วว. เปิดศูนย์สาธิตการผลิตพลังงานทดแทนจากชีวมวลและขยะ มุ่งเป็นต้นแบบโรงไฟฟ้าขยะชุมชน
กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (อว.) โดย ศูนย์สาธิตการผลิตพลังงานทดแทนจากชีวมวลและขยะ ในสังกัดศูนย์เชี่ยวชาญนวัตกรรมพลังงานสะอาดและสิ่งแวดล้อม สถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศไทย (วว.) ได้ดำเนินงานด้านวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีและนวัตกรรม ภายใต้แนวคิด Bio-Circular-Green (BCG) Economy เพื่อตอบโจทย์การจัดการปัญหาด้านการขาดแคลนพลังงาน สิ่งแวดล้อม การบริหารจัดการของเหลือทิ้งทางการเกษตรและขยะชุมชน พร้อมทั้งเพิ่มคุณภาพชีวิตและสร้างรายได้ให้แก่ชุมชน ผ่านการใช้เทคโนโลยีการเปลี่ยนชีวมวลและขยะเป็นพลังงานความร้อนและไฟฟ้าในระดับโรงงานสาธิต ซึ่งจะช่วยลดผลกระทบต่อคุณภาพชีวิตและสิ่งแวดล้อม ก่อให้เกิดรายได้อย่างยั่งยืน
ผศ.ดร.วีรชัย อาจหาญ ผู้ว่าการ วว. กล่าวว่า จากสภาวะเศรษฐกิจที่เติบโตอย่างต่อเนื่อง ทำให้ความต้องการพลังงานของประเทศไทย โดยเฉพาะเชื้อเพลิงปิโตรเลียมเพิ่มสูงขึ้น ซึ่งส่งผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมและคุณภาพชีวิตของประชาชน ด้วยเหตุนี้ วว. จึงได้จัดตั้ง “ศูนย์สาธิตการผลิตพลังงานทดแทนจากชีวมวลและขยะ” ขึ้น ณ สถานีวิจัยลำตะคอง จังหวัดนครราชสีมา โดยได้รับการสนับสนุนทุนจาก สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย (สกว.) สำนักงานการวิจัยแห่งชาติ (วช.) และหน่วยบริหารและจัดการทุนด้านการเพิ่มความสามารถในการแข่งขันของประเทศ (บพข.) รวมถึงการสนับสนุนจากภาคีเครือข่ายพันธมิตรต่างประเทศ อาทิ องค์การความร่วมมือระหว่างประเทศแห่งญี่ปุ่น (JICA), Japan Science and Technology Agency (JST) และกลุ่มอาเซียน
ผศ.ดร.วีรชัย อาจหาญ ผู้ว่าการ วว.
“การจัดตั้งศูนย์สาธิตฯ ดังกล่าว นอกจากจะช่วยจัดการปัญหาด้านการขาดแคลนพลังงาน ปัญหาสิ่งแวดล้อม บริหารจัดการของเหลือทิ้งทางการเกษตรและขยะชุมชนแล้ว ยังช่วยส่งเสริมการใช้เทคโนโลยีภายในประเทศ เพื่อลดการนำเข้าและสร้างความยั่งยืน โดย วว. พร้อมถ่ายทอดองค์ความรู้และเทคโนโลยีให้แก่ผู้ที่สนใจ เพื่อใช้เป็นต้นแบบสำหรับโรงไฟฟ้าขยะชุมชน โดยจะอยู่ในรูปแบบที่ปรึกษา อันจะนำไปสู่การช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก ซึ่งเป็นสาเหตุหลักของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ” ผู้ว่าการ วว. กล่าว
2 เทคโนโลยีหลักขับเคลื่อนศูนย์สาธิตฯ ขับเคลื่อนการดำเนินงานผ่านเทคโนโลยีการเปลี่ยนชีวมวลและขยะเป็นพลังงานความร้อนและไฟฟ้าในระดับโรงงานสาธิต 2 เทคโนโลยีหลัก ได้แก่
1) เทคโนโลยีการผลิตก๊าซชีวภาพ แบบ 2-Stage Anaerobic Baffled Reactor
