การดักจับและกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ (CCS) เป็นวิธีหนึ่งในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก ซึ่งอาจเป็นกุญแจสำคัญ ในการช่วยให้บรรลุเป้าหมายการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสุทธิเป็นศูนย์ แก้ปัญหาภาวะโลกร้อน
กระบวนการนี้ประกอบด้วย 3 ขั้นตอน ได้แก่ การดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ ที่เกิดจากแหล่งกำเนิดในภาคอุตสาหกรรม การขนส่ง และการกักเก็บอย่างถาวรใต้ดินลึก ๆ
มาดูกันว่า ประโยชน์ที่อาจได้รับจาก CCS และกลไกการทำงานของเทคโนโลยีนี้เป็นอย่างไร
CCS ทำงานอย่างไร
กระบวนการทำงานของเทคโนโลยี CCS มี 3 ขั้นตอนด้วยกัน คือ การดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ (Carbon Capture) การขนส่ง (Transport) และ การกักเก็บ (Storage)
- การดักจับคาร์บอนไดออกไซด์
คาร์บอนไดออกไซด์ จะถูกแยกออกจากก๊าซชนิดอื่น ๆ ที่เกิดขึ้นในกระบวนการทางอุตสาหกรรม เช่น โรงไฟฟ้าถ่านหินและก๊าซธรรมชาติ หรือโรงงานเหล็กหรือปูนซีเมนต์
วิธีการดักจับทำได้ 2 แบบ
1. การดักจับคาร์บอนไดออกไซด์จากแหล่งกำเนิด (Point Source Carbon Capture) สามารถแบ่งตามกระบวนการ ได้ดังนี้
- ดักจับก่อนการเผาไหม้ (Pre-combustion capture)
ดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ ออกจากกระบวนการผลิตก่อนที่จะมีการเผาไหม้ เช่น กระบวนการแยกก๊าซธรรมชาติ มีความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ ประมาณ 15-60% โดยปริมาตร
- ดักจับหลังการเผาไหม้ (Post-combustion capture)
ดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ หลังจากที่มีการเผาไหม้เชื้อเพลิงแล้ว เช่น จากปล่องไอเสียของโรงไฟฟ้า หรือโรงงานอุตสาหกรรม มีความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ ประมาณ 3-20% โดยปริมาตร
- ดักจับคาร์บอนไดออกไซด์จากการเผาไหม้ด้วยออกซิเจนบริสุทธิ์ (Oxy-fuel combustion capture)
กระบวนการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่ใช้ออกซิเจนแทนอากาศ ทำให้ไอเสียมีความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์สูง ซึ่งง่ายต่อการดักจับ แต่ต้องใช้พลังงานในการผลิตออกซิเจนเพื่อใช้ในขั้นตอนการเผาไหม้ ซึ่งมีต้นทุนค่อนข้างสูง
2. การดักจับคาร์บอนไดออกไซด์จากชั้นบรรยากาศ (Direct Air Capture) จะมีความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ ที่น้อยกว่า 0.04% โดยปริมาตร ส่งผลให้มีต้นทุนและค่าใช้จ่ายสูง ซึ่งปัจจุบันมี สตาร์ทอัพหลายบริษัทกำลังพัฒนาเทคโนโลยีนี้
แม้ในขณะนี้ โครงการส่วนใหญ่ที่มีการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ จะมาจากการดักจับก่อนการเผาไหม้ แต่ในอนาคต อุตสาหกรรมที่ยากต่อการลดคาร์บอนไดออกไซด์ จำเป็นต้องใช้เทคโนโลยี CCS ทำให้วิธีการดักจับหลังการเผาไหม้มีแนวโน้มเพิ่มขึ้น และมีสัดส่วนมากกว่า 50% ของโครงการทั้งหมด
- การขนส่ง
เมื่อดักจับแล้ว คาร์บอนไดออกไซด์ จะถูกบีบอัด และขนส่งผ่านทางท่อ หรือทางเรือไปยังแหล่งกักเก็บ
- การกักเก็บ
