เทคโนโลยีเปลี่ยนของเสียเป็นพลังงาน

ปัญหาโลกร้อนและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่รุนแรงมากขึ้น นำมาซึ่งความร่วมมือของทั่วโลกในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกและใช้นวัตกรรมในการดูดกลับก๊าซเรือนกระจก หน่วยงานต่างๆทั้งภาครัฐ และเอกชน ต่างถูกคาดหวังจากผู้มีส่วนได้เสียที่ต้องการให้หน่วยงานเปิดเผยและจัดการประเด็นการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ รวมทั้งยังมีปัจจัยเสี่ยงเกี่ยวกับการออกกฎหมายด้านการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศของประเทศไทย

การแข่งขันในตลาดสินค้าคาร์บอนต่ำ ฯลฯ หน่วยงาน บริษัทต่างๆที่หันมาใส่ใจด้านสิ่งแวดล้อม ตั้งเป้าหมายลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกให้เป็นไปตามความตกลงปารีส ควบคุมอุณหภูมิเฉลี่ยของโลกไม่ให้สูงเกิน 1.5 องศาเซลเซียส และการปล่อยคาร์บอนสุทธิเป็นศูนย์ในปี 2593

สถาบันวิจัยและพัฒนาพลังงานนครพิงค์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ (ERDI-CMU ) เล็งถึงความสำคัญในประเด็นดังกล่าว การมุ่งเน้นงานวิจัย นวัตกรรม และผลิตภัณฑ์เพื่อสนับสนุน และเป็นที่ปรึกษาให้กับหน่วยงานภาครัฐและเอกชน เพื่อบรรลุเป้าหมายการปล่อยคาร์บอนสุทธิเป็นศูนย์ที่กำหนดไว้ พร้อมสนับสนุนการดำเนินงานด้านพลังงานทดแทนสะอาดเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ชุมชน และประเทศอย่างยั่งยืน

งานวิจัย เทคโนโลยี นวัตกรรมและผลิตภัณฑ์ ที่ช่วยให้หน่วยงานและธุรกิจสามารถ บรรลุเป้าหมายการปล่อยคาร์บอนสุทธิเป็นศูนย์

ERDI-CMU เทคโนโลยีเพื่อเปลี่ยนของเสียเป็นพลังงานสะอาด Waste water Management Solution

ด้วยประสบการณ์มากกว่า 20ปี ในการจัดการ “น้ำเสียหรือของเสีย” ที่เกิดจากฟาร์มปศุสัตว์ หรือเกิดจากกระบวนการผลิตในโรงงานอุตสาหกรรม โดยการเปลี่ยนน้ำเสียให้เป็นพลังงาน ตามแนวทาง Waste water Management Solution

ซึ่งนอกจากจะสามารถจัดการปัญหาน้ำเสียหรือของเสียได้อย่างมีประสิทธิภาพแล้ว ยังได้พลังงานทดแทนในรูปแบบก๊าซชีวภาพอีกด้วย

แนวทาง Wastewater Management Solution นี้ จะนำน้ำเสียไปแปลงเป็นพลังงาน ด้วยระบบ Biogas ซึ่งก๊าซที่ผลิตได้นั้น สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้หลากหลายรูปแบบ ได้แก่ นำผลิตเป็นพลังงานไฟฟ้า นำไปทดแทนก๊าซ LPG และนำไปปรับปรุงประสิทธิให้กลายเป็นก๊าซ CBG เพื่อนำไปเติมในรถยนต์ รวมไปถึงอุปกรณ์ความปลอดภัยและอุปกรณ์เพิ่มประสิทธิภาพให้กับระบบก๊าซชีวภาพ ได้แก่ Biogas Flare, Bioscrubber

ดังนั้น เทคโนโลยีของ ERDI-CMU ที่พร้อมให้บริการในแนวทางการจัดการน้ำเสีย (ERDI-Wastewater Management Solution) มีทั้งหมด 4 เทคโนโลยี

1. ระบบผลิตก๊าซชีวภาพ (Biogas Production System)

2. ระบบผลิตก๊าซ CBG (Compressed Biomethane Gas Production System)

