน ตามรูปที่ 8 โดยบริษัท Osaka Gas อยู่ระหว่างศึกษาร่วมกับบริษัทท้องถิ่นในประเทศเปรู เพื่อผลิตก๊าซมีเทนออกขายภายในประเทศเปรู และส่งออกในรูปก๊าซธรรมชาติเหลว (LNG) ไปยังต่างประเทศ เช่น ญี่ปุ่น

รูปที่ 8 หลักการผลิตมีเทนโดยกระบวนการ Methanation

ที่มา https://www.osakagas.co.jp/en/whatsnew/__icsFiles/afieldfile/2022/07/13/220714_1.pdf

แม้จะยังไม่มีการทดลองที่ชี้ชัดว่า CO₂ สามารถรีไซเคิลได้หรือไม่ แต่ Osaka Gas ก็กำลังพัฒนาต่อไป โดยตั้งเป้าไว้ว่าจะทดแทน 1% ของพลังงานหลักด้วย CO₂ รีไซเคิล ภายในปี 2030 และ 90% ในปี 2050

รัฐบาลญี่ปุ่นตั้งเป้าการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสุทธิเป็นศูนย์ ภายในปี 2050 และจะผลักดันให้มีการใช้เทคโนโลยีต่างๆ ในการจับ CO₂ เปลี่ยนเป็นทรัพยากรที่เรียกว่า “Carbon Recycling” โดยกระทรวงเศรษฐกิจการค้าและอุตสาหกรรมระบุว่า เทคโนโลยีที่จะผลิตวัสดุต่างๆ ที่มาจาก CO₂ เช่น พลาสติก วัสดุก่อสร้าง เคมีภัณฑ์ เชื้อเพลิงเครื่องบิน รวมถึง แร่ต่างๆ จะเริ่มวางจำหน่ายภายในปี 2030

บริษัทวิจัย Fuji Keizai คาดการณ์ว่าตลาดการคัดแยก CO₂ และการผลิต Carbon Recycling จะเติบโต 17.2% จากมูลค่า 4.857 ล้านล้านเยนในปี 2019 เป็น 5.693 ล้านล้านเยนในปี 2030

ทั้งนี้ ความร่วมมือดังกล่าว จึงถือได้ว่าเป็นการผลักดันการนำเทคโนโลยีเข้ามาช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกทั่วโลกให้ได้ตามเป้าหมาย โดยในทุกวันนี้ความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์อยู่ในระดับสูงสุด และทวีเพิ่มขึ้นเร็วที่สุดในประวัติศาสตร์ ดังนั้นเทคโนโลยีที่กล่าวมาข้างต้น จึงเป็นสิ่งจำเป็นและเป็นองค์ประกอบสำคัญของการไปสู่การควบคุมอุณหภูมิเฉลี่ยของโลกไม่ให้เพิ่มขึ้นเกิน 1.5 องศาเซลเซียส ตามเป้าหมายที่วางไว้

 ที่มา

ฝ่ายนวัตกรรมและพัฒนาการกำกับกิจการพลังงาน

สำนักงานคณะกรรมการกำกับกิจการพลังงาน

มีนาคม 2566

ข้อมูลอ้างอิง

https://www.upstreamonline.com/energy-transition/pttep-initiates-thailand-s-first-ccs-project/2-1-1232305

https://www.pttep.com/en/Newsandnmedia/Mediacorner/Pressreleases/Pttep-Initiates-Thailand-First-Ccs-Project-Pushing-Towards-Net-Zero-Green-House-Gas-Emissions.aspx

https://www.bigth.com/th/