บทความด้านพลังงาน

นวัตกรรมสู่เป้าหมาย Carbon Neutrality และ Net Zero Emissions

บทความด้านพลังงาน
28 มีนาคม 2566 , 12:00
1922
1
1

          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

 

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.buildernews.in.th/happening-cat/47394

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

 

 

 

 

 

 

Embed
คัดลอกสำเร็จ