สวัสดีปีใหม่ 2567 ผู้อ่านทุกท่าน

ปีเก่าผ่านไปปีใหม่เข้ามาพร้อมกับความท้าทายโจทย์ใหญ่โจทย์เดิม คือ สภาวะโลกร้อน ที่ทำให้เกิดสภาพอากาศแปรปรวน อันส่งผลกระทบต่อชีวิตมนุษย์และระบบนิเวศของโลก สภาวะโลกร้อนนี้มีสาเหตุหลักมาจากกิจกรรมของมนุษย์ที่เพิ่มปริมาณก๊าซเรือนกระจกในบรรยากาศ โดยก๊าซเรือนกระจกหลักก็คือคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ที่มาจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงปิโตรเลียมนั่นเอง

ในปัจจุบัน ประเทศไทยปลดปล่อยก๊าซ CO2 สู่ชั้นบรรยากาศกว่า 300 ล้านตันต่อปี ภาคป่าไม้ในประเทศไทยสามารถดูด CO2 กลับได้ประมาณ 90 ล้านตันต่อปี พื้นที่ปลูกป่าในประเทศไทยนั้นไม่เพียงพอที่จะดักจับ CO2 ทั้งหมดไว้ได้ เพื่อที่จะบรรลุเป้าหมายความเป็นกลางทางคาร์บอน ใน พ.ศ. 2593 (ค.ศ. 2050) นอกจากพวกเราทุกคนจะต้องปฏิวัติกระบวนการใช้ทรัพยากรในทุกภาคส่วนแล้ว อุตสาหกรรมไทยเองก็จะต้องหา solution ทางเทคโนโลยีใหม่ๆ เพื่อช่วยลดการปลดปล่อย CO2 ให้มากที่สุด

เป็นที่ยอมรับกันว่า เทคโนโลยีการดักจับ ใช้ประโยชน์ และกักเก็บคาร์บอน (Carbon Capture Utilization and Storage: CCUS) เป็นอีกหนึ่งเทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพในการกำจัด CO2 ซึ่งมีความสำคัญต่อการบรรลุเป้าหมายความเป็นกลางทางคาร์บอน หรือ carbon neutrality และการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสุทธิเป็นศูนย์ หรือ Net Zero Emissions ในบทความนี้ เราจะพาไปทำความรู้จักกับเทคโนโลยี CCUS กัน

CCUS สามารถแบ่งเป็น 2 เทคโนโลยีหลัก คือ Carbon Capture and Utilization (CCU) และ Carbon Capture and Storage (CCS) [1-2] โดยทั้งสองเทคโนโลยีมีกระบวนการดักจับ (capture) ก๊าซ CO2 เป็นขั้นตอนร่วม ซึ่งครอบคลุมถึง การดักจับจากแหล่งกำเนิด เช่น โรงงานไฟฟ้าถ่านหินและน้ำมันเชื้อเพลิงธรรมชาติ ซึ่งมีความเข้มข้นของ CO2 อยู่ในระดับ 3 – 20% เทคโนโลยีการดักจับในปัจจุบันมีหลากหลายประเภท เช่น การดักจับหลังการเผาไหม้ (post-combustion capture) การดักจับก่อนการเผาไหม้ (pre-combustion capture) และการเผาไหม้ด้วยออกซิเจน (oxy-fuel combustion) และรวมไปถึงการดักจับ CO2 โดยตรงในอากาศหรือ DAC (Direct Air Capture) ซึ่งมีความท้าทายมากเพราะก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศมีความเข้มข้นในระดับไม่เกิน 500 ppm เท่านั้น