เทคโนโลยีการผลิตก๊าซชีวภาพ (Biogas Technology) คือกระบวนการย่อยวัตถุดิบอินทรีย์แบบไม่ใช้ออกซิเจน (Anaerobic digestion process) ซึ่งให้ผลผลิตเป็นก๊าซชีวภาพที่ประกอบด้วย มีเทน (CH4) และคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) เป็นหลัก รวมถึงก๊าซอื่น ๆ เล็กน้อย เช่น ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) และได้ปุ๋ยเป็นผลพลอยได้ ด้วยประสิทธิภาพในการลดปริมาณวัตถุดิบได้อย่างรวดเร็ว กระบวนการนี้จึงถูกนำมาประยุกต์ใช้ในการจัดการขยะอินทรีย์ เช่น เศษอาหารและน้ำเสีย และได้ก๊าซชีวภาพเป็นพลังงานในรูปความร้อน (เช่น ก๊าซหุงต้ม) รวมถึงการใช้เป็นเชื้อเพลิงในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
โดยเทคโนโลยีการผลิตก๊าซชีวภาพ 2-Stage Anaerobic Baffled Reactor นี้ ประกอบด้วย ระบบหมักแบบถังปฏิกรณ์ไร้อากาศแบบแผ่นกั้นสองขั้นตอน ซึ่งได้รับการพัฒนาเพื่อเพิ่มเสถียรภาพและประสิทธิภาพของการกระบวนการผลิตก๊าซชีวภาพในระดับโรงงานสาธิต โดยมีบ่อแบบอับอากาศชนิด 2 ขั้นตอน รองรับวัตถุดิบได้ 10 ตันต่อวัน
- ขั้นตอนที่ 1: กระบวนการ Hydrolysis and Acidification Process วัตถุดิบที่ผ่านการเตรียมจะถูกป้อนเข้าสู่ขั้นตอนแรกเพื่อย่อยสลายโมเลกุลของสารประกอบอินทรีย์เชิงซ้อนขนาดใหญ่ให้มีขนาดเล็กลง ละลายน้ำได้ หลังจากนั้นจะถูกย่อยสลายต่อด้วยกรดอินทรีย์ เกิดการสะสมของกรดและแอลกอฮอล์ ซึ่งเป็นสารตั้งต้นของจุลินทรีย์อะซิดโดเจนิก (Acidogenic) แล้วทำการกรองเพื่อส่งต่อไปยังบ่อ ABR
- ขั้นตอนที่ 2: Anaerobic Baffled Reactor (ABR) ประกอบด้วยบ่อ ABR ขนาด 1,600 ลูกบาศก์เมตรสำหรับผลิตก๊าซชีวภาพ พร้อมบ่อเก็บก๊าซขนาด 2,000 ลูกบาศก์เมตร โดยน้ำจากขั้นตอนแรกถูกส่งเข้าพักในบ่อ ABR เป็นระยะเวลา 2 – 4 สัปดาห์ ผลผลิตของบ่อ ABR ได้แก่ ก๊าซชีวภาพ น้ำเสีย และกากตะกอน
จุดเด่น ของกระบวนการผลิตก๊าซชีวภาพแบบ 2-Stage Anaerobic Baffled Digestion ที่เหนือกว่าระบบแบบดั้งเดิม คือเป็นการแยกสภาวะการทำงานที่แตกต่างกัน จึงทำให้ระบบมีเสถียรภาพมากขึ้น สามารถย่อยสลายวัตถุดิบหรือขยะประเภทของแข็งได้ดี (Organic Loading Rate, OLR สูง) ทำให้ระยะเวลาในการย่อยต่ำลง และได้ก๊าซชีวภาพสูง ส่งผลให้ประสิทธิภาพของระบบดีกว่า
2) เทคโนโลยีแก๊สซิฟิเคชันแบบสามขั้นตอน (3-Stage Gasification)
กระบวนการแก๊สซิฟิเคชันเป็นกระบวนการเคมีความร้อนเพื่อเปลี่ยนชีวมวล รวมถึงขยะที่สามารถเผาไหม้ได้ เช่น ขยะพลาสติก ซึ่งเป็นวัตถุดิบที่มีศักยภาพในการผลิตพลังงานทดแทน ปัจจุบันเทคโนโลยีแก๊สซิฟิเคชันในท้องตลาดส่วนมากเป็นเทคโนโลยีนำเข้าจากต่างประเทศ และส่วนใหญ่ไม่สามารถดำเนินการต่อไปได้ เนื่องจากปัญหาหลายด้าน เช่น ปริมาณทาร์และของเสียในระบบมีจำนวนมาก รวมถึงการต่อต้านของชุมชนเนื่องด้วยผลกระทบทางสิ่งแวดล้อมและสุขภาพ
ในกระบวนการแก๊สซิฟิเคชัน วว. ได้ทำการศึกษาของเหลือทิ้งทางการเกษตร โดยนำมาเปลี่ยนเป็นแก๊สเชื้อเพลิง อาทิ เหง้ามัน ซังข้าวโพด และกะลาปาล์ม สภาวะการทำงานของกระบวนการแก๊สซิฟิเคชันจะถูกจำกัดปริมาณออกซิเจนภายใต้อุณหภูมิที่สูงกว่า 700 องศาเซลเซียส ซึ่งสภาวะดังกล่าวจะช่วยป้องกันการเกิดสารไดออกซินจากการเผาขยะพลาสติก กระบวนการแก๊สซิฟิเคชันมีประสิทธิภาพสูง และเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีทางเลือกเพื่อการผลิตพลังงานหมุนเวียนจากชีวมวลและขยะ