3. ชุดเผาก๊าซส่วนเกิน (Biogas Flare) เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพความปลอดภัย

4. ชุดลดความชื้น (Bioscrubber) เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการใช้งานของเครื่องยนต์ผลิตไฟฟ้า

 

ปัจจุบันเทคโนโลยีที่ใช้ในการจัดการขยะเพื่อเปลี่ยนสภาพเป็นพลังงานทดแทนมี ดังนี้

1. เทคโนโลยีเตาเผาขยะ (Incineration)
2. เทคโนโลยีย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน (Anaerobic Digestion)
3. เทคโนโลยีก๊าซชีวภาพจากหลุมฝังกลบขยะ (Landfill Gas to Energy)
4. เทคโนโลยีผลิตเชื้อเพลิงขยะ (Refuse Derived Fuel: RDF) 5. เทคโนโลยีผลิตก๊าซเชื้อเพลิง (Gasification)
6. เทคโนโลยีพลาสม่าอาร์ค (Plasma arc)

เทคโนโลยีเตาเผาขยะ (Incineration)

คือ การเผาขยะในเตาที่ได้มีการออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อให้เข้ากับลักษณะสมบัติของขยะ คือ มีอัตราความชื้นสูง และมีค่าความร้อนที่แปรผันได้ การเผาไหม้จะต้องมีการควบคุมที่ดีเพื่อจะป้องกันไม่ให้เกิดมลพิษและการรบกวนต่อสิ่งแวดล้อม เช่น ก๊าซพิษ เขม่า กลิ่น เป็นต้น ก๊าซซึ่งเกิดจากการเผาไหม้จะได้รับการกำจัดเขม่าและอนุภาคตามที่กฏหมายควบคุม ก่อนที่จะส่งออกสู่บรรยากาศ ขี้เถ้าซึ่งเหลือจากการเผาไหม้ซึ่งมีปริมาตรประมาณ 10% และน้ำหนักประมาณ 25 – 30% ของขยะที่ส่งเข้าเตาเผา จะถูกนำไปฝังกลบ หรือใช้เป็นวัสดุปูพื้นสำหรับการสร้างถนน ส่วนขี้เถ้าที่มีส่วนประกอบของโลหะอาจถูกนำกลับมาใช้ใหม่ได้ นอกจากนั้นในบางพื้นที่ที่มีปริมาณขยะอยู่มาก สามารถที่จะนำพลังงานความร้อนที่ได้จากการเผาขยะมาใช้ในการผลิตไอน้ำ หรือทำน้ำร้อนเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าได้

หัวใจของโรงเผาขยะ คือ ระบบการเผาไหม้ซึ่งสามารถแบ่งได้ออกเป็น 2 ประเภท คือ

1. ระบบการเผาไหม้มวล (Mass Burn System)
ซึ่งหมายถึงการเผาทำลายขยะมูลฝอยในสภาพที่รับเข้ามาโดยไม่ต้องมีกระบวนการจัดการเบื้องต้นก่อน เทคโนโลยีนี้ปกติจะเป็นการเผาไหม้ในเตาเผาแบบตะกรับที่เคลื่อนที่ได้ (moving grate) ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่ใช้กันแพร่หลายและได้รับการทดสอบแล้ว มีสมรรถนะทางเทคนิคที่ยอมรับได้และสามารถรองรับการเผาทำลายขยะมูลฝอยที่มีองค์ประกอบและค่าความร้อนที่หลากหลาย ระบบที่ได้รับความนิยมรองลงมา คือ ระบบเตาเผาแบบหมุน (rotary kiln)

2. ระบบที่มีการจัดการเบื้องต้น (Burning of Preheated and Homogenized Waste) ซึ่งหมายถึง ระบบที่มีการจัดการขยะเบื้องต้น ก่อนทำการเผาต้องมีระบบเพื่อการลดขนาด การบดตัด และการคัดแยก หรือในบางครั้งอาจมีระบบการผลิตเชื้อเพลิงจากขยะ (Refuse-Derived Fuel : RDF) ซึ่งทำให้มีความยุ่งยากในการปฎิบัติงานมากขึ้น ดังนั้นระบบดังกล่าวจึงมีการใช้งานอยู่ในวงจำกัดทฤษฎี และในทางทฤษฎีอาจจัดให้ใช้เตาเผาแบบฟลูอิดไดซ์เบด (Fluidized Bed) ซึ่งจัดอยู่ในพวกเดียวกัน แต่อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีฟลูอิดไดซ์เบดยั้งจัดว่าเทคโนโลยีที่ใหม่อยู่ และมีการใช้งานเพื่อการเผาทำลายขยะมูลฝอยในวงจำกัด ซึ่งมักใช้ในการกำจัดขยะมูลฝอยอุตสาหกรรม