ท้ายที่สุดแล้ว คาร์บอนไดออกไซด์ จะถูกกักเก็บเข้าไปในชั้นหินลึกใต้ดินเพื่อการจัดเก็บแบบถาวร
โครงการส่วนใหญ่ที่อยู่ระหว่างการพัฒนา มีลักษณะการกักเก็บในชั้นหินอุ้มน้ำเค็ม (Saline Aquifers) เป็นหลัก รองลงมาเป็นการอัดฉีดคาร์บอนไดออกไซด์ เพื่อเพิ่มปริมาณการผลิตจากแหล่งปิโตรเลียม (Enhanced Oil Recovery) และแหล่งกักเก็บก๊าซธรรมชาติ สุดท้ายคือการกักเก็บในแหล่งก๊าซธรรมชาติ และน้ำมันที่หมดแล้ว (Depleted Oil & Gas Reservoir)
ความแตกต่างของแหล่งกักเก็บ
- ชั้นหินอุ้มน้ำเค็ม (Deep Saline Aquifers)
เป็นแหล่งกักเก็บที่อยู่ลึกใต้ผิวโลกและเต็มไปด้วยน้ำเค็มใต้ดิน ประมาณ 800-3,000 เมตร มีศักยภาพในการกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ได้มากกว่า 1,000 ล้านตัน CO2 ต่อแหล่ง แต่ต้นทุนสำรวจสูง เพราะต้องมีสำรวจแหล่งกักเก็บใหม่ และต้องศึกษาคุณสมบัติของชั้นหิน และติดตามคาร์บอนไดออกไซด์อย่างแม่นยำ
- การอัดฉีดคาร์บอนไดออกไซด์ เพื่อเพิ่มปริมาณการผลิตจากแหล่งปิโตรเลียม (Enhanced Oil Recovery, EOR)
คือกระบวนการฉีดคาร์บอนไดออกไซด์ลงในแหล่งผลิตน้ำมันที่มีปริมาณคงเหลือต่ำ เพื่อเพิ่มปริมาณการผลิตน้ำมัน และกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์พร้อมกัน ซึ่งมีความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ ปัจจุบันถูกใช้อย่างแพร่หลายโดยผู้ผลิตปิโตรเลียม
- แหล่งกักเก็บก๊าซธรรมชาติและน้ำมันที่หมดแล้ว (Depleted Oil & Gas Reservoirs)
มีความลึกใต้ดินมากถึง 3,000 เมตร และมีศักยภาพการกักเก็บก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์น้อยกว่า 100 ล้านตัน CO2 ต่อแหล่ง ขนาดเล็กกว่าชั้นหินอุ้มน้ำเค็ม แต่สามารถใช้โครงสร้างพื้นฐานเดิมจากการผลิตน้ำมัน หรือก๊าซธรรมชาติได้บางส่วน ซึ่งช่วยลดเงินลงทุนได้
ทั้งนี้ แต่ละภูมิภาคยังมีปัจจัยคุณสมบัติทางธรณีวิทยาที่แตกต่างกัน ส่งผลให้มีความเหมาะสมของรูปแบบการกักเก็บที่แตกต่าง และจำเป็นต้องศึกษาอย่างละเอียดต่อไป
ความปลอดภัยของ CCS นอกชายฝั่ง
การกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นหินใต้ทะเลนอกชายฝั่ง เป็นกระบวนการที่ได้รับการยอมรับว่ามีความปลอดภัยสูง เนื่องจากมีองค์ประกอบสำคัญที่ช่วยสนับสนุนความปลอดภัย ดังนี้
ความลึก: ชั้นหินที่ใช้กักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ ควรมีความลึกจากระดับพื้นใต้ทะเลอย่างน้อย 800 เมตร โดยส่วนใหญ่อยู่ที่ 1,000-3,000 เมตร ซึ่งเป็นระดับที่โอกาสในการส่งผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตต่ำมาก
การปิดผนึก: ชั้นหินกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ จะถูกขนาบด้วยชั้นหินหนาผนึกแน่นจนไม่สามารถซึมผ่านได้ (shales and mudstones) เหมือนกับชั้นหินที่กักเก็บน้ำมัน และก๊าซไว้ใต้ดินเป็นเวลาหลายล้านปี
Reverse E&P: CCS เปรียบเสมือนเป็นกระบวนการย้อนกลับของกระบวนการสำรวจ และผลิตปิโตรเลียม (Reverse E&P) โดยการรวบรวมคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งเป็นสารพลอยได้จากการผลิต หรือจากการเผาไหม้ อัดกลับไปกักเก็บในชั้นหินใต้ดินเดิม ที่เคยนำพลังงานฟอสซิลขึ้นมาใช้ หรือชั้นหินอื่น ๆ ที่มีศักยภาพในการกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์อย่างปลอดภัย ด้วยวิธีการทางวิทยาศาสตร์ที่ผ่านการทดสอบแล้ว และมีการบริหารจัดการอย่างรอบคอบ
