Blockdit Logo (Mobile)
Net Zero Techup
•
7 พ.ย. 2022 เวลา 17:17 • วิทยาศาสตร์ & เทคโนโลยี

♻️ Direct Air Capture คืออะไร และจะช่วยโลกบรรลุเป้าหมาย Net Zero ได้อย่างไร

🚩ประวัติความเป็นมาของ Climeworks
Climeworks ก่อตั้งโดย Jan Wurzbacher และ Christoph Gebald ทั้งสองพบกันในวันแรกของการเรียนที่มหาวิทยาลัย ETH Zurich และกลายเป็นเพื่อนกันอย่างรวดเร็ว นอกเหนือจากความรักในด้านวิศวกรรมแล้ว ทั้งคู่ต่างก็มีความหลงใหลในกีฬาบนเทือกเขาแอลป์และใช้เวลาส่วนใหญ่บนเทือกเขาแอลป์ของสวิส ทำให้พวกเขาประสบกับผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศโดยตรง จากการสังเกตุการละลายของธารน้ำแข็ง พวกเขาจึงสาบานว่าจะทำทุกวิถีทางเพื่อรับมือกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
Jan และ Christoph จึงร่วมมือกันหาเเนวทางแก้ไขปัญหาด้านสภาพอากาศ รวมทั้งสร้างแรงบันดาลใจให้กับผู้คนในการเร่งดำเนินการแก้ไขปัญหาด้านสภาพอากาศอย่างเป็นรูปธรรม โดยอาศัยเทคโนโลยีที่เรียกว่า Direct Air Capture and Storage (DAC+S) ซึ่งเป็นวิธีการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากอากาศโดยตรงและการกักเก็บ ด้วยเหตุนี้ Climeworks จึงก่อตั้งขึ้นในปี 2009 และปัจจุบันกลายเป็นผู้นำด้านเทคโนโลยี Direct Air Capture เป็นที่รู้จักกันทั่วโลก
ในปี 2011 Climeworks เริ่มต้นระดมเงินทุนครั้งแรกในการสร้างอุปกรณ์ต้นแบบเพื่อการสาธิต (Demonstration Prototype) โดยได้ออกแบบรองรับการขยายขนาดเป็น 1,000 เท่าในอนาคต ต่อมา Climeworks ได้พัฒนาโมดูลาร์ดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (Modular CO₂ Collector) ชุดแรกในปี 2014
ในที่สุดโรงงานดักจับคาร์บอนแบบ DAC เชิงพาณิชย์แห่งแรกของโลกได้เปิดตัวในปี 2017 ที่เมือง Hinwil ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ สามารถกำจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากชั้นบรรยากาศได้ถึง 900 ตันต่อปี นอกจากนี้ Climeworks ยังได้เปิดตัวโรงงาน DAC ร่วมกับการกักเก็บก๊าซ CO₂ ใต้ดินแห่งแรกของโลกในประเทศไอซ์แลนด์ช่วงเดือนพฤศจิกายนในปีเดียวกัน
ปี 2018 Climeworks ได้ระดมทุนเพิ่มอีก 30.8 ล้านเหรียญสหรัฐ จากกลุ่มนักลงทุนรายใหม่รวมทั้งจากธนาคาร Zurich Cantonal เงินทุนเหล่านี้จะนำไปใช้ในการพัฒนาต่อยอดเทคโนโลยี DAC และขยายโรงงานเพิ่มกำลังการผลิตเพื่อลดต้นทุนจากการประหยัดต่อขนาด (Economies of Scale) โดยมีแผนจะสร้างโรงงาน DAC เพิ่มอีก 9 แห่งในอีก 6 ประเทศ เพื่อดำเนินงานในส่วนตลาดต่างๆ (Market Segment) ปี 2019 Climeworks ได้เปิดให้บริการกำจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ครั้งแรกสู่สาธารณะชน
ปี 2020 Climeworks ได้ทำลายสถิติการลงทุนในเทคโนโลยี DAC สูงที่สุดเท่าที่เคยมีมาถึง 110 ล้านเหรียญสหรัฐ เงินทุนเพิ่มเติมที่ได้จากนักลงทุนเอกชนนี้เป็นเครื่องยืนยันความเชื่อมั่นในเทคโนโลยี DAC ของ Climeworks และศักยภาพในการแก้ปัญหาภาวะโลกร้อน การลงทุนครั้งใหญ่ที่สุดในเทคโนโลยี DAC เป็นสัญญาณที่ชัดเจนในการต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศอย่างเป็นรูปธรรม เงินทุนเหล่านี้จะนำไปใช้เพื่อขยายกำลังการผลิตและเพิ่มประสิทธิภาพเทคโนโลยี DAC ของ Climeworks ต่อไป