ในกรณีของ CCU ก๊าซ CO2 ที่ดักจับได้จะถูกนำไปใช้ประโยชน์เป็นวัตุดิบในการผลิตสารเคมี เชื้อเพลิง และวัสดุสำหรับก่อสร้าง เช่น น้ำมันเชื้อเพลิง โพลิเมอร์ พลาสติก และแคลเซียมคาร์บอเนต โดยเทคโนโลยีนี้มีทั้งอยู่ในระดับกำลังพัฒนาและมีการนำไปใช้ประโยชน์เชิงพาณิชย์บ้างแล้ว แต่ล้วนมีความท้าทายเนื่องจากก๊าซ CO2 มีความเสถียรสูง การเปลี่ยนแปลงเชิงเคมีจึงต้องใช้พลังงานมาก ทำให้ผลิตภัณฑ์ที่สังเคราะห์ขึ้นจาก CO2 มีต้นทุนเชิงพลังงานที่สูง
ในกรณีของ CCS ก๊าซ CO2 ที่ดักจับได้จะถูกกักเก็บไว้อย่างถาวรในสถานที่ปลอดภัย เพื่อลดปริมาณการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์เข้าสู่ชั้นบรรยากาศ กระบวนการ CCS มีความท้าทายหลายประการ ทั้งในด้านการขนส่ง เนื่องจาก CO2 ที่ต้องกำจัดนั้นมีปริมาณมหาศาลและมักจะอยู่ไกลจากแหล่งกักเก็บ การขนส่งทางรถยนต์ เรือ หรือลำเลียงทางท่อ ล้วนมีค่าใช้จ่ายสูง นอกจากนี้ การเสาะหาพื้นที่เก็บ (storage site) เช่น ชั้นหินใต้ดินหรือใต้ทะเล ที่มีโอกาสรั่วไหลต่ำ ก็เป็นความท้าทายทางธรณีวิทยาอีกด้วย

จะเห็นได้ว่า CCUS เกี่ยวข้องกับหลากหลายเทคโนโลยี แล้วเทคโนโลยีใดที่เหมาะสมกับประเทศไทยของเรา และสามารถทำให้บรรลุเป้าหมายความเป็นกลางทางคาร์บอนในปี 2593 ได้

ในปี 2566 ที่เพิ่งผ่านพ้นไป สำนักงานคณะกรรมการส่งเสริมวิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (สกสว.) ได้มอบหมายให้ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติเป็นหน่วยงานหลักร่วมกับพันธมิตรและผู้เชี่ยวชาญ ได้แก่ คณะวิจัยจากมหาวิทยาลัยเชียงใหม่ มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล และจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย จัดทำแผนที่นำทางเทคโนโลยีการดักจับ การใช้ประโยชน์ และการกักเก็บคาร์บอน (CCUS Technological roadmap: Navigating Thailand towards Carbon Neutrality) เพื่อวิเคราะห์ จัดลำดับความสำคัญ Key Technology ของ CCUS พร้อมทั้งเสนอประเด็นสำคัญเชิงนโยบาย เป้าหมาย ทิศทาง แนวทางวิจัยและกรอบเวลาในการพัฒนาเทคโนโลยี CCUS ที่เหมาะสมกับบริบทของประเทศไทย

หลังจากที่คณะวิจัยและที่ปรึกษาโครงการได้ดำเนินโครงการ ผ่านการรวบรวมความคิดเห็น ลงพื้นที่ และสัมภาษณ์เชิงลึกทั้งหน่วยงานภาครัฐและเอกชน รวมถึงการทำประชาพิจารณ์ต่อสาธารณชน ร่างแผนที่นำทางเทคโนโลยี CCUS ของประเทศไทยที่นำเสนอเป้าหมายการลดการปลดปล่อยก๊าซ CO2 รวมถึงกลไกขับเคลื่อนเชิงกลยุทธ์เพื่อมุ่งสู่ความเป็นกลางทางคาร์บอน จึงสำเร็จลุล่วงลง โดย CCUS roadmap แบ่งตามกรอบเวลาเป็น 3 ระยะ ได้แก่ ระยะแรก (ปัจจุบัน – พ.ศ. 2573) ระยะกลาง (พ.ศ. 2574 – 2583) และ ระยะไกล (พ.ศ. 2584 – 2593) ประกอบด้วย 5 องค์ประกอบหลัก [3] ดังนี้

