เปลี่ยนวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรเป็น "ถ่านชีวภาพ" (BioCoal) ทดแทนถ่านหิน ช่วยลดต้นตอฝุ่น PM 2.5 ตอบโจทย์ BCG เพื่อความยั่งยืน
เป็นที่รู้ทราบกันดีว่า ประเทศไทยเป็นประเทศเกษตรกรรม ทำให้เรามีวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรจำนวนมาก ไม่ว่าจะเป็น ฟาง เหง้ามันสำปะหลัง ใบอ้อย กากอ้อย แกลบ ซังข้าวโพด เมื่อไม่ได้นำมาใช้ประโยชน์ ท้ายที่สุดแล้วของเหล่านี้ก็ต้องถูกกำจัดทิ้ง ซึ่งการกำจัดที่ง่ายที่สุดก็คือการเผาทำลาย แต่ขณะเดียวกันก็สร้างผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม เป็นมลพิษทางอากาศ
ดังนั้นจะดีไม่น้อยหากวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรเหล่านี้ กลายเป็นวัตถุดิบชั้นดีสามารถนำมาใช้ประโยชน์ต่อยอดเป็น "ถ่านชีวภาพ (BioCoal)" เชื้อเพลิงชีวภาพ ทางเลือก-ทางรอดสำหรับโรงไฟฟ้าชีวมวลและอุตสาหกรรมที่ใช้ถ่านหิน
ดร.สัญชัย คูบูรณ์ ทีมวิจัยตัวเร่งปฏิกิริยา กลุ่มวิจัยการเร่งปฏิกิริยา และการคำนวณระดับนาโน ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (นาโนเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) กล่าวว่า โรงไฟฟ้าชีวมวลมักประสบปัญหาจากการใช้ชีวมวลเป็นเชื้อเพลิงโดยตรงในการผลิตกระแสไฟฟ้า เช่น ชีวมวลมีค่าความชื้นสูง ค่าความร้อนต่ำ ประสิทธิภาพการเผาไหม้ต่ำ เกิดการเสื่อมสภาพระหว่างการจัดเก็บจากการย่อยสลายของจุลินทรีย์ การเก็บรวบรวมและการขนส่งมีต้นทุนสูง ตลอดจนวัตถุดิบมีไม่เพียงพอตลอดทั้งปี เป็นต้น
“เราต้องการส่งเสริมการใช้ประโยชน์จากชีวมวลที่มีในประเทศให้เกิดการใช้ประโยชน์สูงสุด รวมถึงอยากที่จะพัฒนาเชื้อเพลิงที่สามารถใช้ทดแทนถ่านหินที่กำลังจะถูกจำกัดการใช้งานในอนาคตอันใกล้ จึงมองว่า การพัฒนาถ่านชีวภาพ จะเข้ามาตอบความต้องการ ลดข้อจำกัดของผู้ใช้ชีวมวลในปัจจุบัน”
สำหรับ “ถ่านชีวภาพ” หรือ “BioCoal” นั้นคือ เชื้อเพลิงแข็งชีวภาพ ที่มีสมบัติต่างๆ ใกล้เคียงกับถ่านหิน ผลิตโดยกระบวนการที่เรียกว่า ทอร์รีแฟคชัน (Torrefaction) ซึ่งเป็นการปรับปรุงคุณภาพและเปลี่ยนรูปชีวมวลผ่านกระบวนการทางเคมีความร้อน โดยให้ความร้อนแก่ชีวมวลในสภาวะไร้ออกซิเจนหรือจำกัดออกซิเจน (อากาศ) ในช่วงอุณหภูมิ 200-300 องศาเซลเซียส ถ่านชีวภาพสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงร่วม (Co-firing) หรือทดแทน (Replacement) เชื้อเพลิงชีวมวลและถ่านหินสำหรับการผลิตกระแสไฟฟ้าหรือความร้อนได้
