ในช่วงเวลาที่โลกกำลังเร่งเดินหน้าสู่เป้าหมาย Net Zero Emissions ไฮโดรเจนถูกมองว่าเป็นหนึ่งในกุญแจสำคัญของการเปลี่ยนผ่านด้านพลังงาน โดยเฉพาะในภาคอุตสาหกรรมหนักและการขนส่ง อย่างไรก็ตาม ความท้าทายสำคัญยังคงอยู่ที่ “แหล่งที่มาของไฮโดรเจน” ซึ่งส่วนใหญ่ในปัจจุบันยังผลิตจากก๊าซธรรมชาติและก่อให้เกิดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก
คาร์บอนไดออกไซด์จากแหล่งชีวภาพ (Biogenic CO₂) เทียบกับ คาร์บอนไดออกไซด์จากเชื้อเพลิงฟอสซิล (Fossil CO₂)
ศูนย์เทคโนโลยีพลังงานแห่งชาติ (ENTEC) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) จึงได้ดำเนินงานวิจัยเพื่อศึกษาศักยภาพของการผลิตไฮโดรเจนจากก๊าซชีวภาพ โดยใช้กระบวนการ Steam Methane Reforming (SMR) ร่วมกับปฏิกิริยา Water-Gas Shift (WGS) เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตไฮโดรเจน พร้อมลดการปล่อยคาร์บอน และออกแบบระบบให้สามารถนำไปใช้ได้จริงในบริบทอุตสาหกรรมของประเทศไทย
เปลี่ยนก๊าซชีวภาพให้เป็นพลังงานไฮโดรเจน
แม้ไฮโดรเจนจะถูกจัดอยู่ในกลุ่มพลังงานสะอาดเมื่อใช้งานปลายทาง แต่กระบวนการผลิตกลับยังเป็นต้นทางของการปล่อย CO₂ จำนวนมาก โดยเฉพาะวิธี SMR แบบดั้งเดิมที่พึ่งพาก๊าซธรรมชาติ (Natural Gas) ในขณะเดียวกันประเทศไทยมีของเสียชีวภาพจากภาคเกษตรและอุตสาหกรรมเกษตรจำนวนมหาศาล ซึ่งสามารถนำมาผลิตเป็นก๊าซชีวภาพได้ แต่การใช้ประโยชน์ยังจำกัดอยู่ในรูปแบบการผลิตไฟฟ้าหรือความร้อนเป็นหลัก ENTEC สวทช. มองเห็นช่องว่างสำคัญระหว่าง “ทรัพยากรที่มีอยู่” กับ “เทคโนโลยีพลังงานแห่งอนาคต” จึงตั้งโจทย์วิจัยเพื่อหาคำตอบว่า จะสามารถยกระดับก๊าซชีวภาพจากพลังงานท้องถิ่น ไปสู่แหล่งผลิตไฮโดรเจนคาร์บอนต่ำที่มีศักยภาพในระดับประเทศได้อย่างไร โดยไม่เพิ่มภาระต้นทุนหรือความซับซ้อนของระบบมากเกินไป
ดร.วิศาล ลีลาวิวัฒน์ นักวิจัย ทีมวิจัยพลังงานทดแทนและประสิทธิภาพพลังงาน กลุ่มวิจัยพลังงานคาร์บอนต่ำ ENTEC สวทช. อธิบายว่า หัวใจของงานวิจัยอยู่ที่การประยุกต์ใช้ก๊าซชีวภาพเป็นวัตถุดิบตั้งต้นในกระบวนการผลิตไฮโดรเจน พร้อมการปรับสภาวะการทำงานของกระบวนการ SMR และ WGS อย่างเหมาะสม ทีมวิจัยมุ่งเน้นการออกแบบระบบที่ “ต่อยอดจากโครงสร้างพื้นฐานเดิม” เพื่อให้สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมได้จริง