เผยงานวิจัยสุดล้ำ เผาเชื้อเพลิงฟอสซิลโดยไม่ปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์

          การค้นพบที่สำคัญ โดยวิศวกรจากมหาวิทยาลัยโอไฮโอ, รัฐโอไฮโอ ประเทศสหรัฐอเมริกา ในการพัฒนาเทคโนโลยีที่มีศักยภาพเพื่อลดต้นทุนการแปลงสภาพพลังงานเชื้อเพลิงและชีวมวล กลายเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีประโยชน์ รวมถึงการแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยไม่มีการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์สู่ชั้นบรรยากาศ

         หนังสือพิมพ์วิทยาศาสตร์พลังงานและสิ่งแวดล้อมโดยทีมวิศวกร รายงานว่า ทีมได้คิดค้นขั้นตอนที่จะเปลี่ยนก๊าซธรรมชาติให้กลายเป็นผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น เมทานอล และน้ำมันเชื้อเพลิง โดยทั้งกระบวนการจะมีการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ไว้ด้วย ขั้นตอนนี้สามารถปรับใช้ร่วมกับถ่านหิน และชีวมวลเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ที่มีประโยชน์ได้

          วิศวกรได้ค้นพบวิธีที่จะยืดเวลาของอนุภาคที่จะช่วยทำให้เกิดปฏิกิริยาทางเคมี ในการแปลงสภาพจากถ่านหินและพลังงานอื่นๆ กลายเป็นพลังงานไฟฟ้าหรือผลิตภัณฑ์ที่มีประโยชน์ ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างมากในเชิงพาณิชย์

          ท้ายที่สุด ทางทีมได้ค้นพบและจดสิทธิบัตร ‘วิธีการลดต้นทุนหลักในการผลิตก๊าซเชื้อเพลิงอย่างมิประสิทธิภาพ เรียกว่า Synthesis Gas หรือ Syngas โดยสามารถประหยัดได้มากถึง 50% เมื่อเทียบกับเทคโนโลยีเดิม

20180105 ART01 02

วัตถุดิบที่อยู่ระหว่างขั้นตอนการพัฒนาโดยนักวิจัย มหาวิทยาลัยโอไฮโอ รวมถึงอนุภาคสารกึ่งตัวนำจากออกไซด์ของโลหะ (ซ้าย) ในการพัฒนาเทคโนโลยีที่มีศักยภาพเพื่อลดต้นทุนการแปลงสภาพพลังงานเชื้อเพลิงและชีวมวล กลายเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีประโยชน์

         เทคโนโลยีนี้เรียกว่า การวนซ้ำของสารเคมี(chemical looping ) โดยใช้อนุภาคสารกึ่งตัวนำจากออกไซด์ของโลหะมา ‘เผาไหม้’ เชื้อเพลิงฟอสซิลและชีวมวล ในเครื่องปฏิกรณ์ความดันสูง ซึ่งสารกึ่งตัวนำจากออกไซด์ของโลหะ จะช่วยสร้างออกซิเจนสำหรับการก่อให้เกิดปฏิกิริยาขึ้น โดยไม่ต้องใช้ออกซิเจนในอากาศ

         นาย Liang-Shih Fan ตำแหน่งศาสตราจารย์พิศิษฐ์ด้านสารเคมีและวิศวกรรมสารชีวโมเลกุล กล่าวว่า “พลังงานหมุนเวียนคืออนาคต แต่ก่อนจะไปถึงจุดนั้น เราต้องสร้างสะพานเพื่อช่วยให้เราสามารถสร้างพลังงานสะอาดได้ไปอีก 30 ปีหรือมากกว่านั้น

         เมื่อ 5 ปีก่อน ทีมวิจัยและพัฒนาของนาย Fan ได้สาธิตเทคโนโลยี เรียกว่า coal-direct chemical looping (CDCL) combustion ที่สามารถผลิตพลังงานจากถ่านหินโดยดักจับคาร์บอนไดออกไซด์มากถึง 99 เปอร์เซ็นต์ สามารถป้องกันการปล่อยมลพิษและปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อม โดยมีส่วนสำคัญหลักมาจาก อนุภาคสารกึ่งตัวนำจากออกไซด์ของโลหะซึ่งสำรองออกซิเจนสำหรับการเผาไหม้ทางเคมีในเครื่องปฏิกรณ์แบบฐานเคลื่อนที่ (Moving Bed Reactor) และหลังการเผาไหม้ อนุภาคนั้นจะดึงออกซิเจนมาจากอากาศ วนเวียนกันเป็นวัฏจักร

         5 ปีที่ผ่านมา อนุภาคสำหรับกระบวนการ CDCL สามารถอยู่ทนวัฏจักรการเผาไหม้นับ 100 ครั้ง เป็นระยะเวลาปฏิบัติการมากกว่า 8 วัน วิศวกรได้พัฒนารูปแบบขึ้นเพื่อให้สามารถอยู่ในวัฏจักรได้ถึง 3,000 รอบ หรือมากกว่า 8 เดือนในการทดลอง และขั้นตอนต่อไปจะเป็นการนำมาใช้ร่วมกับกระบวนการทางเคมีของถ่านหินแบบวนซ้ำ

         ในการพัฒนาไปสู่อีกขั้นนั้น เกี่ยวข้องกับการพัฒนาเชิงวิศวกรรมเคมีในการวนซ้ำของ Syngas ซึ่งสามารถนำไปสร้างเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีประโยชน์อย่างอื่นได้ เช่น แอมโมเนีย พลาสติก หรือแม้แต่คาร์บอนไฟเบอร์ ซึ่งเป็นตัวจุดประกายให้เทคโนโลยีนี้น่าสนใจยิ่งขึ้น เพราะมันสามารถเข้ามาช่วยภาคอุตสาหกรรมได้จากการสกัดคาร์บอนไดออกไซด์ มาเป็นวัตถุดิบที่จะนำไปผลิตสิ่งของที่มีประโยชน์ต่อไปได้อย่างมีประสิทธิภาพ และเข้าใกล้สู่ขั้นตอนของกระบวนการเชิงพาณิชย์มากขึ้น

         ปัจจุบัน มหาวิทยาลัยโอไฮโอ ร่วมมือกับบริษัท The Linde Group ซึ่งเป็นบริษัทจัดหาไฮโดรเจน และ Syngas และบริษัท Babcock & Wilcox – B&W ผู้ผลิตเทคโนโลยีพลังงานสะอาดสำหรับตลาดพลังงาน เนื่องจากเล็งเห็นโอกาสความก้าวหน้าและประโยชน์จากการพัฒนาเทคโนโลยีนี้ให้สำเร็จในอนาคต

ที่มา https://news.osu.edu/news/2018/01/02/a-fossil-fuel-technology-that-doesnt-pollute/