กลไกการกักเก็บ: คาร์บอนไดออกไซด์ที่ถูกกักเก็บในชั้นหิน จะค่อย ๆ เปลี่ยนกลายสภาพเป็นของแข็งที่เสถียร และปลอดภัย เมื่อเวลาผ่านไปหลายร้อยปี
การติดตามตรวจสอบ: ติดตามตรวจสอบตลอดระยะเวลาดำเนินโครงการ หรือ MMV Program (Monitoring, Measurement and Verification) โดยจะติดตามการรั่วไหล 3 ระดับ คือ แหล่งกักเก็บใต้พื้นดิน ชั้นใกล้ผิวดิน และชั้นบรรยากาศ
ทั้งนี้ MMV Program เป็นการตรวจวัดคุณสมบัติของคาร์บอนไดออกไซด์ก่อนการอัด โดยเริ่มจากการออกแบบหลุมสำหรับอัดฉีด และหลุมสำหรับการตรวจสอบ จากนั้นจะเป็นการตรวจสอบ และบำรุงรักษาสภาพหลุม
ตามด้วยการการตรวจวัดความดัน ขณะอัดคาร์บอนไดออกไซด์ ติดตามการกระจายตัวของคาร์บอนไดออกไซด์ และปิดท้ายด้วยการตรวจสอบผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม บริเวณพื้นที่กักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์
ความสำคัญของ CCS
แม้ว่าการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจะมีหลายวิธี เช่น การเพิ่มประสิทธิภาพเพื่อลดการใช้พลังงงาน การเปลี่ยนไปใช้ไฟฟ้าจากพลังงานทางเลือก เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ ลม และน้ำ หรือแม้แต่การใช้รถยนต์ไฟฟ้า (EV) แต่วิธีการดังกล่าวก็ยังไม่เพียงพอให้บรรลุเป้าหมายการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสุทธิเป็นศูนย์ (Net Zero Emissions)
CCS เป็นเทคโนโลยีสำคัญ ที่ได้รับการยืนยันจากหลายประเทศแล้วว่ามีประสิทธิภาพสูง โดยประเทศต่าง ๆ ทั่วโลกได้นำไปใช้ และต่างยอมรับว่า เป็นหนึ่งในทางออกสำคัญที่จะช่วยให้บรรลุเป้าหมายการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสุทธิเป็นศูนย์ และสามารถนำไปใช้บริหารจัดการคาร์บอนไดออกไซด์ในปริมาณมากได้ อีกทั้งยัง เหมาะสมกับอุตสาหกรรม ที่ลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้ยาก
สำนักงานพลังงานสากล (IEA) รายงานถึงบทบาทสำคัญของ CCS ในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ในบางกระบวนการ และบางอุตสาหกรรม เช่น การผลิตไฟฟ้า การแยกก๊าซธรรมชาติ การผลิตปูนซีเมนต์ เหล็กกล้า และเคมีภัณฑ์
สำหรับประเทศไทย มีแนวทางให้ดำเนินโครงการ CCS ภายในปี 2583 เพื่อช่วยในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้อย่างน้อย 40 ล้านตัน CO2 ต่อปี ภายในปี 2593 และ 60 ล้านตัน CO2 ต่อปี ภายในปี 2608
โดย โครงการ Eastern Thailand CCS Hub ซึ่งเป็นความร่วมมือของ กลุ่ม ปตท. ในการศึกษาความเป็นไปได้ของการประยุกต์ใช้เทคโนโลยี CCS ในพื้นที่จังหวัดระยอง และชลบุรี คาดการณ์ว่าจะสามารถลดการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ได้สูงถึง 10 ล้านตัน CO2 ต่อปี
โครงการในระยะแรกจะเน้นที่การบริหารจัดการการปล่อยก๊าซเรือนกระจกของ กลุ่ม ปตท. ได้แก่ โรงแยกก๊าซธรรมชาติ โรงกลั่นน้ำมัน โรงงานปิโตรเคมี และโรงไฟฟ้า พร่อมขยายขอบเขตไปยังกลุ่มโรงงานนอกกลุ่ม ปตท.
