e-Fuels “จอกศักดิ์สิทธิ์” ในความเป็นอมตะของเครื่องยนต์ ICE

ในยุคที่มีแต่คำพูดว่า เครื่องยนต์สันดาป ในใกล้ถึงยุคอวสานแล้ว แต่ดูเหมือนมีความพยายามมากมายในการ ยื้อ ให้การจากไปนี้ยาวนานที่สุด และหากการวิจัยนี้สำเร็จคงมีอีกหลายชีวิตที่ยังคงมีงานทำต่ออีกหลายแสนคน

แม้จะมีการบันทึกไว้ว่า ชาวจีน คือชนชาติแรกที่ขุดพบน้ำมันดิบเมื่อ 600 ปีก่อนคริสตกาล หรือชาวบาบิโลเนียนเป็นชนเผ่าแรกที่มีการนำน้ำมันดิบมาเป็นเชื้อเพลิงจุดไฟ เมื่อครั้ง 2500 ปีก่อนคริสตกาล แต่อย่างไรก็ตามกับการนำมาใช้งานจริงนั้นกลับเกิดเมื่อ Samuel M. Kier ค้นพบน้ำมันโดยบังเอิญ จากบ่อที่เขาขุดแถวฝั่งแม่น้ำอัลเลเกนี ในรัฐเพนซิลเวเนีย ของอเมริกา และได้ตั้งชื่อน้ำมันนี้ว่า น้ำมันซีนีกา (Seneca oil) ในปี คศ. 1848

เชื้อเพลิงฟอสซิล แหล่งผลิตมลพิษ

ตลอดหลายสิบปีที่ผ่านมา ทุกคนบนโลกต่างรู้ว่า เชื้อเพลิงที่ได้มาจากฟอสซิล นั้นสร้างปัญหามลพิษอย่างมาก ส่งผลให้เกิดทั้งภาวะเรือนกระจก อันเป็นที่มาของปรากฏการณ์ต่างๆ ทั้ง El Nino และ La Nina รวมไปถึงภาวะที่ PM 2.5 กักขังอยู่ในพื้นที่จนเกิดปัญหาทางการหายใจ

โดยสถิติแล้ว CO และ CO₂ นั้นกว่า 75% นั้นถูกสร้างขึ้นมาจากเชื้อเพลิงฟอสซิลทั้งน้ำมันและถ่านหิน ซึ่งมาจากการใช้งานรูปแบบต่างๆ โดยมากแล้วนั้นคือการขนส่งและเดินทางของมนุษย์นั่นเอง ไม่ว่าจะ รถยนต์ การขนส่ง ทั้งทาง รถ เรือและเครื่องบิน โดยที่สิ่งเหล่านี้เริ่มเห็นชัดเจนและรุนแรงขึ้นมาตั้งแต่ยุคสมัยของการปฏิวัติอุตสาหกรรมเกิดขึ้นนั่นเอง

เมื่อทุกคนเห็นแล้วว่า มนุษย์โลก นั้นทำร้ายโลกใบนี้ขนาดไหน จึงเกิดความพยายามในการดูแลโลกครั้งใหญ่ขึ้นมาตั้งแต่องค์กรระดับโลกไล่มาจนถึงภาคประชาชนต่างๆ ก็เริ่มสร้างสรรค์กิจกรรมในการกอบกู้สิ่งแวดล้อมทั่วโลก ภาคอุตสาหกรรมเองก็มองเห็นว่าที่ผ่านมาตัวเองนั้น เป็นตัวก่อนปัญหาสิ่งแวดล้อมมากแค่ไหนบางบริษัทถึงกับยอมสละเงินเพื่อทำการวิจัยในการหานวัตกรรมใหม่ๆ ที่จะมาช่วยทำให้โลกใบนี้สะอาดและยั่งยืนต่อไป

e- Fuels เชื้อเพลิงที่ไร้ CO₂ หลังการเผาไหม้

สำหรับเชื้อเพลิงที่จะเรียกว่า เป็นกลางทางคาร์บอน นั้นจะต้องมีคุณสมบัติอย่างหนึ่งก็คือการไม่ปล่อยหรือไม่ทำให้เกิด CO₂ หลังการเผาไหม้ แถมยังมีกระบวนการผลิตเริ่มจากพลังงานหมุนเวียนและสุดท้ายคือสามารถใช้ทดแทนกับเชื้อเพลิงแบบฟอสซิลเดิมๆ  ซึ่งเป็นตัวการหลักในการปล่อยก๊าซเรือนกระจกและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ

ทีนี้จะว่าไป เราสามารถแยกเจ้าเชื้อเพลิงที่มีความเป็นกลางทางตาร์บอน ก็ได้หลายแบบอยู่

