Carbon Capture CCUS CCS คืออะไร?
Carbon Capture คือ กระบวนการการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ ที่เกิดจากการเผาไหม้เชื้อเพลิง เช่น ถ่านหิน น้ำมัน และก๊าซธรรมชาติ จากโรงงานอุตสาหกรรมต่างๆ รวมทั้งการตัดไม้ทำลายป่าที่ทำให้ เกิดคาร์บอนไดออกไซด์ ที่เป็นหนึ่งในตัวการทำให้เกิดภาวะเรือนกระจก ซึ่งในธรรมชาติปกติจะมีต้นไม้คอยดักจับคาร์บอนไดออกไซด์อยู่แล้ว แต่ด้วยสถานการณ์ปัจจุบันมีปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศเพิ่มสูงมาก ทำให้ต้นไม้ที่มีอยู่ในโลกไม่เพียงพอต่อการดูดซับและกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศให้สมดุล ซึ่งเป็นสาเหตุให้เกิดปัญหาทางสิ่งแวดล้อม ภาวะโลกร้อน และการเปลี่ยนแปลงตามสภาพภูมิอากาศที่เป็นปัญหาใหญ่ในปัจจุบัน ดังนั้นในทุกภาคส่วนจึงต้องร่วมเร่งดำเนินการในการลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สู่ชั้นบรรยากาศให้ได้มากที่สุดและควบคุมอุณหภูมิเฉลี่ยของโลกไม่ให้เกิน 1.5 องศาเซลเซียส
เทคโนโลยีการดักจับ การใช้ประโยชน์ และการกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ (Carbon Capture, Utilization and Storage: CCUS) เป็นเทคโนโลยีการกำจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์หรือการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ที่ได้จากการเผาไหม้เชื้อเพลิงหรือกระบวนการอุตสาหกรรมที่สามารถนำไปใช้ประโยชน์ ในภาคอุตสาหกรรมในการผลิตพลังงาน ซึ่งคาร์บอนไดออกไซด์ที่ดักจับได้สามารถนำไปใช้ประโยชน์ในด้านอื่นๆ เช่น ใช้ในการเพิ่มปริมาณการผลิตน้ำมัน (Enhanced Oil Recovery, EOR), ใช้เป็นสารกันเสียในอุตสาหกรรมเครื่องดื่มน้ำอัดลม โซดา (Carbonated Beverage), ใช้ในการผลิตน้ำแข็งแห้งเพื่อรักษาความสดและยับยั้ง การเติบโตของแบคทีเรียในอาหารหรือในกระบวนการหมัก, ใช้เป็นสารตั้งต้นในการผลิตสารเคมี เช่น เมทานอล และ ยูเรียที่ใช้เป็นสารเคมีในกระบวนการผลิตปุ๋ย นอกจากนี้ยังมีการนำก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ไปใช้ประโยชน์ด้วยการแปลงเป็นเชื้อเพลิง เช่น ก๊าซมีเทน (Methane) เป็นต้น
เทคโนโลยีดักจับและกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ (Carbon Capture and Storage, CCS) เป็นกระบวนการดักจับก๊าซคาร์บอนไดอออกไซด์ที่เป็นของเสียจากแหล่งกำเนิดขนาดใหญ่ เช่น โรงไฟฟ้าถ่านหิน หรืออุตสาหกรรมการที่มีคาร์บอนไดออกไซด์เป็นผลิตภัณฑ์ข้างเคียงต่างๆ โดยขนส่งไปจัดเก็บไว้ในโพรงธรณีวิทยาที่อยู่ใต้ดิน เพื่อป้องกันไม่ให้มีคาร์บอนไดออกไซด์ปล่อยกลับสู่ชั้นบรรยากาศได้อีก
วิธีดักจับคาร์บอนไดออกไซด์
1) การดักจับก่อนการเผาไหม้ (Pre-combustion) นิยมใช้ในกระบวนการผลิตเชื้อเพลิง ปุ๋ยเคมี และ การผลิตไฟฟ้า โดยกระกวนการ Gasification เป็นการแยกก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ออกมาและทำปฏิกิริยาเคมีให้เป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เพื่อใช้งานต่อไป
2) การดักจับหลังการเผาไหม้ (Post-combustion) มักใช้กันในโรงไฟฟ้า โดยการแยกคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากไอเสียชนิดอื่นๆ และทำการดักจับที่บริเวณปล่องควัน