ขณะนี้โครงการอยู่ระหว่างดำเนินการศึกษาด้านเทคนิควิศวกรรม ด้านสิ่งแวดล้อม สังคม ชุมชน กฎหมายและกฎระเบียบที่เกี่ยวข้อง ตลอดจนความคุ้มค่าเชิงเศรษฐศาสตร์
นอกจากนี้ CCS ยังช่วยลดผลกระทบจาก มาตรการปรับคาร์บอนก่อนข้ามพรมแดน (CBAM) ได้มากกว่า 600 ล้านบาทต่อปี ในการส่งออกไปยัง สหภาพยุโรป พร้อมทั้งส่งเสริมการลงทุนคาร์บอนต่ำผ่านการวางรากฐานโครงสร้างพื้นฐานไฮโดรเจนสีฟ้า และการผลิตน้ำมันเชื้อเพลิงอากาศยานชีวภาพ ตลอดจนช่วยสร้างงานเพิ่มขึ้นกว่า 10,000 ตำแหน่ง สำหรับการพัฒนา และปฏิบัติการ ในอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้อง
ปัจจุบัน มีโครงการ CCS ที่ดำเนินการอยู่กว่า 50 แห่งทั่วโลก โดยมีตัวอย่างที่น่าสนใจ อาทิ โครงการ CCS ขนาดใหญ่ครบวงจรในสหรัฐ และโครงการในสหภาพยุโรป ที่มีโมเดลธุรกิจแบบ Open-access Cross-Border แห่งแรกของโลก ซึ่งได้รับการสนับสนุนจากภาครัฐ
เช่น เงินทุนเพื่อก่อสร้างโครงสร้างพื้นฐานด้านการกักเก็บ ขนส่ง และดักจับ โดยกลุ่มโรงงานอุตสาหกรรมที่ต้องการกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ต้นแบบ 2 แห่งแรก ได้รับการสนับสนุนจากรัฐมากกว่า 60% ของเงินลงทุนการติดตั้งหน่วยดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ และได้รับประโยชน์จากการลดคาร์บอนตามเงื่อนไขของ EU ETS (Emissions Trading System)
นอกจากนี้ ยังมี โครงการ CCS แห่งแรกของญี่ปุ่น ตั้งอยู่ในเมืองโทมาโกไม จังหวัดฮอกไกโด ซึ่งเป็นโครงการสาธิตในการดำเนินการดักจับ และกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ ลงในชั้นหินกักเก็บปิโตรเลียมในช่วงปี 2559-2562 ประมาณ 300,000 ตัน CO2
ปัจจุบันอยู่ระหว่างการติดตามผล การกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นหินดังกล่าว ทั้งด้านความปลอดภัย และสิ่งแวดล้อม
อ่านข่าวเพิ่มเติม
- ปตท. จับมือ BLCP ขยายความร่วมมือการจัดหาแอมโมเนียคาร์บอนต่ำ
- สแกน QR Code ด่วน!! ปตท. ชวนแท็กทีม ΝÉΖΟ ร่วมภารกิจลดคาร์บอน ผ่าน TikTok AR Game
- ปตท. ลงนามสัญญาซื้อขายก๊าซธรรมชาติส่วนเพิ่มแหล่งอาทิตย์ เสริมมั่นคงพลังงานไทย
ติดตามเราได้ที่
เว็บไซต์: https://www.thebangkokinsight.com/
Facebook: https://www.facebook.com/TheBangkokInsight
X: https://twitter.com/BangkokInsight
Instagram: https://www.instagram.com/thebangkokinsight/
Youtube: https://www.youtube.com/channel/UCYmFfMznVRzgh5ntwCz2Yxg