กระบวนการแก๊สซิฟิเคชันเป็นการทำปฏิกิริยาระหว่างเชื้อเพลิงแข็งและสารตัวกลาง เช่น อากาศ CO2 และไอน้ำ ภายใต้สภาวะออกซิเดชันบางส่วน (partial oxidation) เพื่อผลิตก๊าซเชื้อเพลิงสังเคราะห์ ซึ่งเป็นก๊าซผสมระหว่าง CO, H2 และ CH4 ที่สามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงในการผลิตไฟฟ้าด้วยเครื่องยนต์กังหันก๊าซ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบสันดาปภายใน หรือใช้เป็นเชื้อเพลิงเพื่อผลิตความร้อน รวมถึงเป็นสารตั้งต้นในกระบวนการ Fischer-Tropsch
แก๊สซิฟิเคชันแบบสามขั้นตอน เป็นระบบที่มีประสิทธิภาพสูงและเกิดมลพิษต่ำกว่าการเผาไหม้ทั่วไป มีผลผลิตคือพลังงานทดแทนในรูปพลังงานความร้อนหรือไฟฟ้า เป็นเทคโนโลยีระดับโรงงานต้นแบบ มีศักยภาพรองรับวัตถุดิบ 7 ตันต่อวัน เพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้าจากชีวมวลและของเหลือทิ้ง ถูกออกแบบเพื่อรองรับวัตถุดิบที่หลากหลายและมีปริมาณน้ำมันดินต่ำ นอกจากนี้ยังได้ถ่านไบโอชาร์เป็นผลพลอยได้
เทคโนโลยีแก๊สซิฟิเคชันแบบสามขั้นตอน ประกอบด้วย
- Pyrolysis zone: เป็นขั้นตอนการเผาไหม้สารประกอบอินทรีย์ในวัตถุดิบให้แตกตัวออกอยู่ในรูปของแข็ง ของเหลว และก๊าซ ภายใต้สภาวะอับอากาศที่อุณหภูมิ 350 – 550 องศาเซลเซียส
- Oxidation zone: ของแข็งหรือถ่าน ก๊าซ และน้ำมันดินที่เหลือจาก pyrolysis zone จะถูกทำปฏิกิริยาเพื่อผลิตก๊าซเชื้อเพลิงสังเคราะห์ และแตกน้ำมันดิน ภายใต้อุณหภูมิประมาณ 800 – 1,100 องศาเซลเซียส
- Reduction zone: ขั้นตอนสุดท้ายของการผลิตก๊าซเชื้อเพลิงสังเคราะห์ อุณหภูมิอยู่ในช่วงระหว่าง 600-800 องศาเซลเซียส
จุดเด่น ของกระบวนการแก๊สซิฟิเคชันแบบสามขั้นตอน คือการแยกโซนของปฏิกรณ์ทำให้สามารถควบคุมการทำงานในแต่ละโซนได้อย่างเหมาะสม ส่งผลให้ระบบมีประสิทธิภาพสูง และปริมาณน้ำมันดินต่ำ
ความร่วมมือและการให้บริการของ วว.
ปัจจุบัน วว. ได้นำผลงานวิจัยแก๊สซิฟิเคชันไปต่อยอดกับภาคเอกชน ได้แก่
- ร่วมมือกับบริษัทที่ดำเนินการผลิตไฟฟ้าจากแกลบด้วยกระบวนการแก๊สซิฟิเคชัน โดยมีเป้าหมายเพื่อทดสอบการใช้วัตถุดิบที่หลากหลายขึ้น ลดของเสียจากกระบวนการ และปรับปรุงคุณภาพของไบโอชาร์จากกระบวนการ
- ร่วมมือกับบริษัทที่ดำเนินการจัดการขยะจากสถานพยาบาล โดยการประยุกต์เทคโนโลยีแก๊สซิฟิเคชันเพื่อจัดการขยะปลอดเชื้อจากสถานพยาบาล เพื่อให้ได้พลังงานทดแทนเป็นผลพลอยได้
มุ่งหน้าสู่สังคมคาร์บอนต่ำและเศรษฐกิจหมุนเวียน
การจัดตั้ง “ศูนย์สาธิตการผลิตพลังงานทดแทนจากชีวมวลและขยะ” ของ วว. จึงไม่เพียงแต่เป็นการแก้ไขปัญหาเร่งด่วนด้านพลังงานและการจัดการของเสีย แต่ยังเป็นการวางรากฐานสำคัญสำหรับการพัฒนาประเทศตามแนวคิด BCG Economy อย่างแท้จริง ด้วยเทคโนโลยีและองค์ความรู้ที่พร้อมถ่ายทอดสู่ชุมชนและภาคส่วนที่สนใจ ศูนย์แห่งนี้จะเป็นต้นแบบสำคัญในการสร้างโรงไฟฟ้าขยะชุมชนขนาดเล็กที่กระจายตัว ช่วยลดการพึ่งพาพลังงานจากฟอสซิล ลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก และขับเคลื่อนประเทศไทยไปสู่สังคมคาร์บอนต่ำและเศรษฐกิจหมุนเวียนได้อย่างยั่งยืนในอนาคต
รายละเอียดเพิ่มเติม
กองประชาสัมพันธ์ สำนักสื่อสารองค์กร วว.
อ่านข่าวเพิ่มเติม
