Direct Air Capture เทคโนโลยีแห่งอนาคตสู่ Negative Net Carbon

เมื่ออาทิตย์ก่อน เราเห็นข่าวเรื่องการเปิดใช้งานเครื่องดักจับก๊าชเรือนกระจกที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในโลก ณ วันนี้ ที่ชื่อว่า Mammoth ซึ่งเป็นเครื่องที่ 2 ของบริษัท Climework อยู่ในประเทศไอซ์แลนด์ ที่มีขนาดใหญ่กว่าเครื่องก่อนหน้าถึง 10 เท่า วันนี้เราจะมาเล่าให้อ่านกันว่าการทำ Direct Air Capture เขาทำกันยังไง ทำไมเทคโนโลยีของเจ้านี้ถึงน่าสนใจ

Direct Air Capture (DAC) คืออะไร ?

Direct Air Capture (DAC) เป็นเทคโนโลยีในการดักจับสิ่งที่เราต้องการจากอากาศ ในที่นี้ เราเอามาใช้งานกับ การดักจับ Carbon Dioxide (CO2) ในอากาศที่เป็นหนึ่งในสาเหตุของการเกิดภาวะโลกร้อนขึ้น

การทำงานนั้นเข้าใจง่ายมาก ๆ คือ เราดูดอากาศเข้าไป อากาศจะผ่าน Filter หรือกลไกบางอย่างที่สามารถแยก CO2 จากอากาศได้ แล้วจึงปล่อยอากาศที่ไม่มี CO2 กลับออกไปสู่บรรยากาศ ส่วน CO2 ที่แยกออกมาได้ ก็จะนำไปใช้งาน หรือกักเก็บในรูปแบบต่าง ๆ ต่อไป

เอ๊ะ เทคโนโลยีการกำจัด CO2 ออกจากอากาศไม่ใช่เทคโนโลยีใหม่นิ ก่อนหน้านี้ เราก็มีเทคโนโลยีอะไรแบบนี้ที่ใช้กับ เรือดำน้ำ และ ยานอวกาศนิ จริง ๆ เราเรียกว่า มันเป็นกลุ่มเทคโนโลยีพื้นฐานของตัวที่เรากำลังจะพูดถึงในบทความนี้แหละ เครื่องที่ใช้กันก่อนหน้านี้เราเรียกว่า CO2 Scrubber หลักการของมันคือ การใช้สารเคมีบางอย่าง มาเพื่อให้ทำปฏิกิริยากับ CO2 ได้เป็นผลิตภัณฑ์ที่ไม่เป็นพิษกับมนุษย์ออกมา แต่เทคโนโลยีกลุ่มนี้ สิ่งที่เราได้ออกมา มันจะไม่ใช่ CO2 เพียว ๆ จริง ๆ มันเป็นสารประกอบ Carbon อื่น ๆ

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O + heat

เช่นการใช้ Calcium Hydroxide เมื่อมันจับตัวกับ CO2 ในอากาศ เราจะได้ Calcium Carbonate กับน้ำ และ ความร้อนออกมา ซึ่งเราก็ต้องเอาผลิตภัณฑ์เหล่านี้ไปใช้งานต่อ เพื่อให้เกิดประโยชน์สูงสุด ซึ่งเอาเข้าจริงมันแอบยากอยู่นิด ๆ และหากทำในสเกลขนาดใหญ่ เราจะเอา Calcium Carbonate ไปทำอะไรเยอะแยะ

MIT engineers develop a new way to remove carbon dioxide from air

A system developed at MIT can efficiently capture the greenhouse gas carbon dioxide even from ambient air, and release it in pure, concentrated form. The carbon capture work was led by Sahag Voskian and T. Alan Hatton.

MIT News | Massachusetts Institute of TechnologyDavid Chandler | MIT News Office

พอมาในยุคใหม่ขึ้น เรื่องการออกแบบวัสดุ และ การจัดการ Carbon ดีขึ้นเรื่อย ๆ เช่นเทคโนโลยีที่ MIT วิจัยขึ้นมาคือ การใช้ Electrochemical ในการแยก คือ เมื่ออากาศที่มี CO2 ผ่านเข้าไป ตัว CO2 มันจะโดนประจุไฟฟ้า ก็จะไปติดกับวัสดุภายในเครื่อง อากาศที่ไหลผ่านไป ก็จะเป็นอากาศที่ไม่มี CO2 และเมื่อเต็ม มันก็จะทำการปล่อย CO2 ที่เกาะไว้ออกมา และดูดนำไปเก็บหรือใช้งานต่อไปในสถานะก๊าช

ให้เราคิดภาพง่าย ๆ เหมือนกับเราเอาฟองน้ำเปรียบกับ Filter น้ำคือ CO2 เมื่อ น้ำเต็มฟองน้ำ เราจะต้องบีบน้ำออกมา ซึ่งวิธีของ MIT ที่เล่าไปนั้นเขาใช้ความต่างศักย์ทางไฟฟ้าทำให้ CO2 หลุดออก นอกจากนั้น ยังสามารถใช้ การเปลี่ยนแปลงของความดัน เพื่อให้ CO2 หลุดออกมา และวิธีการที่ใช้ในเคสของ Mammoth คือ การใช้ การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเข้าไป เพื่อทำลายพันธะเคมีระหว่าง CO2 และวัสดุที่ใช้ดักจับ

