ประเทศไทยเป็นประเทศที่มีวัสดุเหลือใช้จากภาคการเกษตรเป็นจำนวนมาก เช่น เศษพืชผัก มูลสัตว์ และน้ำเสียจากฟาร์มเลี้ยงสัตว์ เป็นต้น ซึ่งเดิมทีแนวทางในการกำจัดของเสียเหล่านี้ คือ การเผาทิ้ง ปล่อยทิ้งลงแหล่งน้ำ หรือรอย่อยสลายตามธรรมชาติ ซึ่งก่อให้เกิดมลพิษต่อประชาชนและสิ่งแวดล้อม ต่อมามีการพัฒนาเทคโนโลยีโดยการนำวัสดุเหลือใช้จากการเกษตรเหล่านี้มาใช้ประโยชน์เป็นวัตถุดิบในการผลิตพลังงานทางเลือกที่มีศักยภาพ ได้แก่ พลังงานชีวมวล (Biomass) และพลังงานชีวภาพ (Biogas) ก๊าซชีวภาพ (Biogas) หรือ ไบโอแก๊ส คือ ก๊าซที่เกิดขึ้นจากการย่อยสลายสารอินทรีย์โดยจุลินทรีย์ในสภาวะไร้อากาศ (Anaerobic Digestion) ภายใต้อุณหภูมิและความชื้นที่เหมาะสม ซึ่งก๊าซชีวภาพ ประกอบด้วย ก๊าซมีเทน (CH4) ประมาณร้อยละ 50-70 ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ประมาณร้อยละ 30-50 ส่วนที่เหลือประมาณร้อยละ 1-2 เป็นก๊าซชนิดอื่น ๆ เช่น ก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) ก๊าซไนโตรเจน (N2) และน้ำ เป็นต้น โดย CH4 เป็นก๊าซที่มีค่าความร้อนสูงและมีคุณสมบัติ ในการจุดติดไฟจึงสามารถนำไปใช้ประโยชน์ในรูปของพลังงานได้ เช่น ใช้เป็นเชื้อเพลิงในการเผาไหม้โดยตรง หรือ ใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับขับเคลื่อนเครื่องยนต์ เป็นต้น

                Biomethane หรือ Renewable Natural Gas (RNG)

                                ก๊าซไบโอมีเทน (Biomethane) คือ ผลผลิตที่ได้จากการพัฒนาปรับปรุงกระบวนการผลิตก๊าซชีวภาพ (Biogas Upgrading) โดยการนำก๊าซชีวภาพไปผ่านกระบวนการเพิ่มความบริสุทธิ์ (Purification) เพื่อเพิ่มสัดส่วนของ CH4 ด้วยการกำจัด CO2 และก๊าซปนเปื้อนอื่นๆ ออกจากก๊าซชีวภาพ จนกระทั่งเกิด CH4 ประมาณร้อยละ 90-96 ซึ่งถือว่ามีความบริสุทธิ์ใกล้เคียงกับก๊าซธรรมชาติ (Natural Gas) ทำให้ไบโอมีเทนถูกคาดหวังว่าจะสามารถใช้ทดแทนก๊าซธรรมชาติที่มีอยู่ในปัจจุบัน หรืออาจถูกเรียกว่า “ก๊าซธรรมชาติหมุนเวียน หรือ Renewable Natural Gas (RNG)”

                การเพิ่มความบริสุทธิ์ของก๊าซชีวภาพให้เป็นไบโอมีเทน มีกระบวนการหลัก ดังนี้

                                1. กระบวนการแยกก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2 Removal)

                                โดยปกติแล้วการนำก๊าซชีวภาพไปใช้ประโยชน์จำเป็นต้องมีการควบคุมปริมาณ CO2 เมื่อสัดส่วนของ CH4 ต่ำกว่าร้อยละ 45 ส่งผลให้ก๊าซชีวภาพมีคุณภาพต่ำลง กล่าวคือมีค่าความร้อนต่ำและติดไฟยาก ไม่เหมาะสมกับ การนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ซึ่งการกำจัด CO2 สามารถทำได้หลายวิธี เช่น การดูดซึมทางเคมี (Chemical Absorption) การดูดซึมทางชีวภาพ (Physical Absorption) การดูดซับด้วยของแข็ง (Solid Adsorption) หรือ การแยกด้วยเมมเบรน (Membrane Separation) เป็นต้น ซึ่ง CO2 ที่ได้จากการกำจัดนี้สามารถนำไปใช้ประโยชน์หรือเพิ่มมูลค่าต่อได้ เช่น นำไปใช้อุตสาหกรรมอาหารเพื่อการยืดอายุอาหารและการผลิตเครื่องดื่มที่มีฟอง หรือนำไปใช้เพื่อเพิ่มศักยภาพในการสังเคราะห์แสงในเรือนกระจก เป็นต้น