1. กลุ่มเชื้อเพลิงแบบชีวภาพ : เป็นเชื้อเพลิงที่ทำจากอินทรียวัตถุ เช่น วัสดุจากพืช ของเสียจากการเกษตร และสาหร่าย ถามว่าเชื้อเพลิงแบบนี้ทำไมถึงมีความ เป็นกลางเพราะ CO₂ ที่ปล่อยออกมาเมื่อถูกเผาไหม้จะเท่ากับปริมาณที่พืชดูดซับในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง
2. Hydrogen : ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงอเนกประสงค์ที่สามารถผลิตได้จากแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่หลากหลาย ไม่ว่าจะเป็น น้ำ ชีวมวล และพลังงานแสงอาทิตย์ เมื่อมันถูกเผาไหม้สิ่งที่ได้คือละอองน้ำซึ่งทำให้มันคือเชื้อเพลิงที่ปลอดจากคาร์บอนโดยสมบูรณ์
3. เชื้อเพลิงสังเคราะห์ : เชื้อเพลิงสังเคราะห์เกิดจากการผนวกพลังงานหมุนเวียนเข้ากับกระบวนการดักและสะสม CO₂ สามารถใช้ทดแทนเชื้อเพลิงฟอสซิลแบบดั้งเดิมและมีศักยภาพในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้อย่างมาก
4. พลังงานไฟฟ้า : รถยนต์พลังงานไฟฟ้าอาศัยไฟฟ้าในการขับเคลื่อน โดยที่ได้มาจากทั้งการผลิตจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น แสงอาทิตย์ ลมและพลังงานน้ำ แม้ว่าการผลิตไฟฟ้าเองอาจก่อให้เกิดการปล่อยก๊าซคาร์บอน แต่การใช้แหล่งพลังงานหมุนเวียนหมายความว่ารอยเท้าคาร์บอนโดยรวมของรถยนต์ไฟฟ้าอาจต่ำกว่ารถยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยเชื้อเพลิงฟอสซิลแบบดั้งเดิมอย่างมาก

ในภาพรวมแล้ว เชื้อเพลิงและพลังงานที่อยู่ในกลุ่มเป็นกลางทางคาร์บอน ถือเป็นเป็นตัวเลือกและทางออกที่ดีในการแก้ปัญหาการปล่อยก๊าซเรือนกะจก แลละต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ  แต่ยังมีปัจจัยอื่นที่เป็นความท้าทายที่ต้องก้าวผ่านให้ได้ เช่นเรื่องของต้นทุนที่สูงกว่าและที่สำคัญคือเชื้อเพลิงประเภทนั้นมีอยู่อย่างจำกัด

ขั้นตอนผลิต e-Fuels นั้นต้องมีอะไรบ้าง

คำถามสำคัญก็คือจะได้มาซึ่ง น้ำมันที่ปราศจากมลพิษนี้ นั้นจะต้องมีส่วนประกอบอะไรบ้าง หลักๆ แล้ว จะพบว่าต้องเจอสิ่งเหล่านี้

1. สารประกอบไฮโดรคาร์บอน : ส่วนใหญ่แล้วเชื้อเพลิงแบบใหม่นี้จะประกอบไปด้วยสารประกอบไฮโดรคาร์บอน โดยที่มีโมเลกุลประกอบไปด้วยอะตอมของไฮโดรเจนและคาร์บอน โดยที่สารประกอบไฮโดรคาร์บอนนี้สามารถปรับให้ตรงตามข้อกำหนดเฉพาะสำหรับการใช้งานต่างๆ ได้หมากหลาย
2. สารเติมแต่งเพิ่มประสิทธิภาพ : ในเชื้อเพลิงใหม่นี้อาจมีการเพิ่มสารเติมแต่งเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ เช่น สารทำความสะอาดภายในเครื่องยนต์ หรือสารหล่อลื่นเพื่อลดการสึกหรอ
3. มีการเติมสารที่มีออกซิเจน : บางครั้งในเชื้อเพลิงแบบที่เรากำลังอยากได้นั้นอาจมีการเติมสารที่มีอะตอมของออกซิเจนเพื่อช่วยในการจุดระเบิดหรือลดมลพิษหลังการจุดระเบิด เช่น ethanol หรือ methanol
4. สิ่งแปลกปลอม : ในบางครั้งอาจมีสิ่งเจือปนเล็กน้อย เช่น สารประกอบกำมะถันหรือไนโตรเจน ซึ่งอาจส่งผลต่อสมรรถนะและการปล่อยมลพิษ

โดยรวมแล้ว รายละเอียดของ e-Fuels นั้นได้รับการออกแบบให้เลียนแบบคุณสมบัติทางเคมีของเชื้อเพลิงฟอสซิลทั่วไป ในขณะเดียวกันก็ลดคาร์บอนฟุตพรินต์และการปล่อยก๊าซ แต่ในเมื่อมันคือหนึ่งในเชื้อเพลิงคำถามก็คือมันยังคงต้องมีโมเลกุลของสารประกอบเชิงไฮโดรคาร์บอนอยู่ แล้วทีนี้เราจะสร้างมันด้วยกระบวนใด

ความรู้มา ส่วนประกอบครบ ต่อไปคืออยากผลิต e-Fuels แล้ว

อ่านมาจนจะจบแล้ว สิ่งที่หลายคนอยากรู้ก็คือ กระบวนการผลิตนั้น “เขาทำมันอย่างไร” เพื่อไม่ให้เสียเวลา เราได้ไปสำรวจมาให้คุณเรียบร้อยแล้ว โดยคร่าวๆ ปัจจุบันสามารถเลือกได้ประมาณ 2 ทางใหญ่ๆ แต่มาจากเครือบริษัทเดียวกัน