1. Strategic Targets (เป้าหมายเชิงกลยุทธ์): กำหนดเป้าหมายปริมาณการลดคาร์บอนไดออกไซด์ในประเทศไทยด้วยเทคโนโลยี CCUS ไว้ที่ 1-10 ล้านตันต่อปีในระยะแรก 10-50 ล้านตันต่อปีในระยะกลาง และ 50-150 ล้านตันต่อปีสำหรับระยะไกล

2. การประยุกต์ใช้ (Applications): ระยะแรกเริ่มด้วยการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีที่มีความพร้อมสูง เช่น การผลิตคาร์บอเนต คอนกรีต ควบคู่ไปกับการจับคู่แหล่งปลดปล่อย CO2 และแหล่งกักเก็บ และโครงการนำร่องนอกชายฝั่ง ในระยะกลาง CCU ควรมุ่งเป้าไปที่การผลิตสารเคมีสำคัญ เช่น ยูเรีย เมทานอล โอเลฟินส์เบา และในระยะไกล มุ่งเน้นการผลิต Sustainable Aviation Fuel (SAF) หรือวัสดุที่มีมูลค่าสูง

3. Technologies (เทคโนโลยี): แผนที่นำทางนำเสนอการใช้เทคโนโลยีตามระดับความพร้อมของเทคโนโลยี (TRL) และความเหมาะสมกับสถานการณ์ในแต่ละช่วงเวลา

เทคโนโลยี capture ที่มีความเป็นไปได้ในระยะใกล้ คือ การใช้ Membrane, Amine Absorption, Solvent Absorption และ Solid Adsorption ในระยะกลางคือ Chemical-looping และในระยะไกล คือ Direct Air Capture (DAC), Pre-combustion และ Cryogenic Separation

เทคโนโลยี CCU ในประเทศไทยสามารถแบ่งได้ 4 กลุ่มหลัก ได้แก่ Thermochemical, Electrochemical-Photochemical, Mineralization และ Biological โดยเทคโนโลยีที่มีความพร้อมสูงสุดจะอยู่ในกลุ่มของ Mineralization โดยเฉพาะในกลุ่มอุตสาหกรรมคาร์บอเนต (TRL 3-9) ดังนั้นเทคโนโลยีนี้จึงเหมาะสมที่จะนำมาใช้ในระยะแรก ในระยะกลาง CCU ที่อาจมีความพร้อมมากขึ้น คือ CO2 Hydrogenation เพื่อผลิตเมทานอลและกรดฟอร์มิก Fischer-Tropsch Synthesis เพื่อผลิตโอเลฟินส์ รวมทั้ง CO2 Fermentation เพื่อผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าสูง เช่น ยา หรือ โปรตีน และในระยะไกล คือ Artificial photosynthesis หรือการสังเคราะห์แสงประดิษฐ์เลียนแบบพืช

ด้านเทคโนโลยี CCS ที่เหมาะสมสำหรับระยะแรก คือ การทำ Seismic Survey เพื่อหาแหล่งกักเก็บ การวางแผนเชิง logistic เพื่อจับคู่ source-sink และการกักเก็บก๊าซใน Depleted Oil and Gas Field ในระยะกลางคือ การกักกับในชั้นน้ำเกลือใต้พิภพ (saline aquifer) ซึ่งจะทำให้การขนส่ง CO2 มีระยะทางที่สั้นลง รวมถึงการทำ measurement, monitoring, verification (MMV) เพื่อยืนยันความปลอดภัยของแหล่งกักเก็บ และในระยะไกล คือการทำ CCS เพื่อจัดการก๊าซเรือนกระจกในระดับประเทศ