                                2. กระบวนแยกไฮโดรเจนซัลไฟล์ (H2S Removal)

                                H2S ที่ปนเปื้อนในก๊าซชีวภาพ มีคุณสมบัติเป็นก๊าซพิษ และเมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำหรือไอน้ำจะเปลี่ยนสภาพเป็นกรดซัลฟิวริก (H2SO4) ซึ่งเป็นสาเหตุของฝนกรดหรือไอกรดที่สามารถกัดกร่อนโลหะได้ H2S จึงเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้เกิดการผุกร่อนของเครื่องยนต์ อุปกรณ์ที่ใช้ก๊าซ รวมถึงส่งกลิ่นรบกวนและเป็นอันตรายต่อสุขภาพ ดังนั้น การกำจัด H2S ในก๊าซชีวภาพเพื่อผลิตเป็นไบโอมีเทนนอกจากจะช่วยลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและยังเป็นการยืดอายุของอุปกรณ์อีกด้วย โดยทั่วไปการกำจัด H2S ทำได้หลายวิธี เช่น การดูดซึมทางเคมี (Chemical Absorption) การออกซิเดชันด้วยสารเคมี (Chemical Oxidation) การออกซิเดชันในของเหลว (Liquid Phase Oxidation) การดูดซับด้วยของแข็ง (Solid Adsorption) การแยกด้วยเมมเบรน (Membrane Process) เป็นต้น

                แนวทางการใช้งานไบโอมีเทน

                                เนื่องจากไบโอมีเทน (Biomethane) มีคุณสมบัติใกล้เคียงกับก๊าซธรรมชาติ (Natural Gas) จึงสามารถใช้แทนก๊าซธรรมชาติในหลาย ๆ ด้าน โดยไม่จำเป็นต้องปรับปรุงโครงสร้างพื้นฐานของก๊าซธรรมชาติที่มีอยู่ ซึ่งแนวทางในการใช้ไบโอมีเทนในภาคส่วนต่าง ๆ มีดังนี้

                                o ภาคพลังงาน: ไบโอมีเทนสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงโดยตรงในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (Power Generators) สำหรับผลิตไฟฟ้าและความร้อนในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม (CHP)

                                o ภาคขนส่ง: การใช้ไบโอมีเทนเป็นเชื้อเพลิงในรูปแบบของ Compressed Natural Gas (CNG) หรือ สารทดแทน LNG สำหรับยานยนต์ประเภทรถบรรทุกขนาดใหญ่หรือการเดินเรือ เนื่องจากยากต่อการเปลี่ยนเป็นไปใช้ไฟฟ้า

                                o ภาคอุตสาหกรรม: ใช้ไบโอมีเทนสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงในกระบวนการของอุตสาหกรรมต่าง ๆ เช่น อุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม อุตสาหกรรมที่ใช้พลังงานความร้อน เป็นต้น

                                ภาคความร้อนในบ้านเรือน: ไบโอมีเทนสามารถใช้เป็นแหล่งพลังงานสำหรับระบบทำความร้อน ในบ้านเรือนหรืออาคารต่าง ๆ