ทางทีมวิจัยนาโนเทค สวทช. ได้นำของเหลือใช้ทางการเกษตร ไม่ว่าจะเป็นใบอ้อย ใบข้าวโพด เหง้ามันสำปะหลัง ทะลายปาล์ม ไม้โตไวตระกูลกระถิน เปลือกไม้ยูคาลิปตัส เป็นต้น มาพัฒนาโดยมีการหาสภาวะที่เหมาะสมของกระบวนการทอร์รีแฟคชันในการผลิตถ่านชีวภาพจากชีวมวลแต่ละชนิด และวิเคราะห์ทดสอบสมบัติของถ่านชีวภาพที่ผลิตได้ รวมถึงพัฒนาเทคโนโลยีระบบผลิตถ่านชีวภาพที่สามารถต่อยอดสู่การใช้งานจริงในระดับอุตสาหกรรม
ดร.สัญชัย เผยอีกว่า ถ่านชีวภาพที่พัฒนาขึ้นมานั้น มีค่าความร้อนขั้นต่ำ 18-24 MJ/kg ความหนาแน่น 0.65-0.75 kg/l และความชื้น 1-5 wt% เมื่อเทียบคุณสมบัติถ่านชีวภาพกับสินค้าคู่แข่ง เช่น ชีวมวล ไม้สับ (Wood chips) และเชื้อเพลิงไม้อัดแท่ง (Wood pellets) ถ่านชีวภาพจะมีค่าความร้อนสูงกว่า ในขณะที่ความชื้นของถ่านชีวภาพต่ำกว่า และสามารถจัดเก็บได้นานกว่า นั่นหมายถึง ถ่านชีวภาพมีคุณสมบัติที่สำคัญดีกว่า ชีวมวล ไม้สับ และเชื้อเพลิงไม้อัดแท่ง อีกทั้งถ่านชีวภาพยังสามารถใช้แทนถ่านหินได้ เนื่องจากถ่านชีวภาพมีค่าความร้อนสูงใกล้เคียงกับถ่านหิน
“ถ่านชีวภาพนี้ มีโอกาสทางการตลาดที่น่าสนใจ ด้วยสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงสะอาดเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าหรือความร้อน เช่น ในโรงไฟฟ้าชีวมวล โรงไฟฟ้าถ่านหิน หรืออุตสาหกรรมอื่นๆ ที่ใช้ความร้อนในกระบวนการผลิต ซึ่งมีความต้องการทางการตลาดสูงในประเทศไทย”
ในขณะเดียวกัน ก็ยังตอบโจทย์เชิงสังคมและสิ่งแวดล้อม การใช้ถ่านชีวภาพสามารถส่งเสริมให้เกิดอุตสาหกรรมการผลิตเชื้อเพลิงถ่านชีวภาพขึ้นในประเทศไทย ทำให้เกิดการลงทุน และการจ้างงานที่เพิ่มมากขึ้น นอกจากนี้ยังส่งเสริมให้เกษตรกรนำชีวมวลมาใช้ให้เกิดประโยชน์สูงสุด ลดการเผาชีวมวลทิ้งในที่โล่งแจ้ง ซึ่งเป็นสาเหตุของการเกิดฝุ่น PM 2.5 อีกทั้ง การใช้ถ่านชีวภาพทดแทนถ่านหินยังสามารถลดปัญหาการเกิดสภาวะโลกร้อนและมลพิษทางอากาศได้อีกด้วย
ดร.สัญชัย กล่าวว่า งานวิจัยพัฒนากระบวนการผลิตถ่านชีวภาพ สอดคล้องกับแนวทางของโมเดลเศรษฐกิจ BCG ด้านการส่งเสริมการใช้ประโยชน์จากชีวมวลเหลือทิ้งทางการเกษตรให้มากที่สุด เพื่อนำมาเป็นพลังงานหมุนเวียนในการผลิตกระแสไฟฟ้าและความร้อน สามารถลดปัญหาการเกิดสภาวะโลกร้อน และสร้างความมั่นคงทางด้านพลังงานของประเทศ
สำหรับการวิจัยต่อยอด ทีมวิจัยต้องการพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตถ่านชีวภาพที่มีกำลังการผลิตสูงให้สามารถใช้งานได้จริงในเชิงพาณิชย์ ควบคู่กับการพัฒนาฐานข้อมูลเชื้อเพลิงถ่านชีวภาพจากชีวมวลที่มีศักยภาพในประเทศไทย เพื่อตอบโจทย์การใช้งานในระดับอุตสาหกรรม