แบบแรกโดยการนำของ Audi AG นั้นจะเริ่มต้นจากใช้ผลิตภัณฑ์ทางชีวภาพเป็นต้นทุนผ่านกระบวนการจนได้น้ำมันเชื้อเพลิงที่มีสูตรทางเคมี C₄H₈ จากนั้นนำเอาสสารดังกล่าวเข้าสู่กระบวนการ Chemical Biotechnology Process (CBP) ในโรงงานแห่งหนึ่งในประเทศเยอรมันนี ผลที่ได้ออกมาคือสารประกอบที่มีสูตรทางเคมีที่เปลี่ยนไปเป็น C₈H₁₈ โดยที่คุณสมบัติพิเศษคือการเป็นเชื้อเพลิงที่ไม่มีสารซัลเฟอร์และเบนซีน ซึ่งทำให้เครื่องยนต์ที่นำน้ำมันแบบนี้ไปใช้สามารถเผาไหม้อย่างหมดจด

โดยที่จะสังเกตได้ว่า เทคโนโลยีที่ Audi AG เลือกใช้นั้นสามารถนำไปปรับใช้ได้กับทั้งการผลิตน้ำมัน e-Fuels Diesel และ Gasoline ซึ่งหากมองในเชิงอุตสาหกรรมอันนี้น่าสนมากๆ แต่เราก็ยังไม่เห็นเรื่องของต้นทุนในการผลิตทำให้ตอนนี้ก็ยังบอกอะไรมากไม่ได้

แนวทางที่สองที่ดูเหมือนรักษ์โลกตลอดขบวนการผลิตนั้นเต็มไปด้วยสีเขียวที่ไม่มีพืชสมุนไพรตัวใดเข้ามาเกี่ยวข้อด้วย โดยที่แนวคิดนี้ได้รับการหนุนหลังจาก Porsche ด้วยเม็ดเงิน 75 ล้านเหรียญสหรัฐไปยังโรงงาน HIF ในประเทศชิลี

Credit: HIF Global

โดยขั้นแรกนั้น HIF จะทำการสกัด Hydrogen โดยกระบวนการ Electrolysis ที่แยกน้ำ (เช่น น้ำทะเลจากโรงกลั่นน้ำทะเล) ออกเป็นส่วนประกอบของ Hydrogen และ Oxygen ขั้นตอนที่สองจะมีการนำเอา Hydrogen ที่ได้ไปรวมกับ CO₂ (ที่ทำการแยกจากอากาศทั่วไป) เพื่อที่จะเปลี่ยนเป็นเชื้อเพลิง e-Fuels ในแบบของเหลว

โดยในกระบวนการรวมกันระหว่าง Hydrogen และ CO₂ จะเกิดขึ้นภายใต้สภาพความกดดันสูงเพื่อเร่งปฏิกิริยาให้ทั้งสองรวมตัวกัน เมื่อสสสารทั้งสองรวมตัวกันแล้วต่อไปก็นำเอากระแสไฟฟ้าเข้ามาเพื่อกระบวนการเปลี่ยนพลังงานเป็นเป็นของเหลว กลายมาเป็นของเหลวสังเคราะห์หรือ น้ำมันเชื้อเพลิงสังเคราะห์ e-Fuels ที่ง่ายต่อการจัดเก็บและง่ายต่อการขนส่ง

Porsche มั่นใจกับเชื้อเพลิงแบบใหม่ที่ตัวเองผลิตขึ้นมาได้มาก ถึงขนาดที่ว่าน้ำมันเชื้อเพลิงแบบใหม่นี้จะนำไปใช้กับรถสปอร์ต ตัวตึง ของแบรนด์อย่าง 911 โดยที่ความหวังของบริษัทนั้นก็คือการยืดอนาคตที่ต้องทำให้ 911 นั้นต้องกลายไปเป็นม้าพยศที่มีระบบไฟฟ้าเข้ามาเกี่ยวข้อง แม้กระทั่งระบบ Hybrid ก็ตาม

สุดท้ายเราก็ต้องมาจับตามองกันต่อไปว่า e-Fuels จะเกิดขึ้นได้จริงหรือไม่ เพราะในวันนี้กระบวนการผลิตนั้นก็พิสูจน์แล้วว่าทำได้จริง แต่ยังไม่มีการพูดถึงต้นทุนและประสิทธิภาพเมื่อนำไปใช้งาน แต่ถ้ามันดีกว่าน้ำมันทั่วไปสวนกลับราคาที่ถูกกว่า อีกไม่นานก็คงได้ใช้งานกันเป็นธรรมดา

สำหรับท่านที่ชอบและติดตามวงการ พลังงานและความยั่งยืน คุณสามารถติดตามข่าวสารและบทความที่เกี่ยวข้อง ได้ทาง ช่องทางนี้