4. Enablers/Drivers (การสนับสนุน): กลไกสนับสนุนและขับเคลื่อน มีประเด็นสำคัญ ดังนี้
กลไกสนับสนุนโครงสร้างพื้นฐาน: ประกอบด้วยกฎหมาย ระเบียบ ข้อบังคับ และมาตรการส่งเสริมการใช้เทคโนโลยี CCUS มาตรการด้านความปลอดภัย การจัดซื้อจัดจ้างผลิตภัณฑ์ที่มาจากเทคโนโลยี CCU การสร้างพื้นที่ Sandbox และ Grid hub รวมถึง Storage hub การพัฒนาระดับเทคโนโลยีและฐานข้อมูลด้านการปลดปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ การพัฒนาโครงการนำร่อง ตลอดจนหลักสูตรการศึกษาด้านเทคโนโลยี CCUS ในมหาวิทยาลัย การฝึกอบรมเทคโนโลยีแก่บุคลากรภาคอุตสาหกรรม และงบประมาณสนับสนุนการวิจัยพัฒนาเทคโนโลยีกลไกขับเคลื่อน: ประกอบด้วย กลไกขับเคลื่อนเชิงสถาบัน โดยจัดตั้งกลุ่มผู้เชี่ยวชาญ National CCUS Alliance และการใช้กลไกขับเคลื่อนด้านการเงินและมาตรการจูงใจ เช่น การผลักดันภาคอุตสาหกรรมสู่การใช้ Carbon Credit การสนับสนุนเงินลงทุนในเทคโนโลยี CCUS จากภาครัฐ และการส่งเสริมการลดหย่อนภาษีคาร์บอน นอกจากนี้ยังมีกลไกสนับสนุนการถ่ายทอดเทคโนโลยีและสนับสนุน Public awareness

5. Pilot Projects: ปัจจุบันมีโครงการนำร่องเกิดขึ้นบ้างแล้ว ทั้งจากภาคเอกชนและรัฐวิสาหกิจ เช่น โครงการนำร่อง CCS ในอ่าวไทย [4]โครงการสำรวจแหล่ง CCS ในบริเวณเหมืองแม่เมาะและแอ่งลำปาง โครงการนำ CO2 จากอุตสาหกรรมเป็นมาใช้ในการผลิตโซเดียมไบคาร์บอเนต [5] เป็นต้น
การขับเคลื่อนและการประยุกต์ใช้เทคโนโลยี CCUS เป็นความท้าทายยิ่งใหญ่ระดับประเทศ จำเป็นต้องได้รับความร่วมมือจากทั้ง ภาครัฐ ภาคธุรกิจ และภาคประชาชน เพื่อบรรลุเป้าหมายความเป็นกลางทางคาร์บอนและการพัฒนาที่ยั่งยืนของประเทศบนพื้นฐานของการเจริญเติบโตของธุรกิจที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เพิ่มความเสมอภาคของสังคมและความกินดีอยู่ดีของประชาชน
เขียนโดย ดร. สราวุธ อิ่มเพ็ง และ จิรภัทร์ สันตติวงศ์ไชย
ภาพโดย ดร. ปองกานต์ จักรธรานนท์
#NCASresearch #CCUS #BCG
เอกสารอ้างอิง
[1] https://co2value.eu/
[2] https://www.nstda.or.th/nac/2023/seminar/se25/
[3] รายงานแผนที่นำทางเทคโนโลยีการดักจับ การใช้ประโยชน์ และการกักเก็บคาร์บอน เพื่อนำทางประเทศไทยไปสู่ความเป็นกลางทางคาร์บอน โดย ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (อยู่ระหว่างการเตรียมเผยแพร่)
[4] https://www.pttep.com/th/Sustainability/Carbon-Capture-And-Storage/Ccs-Returns-Co2-To-Where-It-Comes-From.aspx
[5] https://ghgreduction.tgo.or.th/en/database-and-statistics/registered-projects/item/838-co2-recovery-plant-for-sodium-bicarbonate-production-by-genius-integrated-solutions-co-ltd-co2.html