เมื่อวันที่ 8 กันยายน 2021 Climeworks ได้เปิดตัวโครงการ Orca ตั้งอยู่ในเมือง Hellisheidi ประเทศไอซ์แลนด์ ซึ่งเป็นโรงงาน DAC และกักเก็บก๊าซ CO2 ที่ใหญ่ที่สุดในโลก โดยอาศัยความร่วมมือกับบริษัทพันธมิตร ได้แก่ Microsoft, Shopify, The Economist, Accenture, Swiss Re, Coldplay, Ocado, Square และ BCG
โรงงาน Orca ประกอบด้วยโมดูลาร์ CO₂ Collector จำนวน 8 ชุด โดยแต่ละชุดมีกำลังการผลิต 500 ตันต่อปี โมดูลาร์แต่ละชุดจะถูกจัดเรียงไว้รอบๆ ศูนย์ควบคุมที่เชื่อมต่อกับระบบไฟฟ้าทั้งหมด เช่น หน่วยประมวลผล ทำให้สามารถดำเนินการและควบคุมโรงงานได้จากระยะไกล ความร้อนและพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ในกระบวนการ DAC นั้น ได้มาจากโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนจากใต้ดิน Hellisheidi
เมื่อวันที่ 5 เมษายน 2022 Climeworks ได้ประกาศความสำเร็จอีกครั้งในการระดมทุนเพิ่มอีก 650 ล้านเหรียญสหรัฐ และได้รับการเสนอชื่อให้เป็นหนึ่งในบริษัทที่ทรงอิทธิพลที่สุดประจำปี 2022 โดยนิตยสาร TIME
โดยเมื่อวันที่ 28 มิถุนายน 2022 Climeworks ได้ประกาศเปิดตัวโครงการ Mammoth ซึ่งเป็นโรงงาน DAC ร่วมกันการกักเก็นก๊าซ CO2 แห่งที่ 2 ที่มีขนาดใหญ่ที่สุด ตั้งอยู่ในเมือง Hellisheidi ประเทศไอซ์แลนด์ อยู่ระหว่างการก่อสร้าง ซึ่งเมื่อเปิดดำเนินการใช้งานเต็มกำลังการผลิตจะสามารถดักจับก๊าซ CO2 ได้ถึง 36,000 ตันต่อปี อีกทั้งยังวางแผนที่จะขยายกำลังการผลิตในระดับหลายเมกะตัน (Multi-Megaton) ภายในปี 2030 และระดับกิกะตัน (Gigaton) ภายในปี 2050
🚩ทำไมต้องใช้เทคโนโลยี Direct Air Capture?
ปัจจุบันไม่ใช่แค่นักวิทยาศาสตร์ที่ตระหนักถึงการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศอีกต่อไป บุคคลทั่วไปและนักธุรกิจก็เริ่มตระหนักถึงภัยคุกคามจากสภาพอากาศที่เปลี่ยนแปลงอย่างมหันต์ การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีเพื่อกำจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนมากจึงมีความสำคัญเพื่อป้องกันการเกิดภาวะโลกร้อน และคืนสมดุลให้กับสภาพอากาศของโลก นอกเหนือไปจากวิธีการปลูกป่าเพียงอย่างเดียว
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาเป็นที่ทราบกันดีว่าการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอต่อการหยุดยั้งการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ จากรายงานของ IPCC แสดงให้เห็นว่าการลดการปล่อยก๊าซมลพิษถึงขีดสุดนั้นมีความสำคัญมากกว่าที่เคยในอดีต แต่เหนือสิ่งอื่นใดการกำจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นสิ่งจำเป็นและเร่งด่วน เพื่อให้โลกมีการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสุทธิเป็นศูนย์ (Net Zero) เพื่อรักษาอุณหภูมิเฉลี่ยผิวโลกไม่ให้เพิ่มมากไปกว่า 1.5°C เมื่อเทียบกับระดับก่อนยุคอุตสาหกรรม
อย่างไรก็ดี ความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศนั้นจะเจือจางกว่าก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ปล่อยจากแหล่งอุตสาหกรรมโดยตรงอันขึ้นอยู่กับแต่ละประเภทอุตสาหกรรม ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ถูกดักจับได้นั้นจะถูกนำไปกักเก็บ (CCS) หรือนำไปใช้ประโยชน์ (CCU) ในเชิงพานิชย์ล้วนแล้วแต่เป็นวิธีที่ดีทั้งสิ้นเพื่อช่วยให้โลกบรรลุเป้าหมาย Net Zero โดยในบทความนี้จะขอกล่าวถึงเทคโนโลยี Direct Air Capture and Storage ของ Climeworks พอสังเขป
🚩เทคโนโลยี Direct Air Capture คืออะไร?