3) Oxy-Fuel Combustion การใช้ก๊าซออกซิเจนบริสุทธิ์ในการเผาไหม้เพื่อให้ปริมาณ CO2 เข้มข้นสูง ในก๊าซเผาไหม้ เป็นวิธีที่ง่ายต่อการดักจับแต่ค่าใช้จ่ายสูง
4) Direct Air Capture (DAC) เป็นเทคโนโลยีที่สามารถดักจับ CO2 โดยตรงจากอากาศด้วยตัวดูดซับและนำไปแยกเฉพาะคาร์บอนไดออกไซด์ออกมาเพื่อนำไปใช้ประโยชน์ในด้านต่าง ๆ หรืออัดกลับไปกักเก็บในชั้นหินใต้ดินหรือใต้ทะเล เทคโนโลยีนี้จึงสามารถตอบโจทย์เรื่องการวางกลยุทธ์ความยั่งยืนในภาคอุตสาหกรรม และตอบโจทย์ปัญหาสิ่งแวดล้อมของโลกไปในเวลาเดียวกัน
วิธีการกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ สามารถทำได้หลากหลายวิธีขึ้นอยู่กับพื้นที่และปัจจัยที่เกี่ยวข้อง มีวิธีการหลักอยู่ 3 วิธี คือ
• การเปลี่ยนก๊าซเป็นของแข็งและกักเก็บในรูปของแร่ เป็นการทำปฏิกิริยาเคมีเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์ให้กลายเป็นสารคาร์บอเนตและเก็บในรูปแบบของแร่ชนิดหนึ่ง
• การเปลี่ยนก๊าซเป็นของเหลวและกักเก็บในมหาสมุทร ปัจจุบันวิธีนี้ไม่ได้รับการยอมรับเนื่องจาก ส่งผลระยะยาวกับทะเลทำให้เกิดทะเลเป็นกรดมากขึ้น
• การจัดเก็บในชั้นธรณี คือการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยความดัน และทำการสูบอัดลงสู่ใต้ดิน โดยปฏิกิริยาเคมีจะเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์ให้กลายเป็นของแข็ง
แหล่งดูดซับและกักเก็บคาร์บอนตามธรรมชาติของโลก นอกจากชั้นบรรยากาศที่เป็นแหล่งกักเก็บคาร์บอนในในรูปของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์
Green Carbon หรือ คาร์บอนซิงค์ภาคพื้นดิน : คาร์บอนจากชั้นบรรยากาศในรูปของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ถูกดูดซับและกักเก็บโดยต้นไม้ ป่าไม้และผืนดินที่ปกคลุมด้วยพืชพันธุ์ต่าง ๆ ผ่านกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช ดังนั้นพืชและป่าไม้จึงมีส่วนสำคัญในการหมุนเวียนคาร์บอน
Blue Carbon หรือ Oceanic Carbon Sink : คาร์บอนจากชั้นบรรยากาศในรูปของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ถูกดูดซับโดยระบบนิเวศทางทะเลและมหาสมุทร โดยสิ่งที่มีบทบาทสำคัญ คือ ป่าชายเลน บึงน้ำเค็ม หญ้าทะเล และสาหร่ายขนาดใหญ่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งระบบนิเวศชายทะเลที่เป็นป่าชายเลน มีบทบาทอย่างมากในการดูดซับคาร์บอนลงไปในผืนดิน ใต้ทะเล หรือดินเลนชายฝั่ง
ความท้าทายและข้อพิจารณาในการนำ CCUS
• ต้นทุนสูง : การลงทุนเทคโนโลยีมีค่าใช้จ่ายค่อนข้างสูงส่งผลให้ต้นทุนสูงขึ้นไปด้วย
• การใช้พลังงาน : จะส่งผลให้มีการใช้พลังงานเพิ่มมากขึ้น
• การจัดเก็บในระยะยาว : การรั่วไหลของคาร์บอนไดออกไซด์หรือการเปลี่ยนแปลงของชั้นดิน ชั้นหินใต้ดิน
ตัวอย่างบริษัทที่ใช้เทคโนโลยี CCS & CCUS ในต่างประเทศ
บริษัท ซิโนเปค ของจีน เปิดตัวโครงการดักจับคาร์บอนระดับเมกะตันเป็นครั้งแรก โดยเริ่มโครงการ ดักจับและกักเก็บคาร์บอน ระดับเมกะตันเพื่อเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ไว้ใต้ดินและดันน้ำมันออกมา เพื่อเพิ่มความเหลวของน้ำมันดิบให้สามารถนำน้ำมันขึ้นมาใช้ใหม่ได้ เป็นการเปลี่ยนของเสียให้เป็นเงินได้อย่าง มีประสิทธิภาพ
Ankersolutions เป็นบริษัทให้บริการและแก้ไขปัญหา CCUS แบบครบวงจรในประเทศนอร์เวย์ ตั้งแต่การดักจับ การขนส่ง การจัดเก็บที่ปลอดภัยโดยใช้เทคโนโลยีการดักจับ CO2 หลังการเผาไหม้ และใช้การผสมกันของน้ำและตัวทำละลายเอมีนอินทร์เพื่อดูดซับ CO2