                ความต้องการของไบโอมีเทนในอนาคต

                                จากรายงาน IEA เรื่องแนวโน้มก๊าซชีวภาพและไบโอมีเทน ในปี 2040 ได้คาดการณ์ปริมาณการเติบโตของไบโอมีเทนในช่วงปี 2018–2040 จากปริมาณก๊าซธรรมชาติที่มีอยู่ โดยคาดว่าในปี 2040 ไบโอมีเทนจะมีความต้องการประมาณ 200 Mtoe ครอบคลุมการใช้งานทั้งในภาคการผลิตไฟ้ฟ้าและความร้อน อุตสาหกรรม ขนส่ง และอาคารที่อยู่อาศัย โดยคาดการณ์ว่าไบโอมีเทนจะเริ่มมีการใช้งานในภาคขนส่งก่อนและอาคารที่อยู่อาศัยมีการใช้งานมากที่สุดในปี 2040 และจากรายงาน Fortune Business Insights ในปี 2025 รายงานว่าตลาดไบโอมีเทนทั่วโลกมีมูลค่า 15.50 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ และคาดว่าจะเติบโตถึง 25.02 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ ภายในปี 2032 โดยภาคการผลิตไฟฟ้าครองส่วนแบ่งตลาดมากที่สุดเนื่องจากการเพิ่มขึ้นของประชากรและความต้องการไฟฟ้า ในระดับอาคารที่อยู่อาศัยที่เพิ่มมากขึ้นเพื่อรองรับการใช้งานต่าง ๆ เช่น เครื่องทำน้ำอุ่น และทำอาหาร เป็นต้น ส่วนในภาคขนส่งมีแนวโน้มเติบโตขึ้นอย่างต่อเนื่องจากความต้องการ RNG เพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับยานพาหนะสำหรับงานหนักเพื่อเป็นทางเลือกเชื้อเพลิงที่ช่วยลดการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ในภาคขนส่งและเป็นมิตร ต่อสิ่งแวดล้อม ดังนั้นจึงกล่าวได้ว่า หากในอนาคตข้างหน้าไบโอมีเทนอาจเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่มีบทบาทสำคัญในการเปลี่ยนผ่านด้านพลังงานในการใช้เป็นเชื้อเพลิงทางเลือกแทนเชื้อเพลิงฟอสซิลเพื่อลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกและสนับสนุนเศรษฐกิจหมุนเวียนในประเทศสู่การเปลี่ยนผ่านพลังงานที่ยั่งยืนต่อไป

                ความท้าทายสำหรับไบโอมีเทน

                                ปัจจุบันไบโอมีเทนสามรถแข่งขันได้กับก๊าซธรรมชาติทั้งด้านคุณภาพและราคา เนื่องจากก๊าซทั้งสองมี CH4 เป็นองค์ประกอบในสัดส่วนที่ใกล้เคียงกันจึงสามารถใช้งานแทนกันได้ในโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่ ส่วนด้านราคา ไบโอมีเทนมีต้นทุนการผลิตที่ต่ำกว่าก๊าซธรรมชาติ โดยต้นทุนการผลิตไบโอมีเทนเริ่มต้นที่ประมาณ 55 ยูโรต่อ เมกะวัตต์ชั่วโมง ขณะที่ก๊าซธรรมชาติราคาประมาณ 80 ยูโรต่อเมกะวัตต์ชั่วโมง (ไม่รวมต้นทุน CO2) แต่อย่างไรก็ตาม ไบโอมีเทนยังคงต้องเผชิญกับความท้าทายสำคัญในเรื่องการจัดหาวัตถุดิบให้เพียงพอกับการผลิตหรือความต้องการพลังงานที่อาจเกิดจากการใช้วัตถุดิบผิดประเภท ตลอดจนการปล่อยมลพิษสู่สิ่งแวดล้อม เกิดเป็นผลเสียมากกว่าประโยชน์จากเทคโนโลยี จึงควรหาแนวทางลดความท้าทายดังกล่าวเพื่อให้ไบโอมีเทนสามารถเป็นเทคโนโลยีทางเลือกสำหรับผู้ผลิตที่มีวัตถุดิบส่วนเหลือที่มากพอสำหรับการผลิตพลังงาน เช่น ควรศึกษารูปแบบธุรกิจ ประเมิน และกำหนดวัตถุดิบเป้าหมายที่ต้องการนำมาผลิตไบโอมีเทนให้ชัดเจน โดยเน้นการส่งเสริมวัตถุดิบที่เป็นของเสียชีวภาพเพื่อให้เกิดการใช้ประโยชน์จากทรัพยากรที่มีอยู่ให้คุ้มค่าและสามารถจัดหาได้ง่ายในพื้นที่ เพื่อลดค่าใช้จ่ายในการขนส่ง ซึ่งถือเป็นกลไกในการวางแผนให้เกิดการผลิตไบโอมีเทนให้ได้ประสิทธิภาพ มีความคุ้มค่าในการลงทุน และเกิดความยั่งยืนของเทคโนโลยีต่อไป

                เอกสารอ้างอิง

                - โครงการศึกษา สาธิตการทำก๊าซชีวภาพให้เป็นไบโอมีเทน กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน กระทรวงพลังงาน

                - https://www.europeanbiogas.eu/about-biogas-and-biomethane

                - https://www.fortunebusinessinsights.com/industry-reports/bio-methane-market-100272

                - https://www.iea.org/reports/outlook-for-biogas-and-biomethane-prospects-for-organic-growth/the-outlook-for-biogas-and-biomethane-to-2040

                - https://www.europeanbiogas.eu/benefits