เทคโนโลยี Direct Air Capture (DAC) ของ Climeworks เป็นนวัตกรรมที่ถูกออกแบบมาสำหรับดักจับก๊าซ CO₂ จากอากาศโดยตรง เพื่อลดความเข้มข้นของ CO₂ ในบรรยากาศ โดยใช้พลังงานหมุนเวียน พลังงานจากของเสีย หรือความร้อนเหลือทิ้งอื่นๆ เป็นแหล่งพลังงานเท่านั้น จากนั้นก๊าซ CO₂ ที่ได้จะถูกนำมากักเก็บและแปรสภาพเพื่อใช้ในเชิงอุตสาหกรรมต่อไป
🚩เทคโนโลยี Direct Air Capture ของ Climeworks ทำงานอย่างไร?
หลักการทำงานของ Direct Air Capture ประกอบด้วย 3 ขั้นตอน ดังนี้
1. อากาศ (Ambient Air) จะถูกดูดเข้าไปในใบพัดที่อยู่ภายในโมดูลาร์ CO2 Collector อากาศที่ถูกดูดเข้าไป มันจะผ่านตัวกรอง (Filter) ที่อยู่ภายใน CO2 Collector ซึ่งตัวกรองนี้จะทำหน้าที่ดักจับอนุภาคคาร์บอนไดออกไซด์เอาไว้ อากาศที่สามารถไหลผ่านออกจากตัวกรองจะเรียกว่า CO2 Free Air
2. เมื่อตัวกรองเต็มไปด้วย CO₂ ซึ่งมีความเข้มข้นสูงจะเรียกว่า Concentrated CO2 จะทำการปิดใบพัดและบานเกล็ดของ CO2 Collector จากนั้นให้ความร้อนแก่ตัวกรองจนมีอุณหภูมิสูงขึ้นประมาณ 100°C (ซึ่งเป็นอุณหภูมิที่ต่ำมากเมื่อเทียบกับอุณหภูมิเดียวกันกับที่ใช้ในการต้มน้ำเพื่อชงชา)
3. ตัวกรองจะปล่อย CO₂ ออกมาหลังจากได้รับความร้อน โดย CO2 ที่ได้จะถูกรวบรวมและกักเก็บหรือแปรสภาพเพื่อใช้ในเชิงอุตสาหกรรมต่อไป
กระบวนการดังกล่าวนี้จะทำให้ CO2 ที่ดักจับได้กลายเป็นคาร์บอนไดออกไซด์บริสุทธิ์ ซึ่งสามารถนำไปเป็นสารตั้งต้นในการใช้ประโยชน์ด้านต่างๆ ทั้งการเกษตร การเป็นวัตถุดิบในน้ำอัดลม และการผลิตเชื้อเพลิงสังเคราะห์ ความท้าทายของ Climeworks คือความพยายามในการใช้พลังงานให้น้อยที่สุด รวมถึงคิดค้นวิธีในการดึงเอาพลังงานจากแหล่งความร้อนอื่นๆ ที่เหลือใช้มาบริโภคให้เกิดประโยชน์สูงสุด
🚩ข้อดีของเทคโนโลยี Direct Air Ccapture
1. ไม่ขึ้นกับตำแหน่ง (Location-Independent)
ก๊าซ CO₂ ที่อยู่ในบรรยากาศจะมีความเข้มข้นเท่ากันทุกที่บนโลก ซึ่งหมายความว่าสามารถตั้งโรงงาน DAC ได้ทุกที่ เนื่องจากไม่จำเป็นต้องเชื่อมต่อกับแหล่งปล่อยก๊าซมลพิษโดยตรง แต่จำเป็นต้องติดตั้งใกล้กับแหล่งพลังงานหมุนเวียนและใกล้กับสถานที่กักเก็บ CO₂
2. ปรับขนาดได้รวดเร็ว (Fast Scalability)
การใช้เทคโนโลยี DACจะ ให้ประสิทธิภาพสูงกว่าการใช้ต้นไม้ดักจับ CO2 ประมาณ 1,000 เท่า นั่นหมายความว่าเทคโนโลยี DAC จะสามารถดักจับ CO2 ได้เทียบเท่าต้นไม้ 200,000 ต้น ในพื้นที่น้อยกว่าถึง 1,000 เท่า และช่วยย่นระยะเวลาในการปลูกป่าได้อย่างมาก อย่างไรก็ดี การปลูกป่ายังคงมีความสำคัญและจำเป็นต้องทำควบคู่กันไปเพื่อประโยชน์ด้านอื่นๆ
3. การใช้ที่ดินอย่างมีประสิทธิภาพ (Efficient Land Usage)
โรงงาน DAC ใช้พื้นที่ในการติดตั้งน้อยกว่าวิธีการอื่นๆ ตัวอย่างเช่น บนพื้นที่ประมาณ 1,670 ตารางเมตร (0.42 เอเคอร์) โรงงาน Orca สามารถกำจัด CO₂ ออกจากอากาศได้ 4,000 ตันต่อปี ซึ่งมีประสิทธิภาพมากกว่าต้นไม้เกือบ 1,000 เท่า บนที่ดินขนาดเท่ากันจะสามารถปลูกต้นไม้ได้ประมาณ 220 ต้น โดยต้นไม้แต่ละต้นจะสามารถดักจับ CO2 ได้ประมาณ 22 กก. กล่าวคือต้นไม้ 220 ต้น สามารถดักจับ CO₂ ได้เพียง 4.62 ตันต่อปี เท่านั้น
🚩การกักเก็บ CO₂ ทางธรณีวิทยาทำได้อย่างไร?