CLIMEWORKS พัฒนาเทคโนโลยีดักจับ CO2 โดยตรงจากอากาศ สามารถดักจับได้มากถึง 900 ตันต่อปี โดยออกแบบเพื่อใช้ในการดึงเอา CO2 มากักเก็บและแปรสภาพเพื่อใช้ในเชิงอุตสาหกรรม โดยขณะนี้มุ่งพัฒนาระบบ Direct Air Capture สำหรับโรงงานขนาดใหญ่
Shell Canada ร่วมกับ Canada Energy และ Chevron พัฒนาโครงการ Quest ในรัฐแอลเบอร์ตา เพื่อดักจับ ขนส่ง และกักเก็บ CO2 หลายล้านตันลงใต้ดิน
NRG Energy ดำเนินธุรกิจเกี่ยวกับพลังงานด้านการพัฒนาเทคโนโลยีการดักจับ CO2 หลังการเผาไหม้ เพื่อจับการปล่อย CO2 จากสถานี WA Parish Generating ในเขตตะวันตกเฉียงใต้ของฮูสตันในรัฐเท็กซัส
Archer Daniels Midland (ADM) เป็นบริษัทที่มีบทบาทสำคัญในการพัฒนาโครงการการดักจับและ การแยกเก็บคาร์บอนที่โรงงาน Illinois Ethanol ในเมือง Decatur ซึ่งเป็นการปรับใช้เทคโนโลยี CCS เพื่อ เชิงพาณิชย์ในโรงงานผลิตเอทานอลครั้งแรก โดยได้รับการสนับสนุนเงินช่วยเหลือจากกระทรวงพลังงานสหรัฐ 141.1 ล้านดอลลาร์
การใช้เทคโนโลยี CCS ในประเทศไทย
ในส่วนของประเทศไทยมีเพียงการดักจับและการกักเก็บคาร์บอนเท่านั้น ยังไม่มีการนำไปใช้ประโยชน์ โดย บริษัท ปตท.สำรวจและผลิตปิโตรเลียม จำกัด (มหาชน) หรือ PTTEP ได้นำองค์ความรู้และประสบการณ์ทางด้านธรณีวิทยาและวิศวกรรมปิโตรเลียมของการสำรวจและผลิตมาต่อยอดในการพัฒนาโครงการดักจับและกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ เพื่อลดการปล่อยคาร์บอนไดอออกไซด์จากกระบวนการผลิตปิโตรเลียม โดยจะนำคาร์บอนที่ได้จากการผลิตปิโตรเลียมอัดกลับไปในหลุมผลิตปิโตรเลียมเดิมที่ไม่ได้ผลิตแล้ว โดยใช้ หลุมผลิตปิโตรเลียมเดิมในแหล่งอาทิตย์ที่ประมาณ 4-5 หลุม โดยเป้าหมายในเฟสแรก คือ สามารถกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ในแหล่งอาทิตย์ได้ประมาณ 1 ล้านตันต่อปี ขณะนี้อยู่ระหว่างออกแบบวิศวกรรมเบื้องต้น คาดการณ์ว่าจะสามารถเริ่มใช้เทคโนโลยี CCS ที่แหล่งก๊าซธรรมชาติอาทิตย์ได้ในปี 2569 ซึ่งจะช่วยลด การปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากกระบวนการผลิตปิโตรเลียมได้ในปริมาณมาก
เอกสารอ้างอิง
(1) PETROMAT. (2566). DAC เทคโนโลยีดักจับและกักเก็บคาร์บอน. วันที่ 20 เมษายน 2566. จาก https://petromat.org/home/direct-air-capture/
(2) PETROMAT. (2565). แหล่งดูดซับคาร์บอนตามธรรมชาติของโลก. วันที่ 31 มีนาคม 2565. จาก https://petromat.org/2022/carbon-sink/
(3) naichangmashare. (2566). เทคโนโลยี CCUS (Carbon Capture, Utilization and Storage) เปลี่ยนโลกพลังงานในอนาคต. วันที่ 8 มิถุนายน 2566. จาก https://naichangmashare.com/2023/06/08/ccus-carbon-capture-utilization-and-storage/
(4) ธนาคารกรุงเทพ. (2566). เทคโนโลยี ‘ดักจับ-กักเก็บคาร์บอน’ ภารกิจสุดท้ายนำธุรกิจ SME ไทยสู่เป้าหมาย Net Zero Emissions. วันที่ 30 มิถุนายน 2566 จาก https://www.bangkokbanksme.com/en/23-6sme3-carbon-capture-storage-technology
(5) Net Zero Techup. (2565). Carbon Capture, Utilization and Storage (CCUS) คืออะไร. วันที่ 17 ตุลาคม 2565. จาก https://www.netzerotechup.com/post/carbon-capture-utilization-and-storage-ccus-คืออะไร