ระบบพวกนี้ เราสามารถนำไปติดตั้งได้ในหลากหลายการใช้งาน ตั้งแต่การติดตั้งในพื้นที่ทั่ว ๆ ไป เพื่อดักจับ Carbon ในอากาศ หรือการนำไปติดเป็นระบบสำหรับการบำบัดอากาศจากโรงงานขนาดใหญ่ ๆ เช่นโรงไฟฟ้า ได้หมด เรียกว่ามันเป็นหมุดหมายที่สำคัญในการต่อสู้กับ Climate Change ที่กำลังเกิดขึ้น ที่โลกของเราเข้าสู่สภาวะโลกเดือดเป็นที่เรียบร้อย

How Mammoth works?

มาที่พระเอกในบทความนี้ วิธีการที่เขาใช้งานคือ เขาจะดึงอากาศเข้ามาผ่าน Collector ที่ใช้ดักจับ CO2 ซึ่งทำจากวัสดุจำพวกเซรามิก ที่มีการเคลือบสารเฉพาะสำหรับการดักจับ CO2 โดยเฉพาะ อากาศที่ออกไป ก็จะเป็นอากาศที่ไม่มี CO2 อยู่ หรือมีในปริมาณที่น้อยลง

เมื่อ Filter เต็ม เครื่องจะปิดทางเดินอากาศ และเริ่มอุ่น Collector ที่อุณหภูมิ 212 องศาฟาเรนไฮต์ หรือ 100 องศาเซลเซียส เพื่อให้ CO2 ที่เกาะอยู่บน Collector หลุดออกมาในสถานะที่เป็นแก๊ส

ตรงนี้แหละที่เราคิดว่า Climework เจ๋งมาก ๆ คือ CO2 ที่เขาปล่อยออกมา แทนที่เขาจะ Compress ทำให้แน่นขึ้น เก็บลงถัง แล้วเอาไปทำอะไรต่อก็ว่ากันไป ซึ่งมันอาศัยพลังงาน และ การจัดเก็บที่ยุ่งยาก เขาเลือกใช้วิธีการเอาไปผสมกับน้ำ สิ่งที่ได้คือ น้ำอัดแก๊ส หรือภาษาบ้าน ๆ เราเรียกว่า โซดา

จากนั้น เขาจะปล่อยน้ำที่ผสมกับ CO2 นี้ลงไปในชั้นหิน เมื่อมันไปผสมกับพวกหิน และแร่ธาตุที่อยู่ใต้ดินนั้น ทำให้เกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่า Mineralisation เป็นเหมือนผลึกภายในหิน ทำให้เราสามารถกักเก็บ CO2 ได้โดยไม่จำเป็นต้องมีระบบควบคุมแรงดัน และระบบรักษาอุณหภูมิใด ๆ เราสามารถเก็บ CO2 เอาไว้ได้นานมาก ๆๆ โดยที่มันไม่กระจายกลับสู่สิ่งแวดล้อมด้านบน

หากกำลังคิดว่า แล้วพลังงานที่เขาใช้ในการอุ่น Collector และใช้งานภายในโรงงานนั้นก็มาจากแหล่งพลังงานฟอสซิล ก็สกปรกไม่ต่างกัน คุณคิดผิดครับ เพราะเจ้าโรงงานนี้ใช้แหล่งพลังงานจากความร้อนใต้พิภพ 100% ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานสะอาดแน่นอน (จะไม่สะอาดนิด ๆ ก็ตอนขุดนี่แหละ)

เทคโนโลยีที่น่าทึ่งนั้นยังไม่หมด เพราะเทคโนโลยีนี้ ถูกออกแบบให้สามารถสเกลขนาดได้เรื่อย ๆ เลยทีเดียว Mammoth ก็เป็นอีกตัวอย่างของการสเกลเครื่องให้มีความสามารถในการดักจับ CO2 เพิ่มมากขึ้น เขาใช้ทั้งหมด 72 โมดูลต่อกัน โดยเจ้าเครื่องนี้สามารถ ดึง Carbon ออกจากชั้นบรรยากาศได้ถึง 36,000 ตันต่อปี หรือเทียบเท่ากับ ปริมาณที่รถยนต์ปล่อยออกมาประมาณ 7,200 คันต่อปีเลยทีเดียว

นอกจากนั้นทาง Climework ยังบอกอีกว่า เขามีแผนที่จะขายระบบนี้ให้กับบริษัทอื่น ๆ ด้วย ทำให้ ในอนาคต เราอาจจะเห็นเจ้าเครื่องพวกนี้มากขึ้น มีกำลังในการจัดการสูงขึ้น ทำให้โดยรวมเราสามารถที่จะดึง Carbon ออกจากอากาศได้สูงขึ้นด้วยเช่นกัน