การกักเก็บ CO₂ ทางธรณีวิทยาเป็นกระบวนการฉีด CO₂ ที่ดักจับได้เข้าไปในรูพรุนของชั้นหินที่อยู่ลึกลงไปในใต้ดิน ซึ่งก๊าซ CO₂ ที่ดักจับได้นั้นจะถูกกักเก็บไว้ในชั้นหินอย่างถาวร เป็นวิธีการแก้ปัญหาที่อาศัยกระบวนการทางธรรมชาติและมีความปลอดภัยสูง กระบวนการดังกล่าวนี้เรียกว่า Mineralization คือการแปลง CO2 ให้กลายเป็นหินหรือแร่ธาตุคาร์บอน ซึ่งเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นเองในธรรมชาติเป็นเวลาหลายล้านปี
อย่างไรก็ตาม การทำให้เกิดแร่ธาตุคาร์บอนตามธรรมชาติจะเกิดขึ้นในช่วงเวลาที่ยาวนานมาก ซึ่งไม่ทันกับอัตราการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่มนุษย์สร้างขึ้นได้ Carbfix เป็นบริษัทพันธมิตรที่มีความเชี่ยวชาญด้านธรนีวิทยาได้แสดงให้เห็นว่าสามารถเปลี่ยน CO₂ ให้กลายเป็นหินได้ภายในเวลาไม่ถึงสองปี โดยอาศัยการกักเก็บ CO2 ในชั้นหินลึกตั้งแต่ 800 ถึง 2,500 เมตร
โดยพวกเขาได้ละลาย CO₂ ในน้ำ (คล้ายกับน้ำอัดลม) และฉีดเข้าไปในชั้นหินใต้ดินเพื่อทำปฏิกิริยากับหินบะซอลต์กลายเป็นแร่ธาตุคาร์บอเนตที่เป็นของแข็งผ่านกระบวนการทางธรรมชาติ นอกจากนี้ Climeworks ได้ทำการสำรวจสถานที่กักเก็บ CO2 เเหล่งใหม่ในประเทศโอมาน โดยอาศัยเทคโนโลยีของบริษัทพันธมิตรที่ใช้ชื่อว่า 44.01 โดยการละลาย CO₂ ในน้ำที่เรียกว่า CO2 Charged Water จากนั้นฉีดเข้าไปในชั้นหินเพอริโดไทต์ (Peridotite) เพื่อทำให้ CO2 กลายเป็นหินผ่านกระบวนการ Mineralization เช่นกัน
🚩รู้หรือไม่ ปัจจัยสำคัญที่ Climeworks เลือกตั้งโรงงาน Orca และ Mammoth ในประเทศไอซ์แลนด์ เนื่องจากมีสภาพทางธรณีวิทยาที่เอื้ออำนวย รวมทั้งแหล่งพลังงานหมุนเวียน ความร้อนจากใต้ดิน และมีชั้นหินบะซอลต์เป็นจำนวนมากซึ่งเหมาะสำหรับใช้กักเก็บ CO₂ โดยอาศัยกระบวนการทางธรรมชาติเพื่อแปลง CO2 ให้กลายเป็นหิน (Mineralization) นั่นเอง
🚩ที่มาของข้อมูลเเละรูปภาพ:
---------------------------------------------------
ติดตามข้อมูลข่าวสารผ่านช่องทางต่างๆ ได้ที่
Website: www.netzerotechup.com
Facebook: facebook.com/netzerotechup
Blockdit: blockdit.com/netzerotechup
Tiktok: tiktok.com/@netzerotechup
Twitter: twitter.com/NetZeroTechup
Instagram: instagram.com/netzerotechup
Youtube: youtube.com/@netzerotechup
#NetZeroTechup #ClimateChange
โฆษณา