นอกจากนี้ ยังให้ความสำคัญกับการประเมินผลกระทบด้านคาร์บอน โดย CO₂ ที่เกิดจากก๊าซชีวภาพถูกจัดอยู่ในกลุ่มก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ชีวภาพ (Biogenic CO₂) ซึ่งมีวงจรคาร์บอนที่ไม่ใช่คาร์บอนที่กักเก็บใต้ดินมานานเหมือนจากคาร์บอนฟอสซิล ส่งผลให้ไฮโดรเจนที่ผลิตได้มีความเข้มข้นการปล่อยก๊าซเรือนกระจกต่ำกว่า ถือเป็นการวางรากฐานให้กับไฮโดรเจนคาร์บอนต่ำที่สอดคล้องกับมาตรฐานสากล
ผลการศึกษาพบว่าระบบการผลิตไฮโดรเจนจากก๊าซชีวภาพสามารถเพิ่มอัตราการผลิตและให้ผลผลิตในระดับที่แข่งขันได้กับกระบวนการผลิตแบบใช้ก๊าซธรรมชาติ ที่สำคัญคือสามารถลดการปล่อย CO₂ ต่อการผลิตไฮโดรเจน 1 กิโลกรัมลงอย่างชัดเจน จากระดับมากกว่า 20 กิโลกรัม CO₂ เหลือเพียงช่วงประมาณ -26.5 ถึง 10 กิโลกรัม CO₂ ต่อกิโลกรัมไฮโดรเจน นอกจากมิติด้านเทคโนโลยี งานวิจัยยังสร้างผลกระทบเชิงระบบในหลายระดับ ตั้งแต่การเพิ่มมูลค่าให้ของเสียชีวภาพ การสร้างโอกาสใหม่ให้ภาคเกษตรและอุตสาหกรรม ไปจนถึงการลดการพึ่งพาพลังงานนำเข้า หากได้รับการขยายผลในระดับอุตสาหกรรม จะช่วยสนับสนุนเป้าหมายการลดก๊าซเรือนกระจกของประเทศไทย และเสริมความมั่นคงด้านพลังงานในระยะยาว
ต่อยอดคุณค่าก๊าซชีวภาพ (Biogas) สู่การใช้งานที่หลากหลาย
“การพัฒนาพลังงานสะอาดไม่ใช่เพียงการค้นหาเทคโนโลยีใหม่ แต่คือการทำให้เทคโนโลยีนั้นตอบโจทย์ประเทศและนำไปใช้ได้จริง” แนวคิดนี้สะท้อนบทบาทของการทำวิจัยเชิงลึกควบคู่กับการคำนึงถึงผลกระทบทางเศรษฐกิจ สังคม และสิ่งแวดล้อม ในอนาคต ENTEC สวทช. ตั้งเป้าต่อยอดองค์ความรู้จากงานวิจัยไปสู่การทดสอบระดับกึ่งอุตสาหกรรม การบูรณาการร่วมกับเทคโนโลยีดักจับและใช้ประโยชน์คาร์บอน (CCUS) รวมถึงการกำหนดแนวทางมาตรฐานของไฮโดรเจนคาร์บอนต่ำให้สอดคล้องกับบริบทของประเทศไทย งานวิจัยการผลิตไฮโดรเจนจากก๊าซชีวภาพจึงไม่ใช่เพียงคำตอบทางวิทยาศาสตร์ แต่คือก้าวสำคัญในการขับเคลื่อนประเทศสู่ระบบพลังงานสะอาดและยั่งยืนอย่างแท้จริง
ข้อมูลโดย ดร.วิศาล ลีลาวิวัฒน์ นักวิจัย ทีมวิจัยพลังงานทดแทนและประสิทธิภาพพลังงาน
กลุ่มวิจัยพลังงานคาร์บอนต่ำ ENTEC สวทช.
เรียบเรียงโดย สมชัย เมาไพร งานสื่อสารการวิจัย ฝ่ายประชาสัมพันธ์ สวทช.
อาร์ตเวิร์กโดย สมชัย เมาไพร
ภาพประกอบโดย สมชัย เมาไพร ดร.วิศาล ลีลาวิวัฒน์ และภาพจาก Generative AI