เทคโนโลยีย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน (Anaerobic Digestion)

โดยทั่วไปการใช้เทคโนโลยีย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนในการบำบัดขยะมูลฝอย อินทรีย์ 1 ตัน จะได้ก๊าซชีวภาพประมาณ 100-200 ลูกบาศก์เมตร ก๊าซชีวภาพที่ได้จะมีมีเทนเป็นองค์ประกอบประมาณร้อยละ 55-70 และมีค่าความร้อนประมาณ 20-25 เมกะจูลต่อลูกบาศก์เมตร ซึ่งพลังงานประมาณร้อยละ 20-40 ของพลังงานของก๊าซชีวภาพที่ผลิตได้ จะถูกนำมาใช้ในระบบทั้งในรูปของพลังงานไฟฟ้าและพลังงานความร้อน และจะมีพลังงานไฟฟ้าส่วนที่เหลือประมาณ 75-150 กิโลวัตต์-ชั่วโมงต่อตันขยะ ที่สามารถส่งออกไปจำหน่ายได้

การใช้กระบวนการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนในการจัดการขยะมูลฝอยชุมชน สามารถแบ่งการทำงานออกเป็น 3 ขั้นตอน ประกอบด้วย

1. การบำบัดขั้นต้น (Pre-treatment/Front-end Treatment) ซึ่งประกอบด้วยการคัดแยก (Sorting) ขยะมูลฝอยอินทรีย์จากขยะมูลฝอยรวม หรือการคัดแยกสิ่งปะปนออกจากขยะมูลฝอยอินทรีย์ และลดขนาด (Size Reduction) ของขยะมูลฝอยอินทรีย์ให้เหมาะสมสำหรับการย่อยสลาย และเพื่อให้เกิดความสม่ำเสมอ (Homogeneity) ของสารอินทรีย์ที่จะป้อนเข้าสู่ระบบ (Feed Substrate) รวมทั้งเพื่อป้องกันความเสียหายที่จะเกิดขึ้นกับระบบ

2. การย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน (Anaerobic Digestion) ซึ่งเป็นขั้นตอนการผลิตก๊าซชีวภาพจากขยะมูลฝอยอินทรีย์สำหรับนำไปใช้เป็นพลังงาน และเพื่อทำให้ขยะมูลฝอยอินทรีย์ถูกย่อยสลายเปลี่ยนเป็นอินทรียวัตถุที่มี ความคงตัว ไม่มีกลิ่นเหม็น ปราศจากเชื้อโรคและเมล็ดวัชพืช โดยอาศัยการทำงานของจุลินทรีย์ในสภาพที่ไร้ออกซิเจน

3. การบำบัดขั้นหลัง (Post-treatment) ซึ่งส่วนใหญ่จะเป็นขั้นตอนการจัดการกากตะกอนจากการย่อยสลายแบบไม่ใช้ ออกซิเจนให้มีความคงตัวมากขึ้น เช่น การนำไปหมักโดยใช้ระบบหมักปุ๋ยแบบใช้อากาศ รวมทั้งการคัดแยกเอาสิ่งปะปนต่าง ๆ เช่น เศษพลาสติกและเศษโลหะออกจากส่วนผสมของขยะอินทรีย์ โดยใช้ตะแกรงร่อน ตลอดจนการปรับปรุงคุณภาพของขยะอินทรีย์ ให้เหมาะสมกับการนำไปใช้ประโยชน์ในการเพาะปลูกพืช เช่น การอบเพื่อฆ่าเชื้อโรคและลดความชื้น เป็นต้น

ขอบคุณข้อมูล https://erdi.cmu.ac.th/