เทียบกับวิธีการอื่น ๆ

เราไปนั่งอ่าน Comment ของคนไทยมา มีเด็ด ๆ เยอะมาก แต่อันที่น่าสนใจคือคำถามที่ว่า ถ้าการใช้ DAC Technology มันแพง ทำไมเราไม่ไปปลูกต้นไม้แทนละ อื้มมมม น่าคิด

โดยทั่ว ๆ ไป ต้นไม้ 1 ต้นเฉลี่ย ๆ จะมีการดูดซับ CO2 อยู่ปีละ 21 กิโลกรัม หรือ 0.021 ตัน ต่อไป ดังนั้นหากเราต้องการปลูกต้นไม้ให้มีความสามารถในการกำจัด CO2 ออกจากอากาศได้พอ ๆ กับ Mammoth จำเป็นต้องปลูกต้นไม้เพิ่มทั้งหมดประมาณ 1.7 ล้านกว่าต้น ซึ่งกินพื้นที่มหาศาลแน่นอน ยังไม่นับว่า เราปลูกวันนี้ กว่ามันจะโตมาเป็นต้นไม้ที่สามารถดูดซับ CO2 ได้ตามค่าเฉลี่ยนี้มันต้องใช้เวลาอีกหลายปีมาก ๆ

ถามว่า อ้าว แล้วทำไมโลกเราสมัยก่อนถึงไม่ต้องมีเจ้าพวกเครื่องพวกนี้ ก็อยู่มาได้ ก็ต้องบอกว่า สมัยก่อนโน้นนนนน มนุษย์เรายังไม่มีการปลดปล่อย CO2 และก๊าชเรือนกระจกออกสู่ชั้นบรรยากาศเท่ากับปัจจุบัน ดังนั้น เมื่อเทียบประสิทธิภาพกันจริง ๆ แล้ว การใช้เครื่อง DAC นั้นสูงกว่ามาก ๆ กินพื้นที่น้อยกว่า ดึง CO2 ได้มากกว่า เพื่อให้ทันกับการปลดปล่อย CO2 ในปัจจุบัน ส่วนเทคโนโลยีการนำสาหร่ายมาเพื่อการกำจัด CO2 เอาจริง ๆ เป็นไอเดียที่ดี เพราะต้นทุนต่ำ แต่ประสิทธิภาพก็ต่ำตามเช่นกัน เผลอ ๆ อาจจะแย่กว่าการปลูกต้นไม้ แต่ที่แน่ ๆ คือ มันโตเร็วกว่ามาก ทำให้มันสามารถดูดซับได้จำนวนมากในเวลาอันสั้น

คือเราไม่ได้จะบอกว่า ให้เลิกปลูกป่า และ ไปสร้างเครื่องนี้แทนนะ การปลูกป่ามันก็ดี นอกจากมีต้นไม้คอยดูดซับ CO2 ในอากาศมากขึ้นแล้วมันมีประโยชน์อื่น ๆ อีก แต่เราพยายามทำให้เห็นภาพว่า เหตุผลของการมีอยู่ของเทคโนโลยีนี้คืออะไรทำไมเราถึงต้องทำมัน

สรุป

ถึงแม้ว่า เราจะมีเครื่องสำหรับการดักจับ Carbon ในอากาศ และเทคโนโลยีการจัดเก็บที่ดีมากขึ้นเรื่อย ๆ เช่นที่ Mammoth เป็น แต่ในปัจจุบันนี้ ความสามารถในการกำจัด Carbon ออกจากอากาศยังอยู่ในระดับที่ต่ำมาก ๆ เมื่อเทียบกับการปลดปล่อย Carbon จากทั้งภาคอุตสาหกรรม และ ภาคครัวเรือน ดังนั้นสิ่งที่เราทำได้ ณ วันนี้คือ การลด ละ เลิก การใช้งานสิ่งที่ก่อให้เกิด Carbon และ ก๊าชเรือนกระจกให้ได้มากที่สุด ให้เร็วที่สุด ซึ่งต้องอาศัยความร่วมมือของทุกภาคส่วน ตั้งแต่ ภาคประชาชน ภาคธุรกิจ การศึกษา และ รัฐบาลเอง

เทคโนโลยีนี้ เราค่อนข้างอินกับมันมาก ๆ เราคิดว่ามันมีศักยภาพมากพอที่จะทำได้ตั้งแต่ การชะลอ Climate Change จนไปถึงการเข้าสู่สังคม Negative Net Carbon ที่จะฟื้นคืนโลกที่สดใสให้กับคนรุ่นต่อไป

สิ่งที่น่าสนใจมากกว่าคือ เราอยากรู้ว่า ต้นทุนการสร้างแต่ละ Module ของเครื่องนี้มีราคาอยู่ประมาณไหน และ หากคิดเป็นราคาต่อปริมาณ Carbon ที่สามารถกักเก็บได้ คิดเป็นเงินเท่าไหร่กัน