วว. จัดตั้งศูนย์สาธิตการผลิตพลังงานทดแทนจากชีวมวลและขยะ…มุ่งเป็นต้นแบบโรงไฟฟ้าขยะชุมชน

กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (อว.)  โดย ศูนย์สาธิตการผลิตพลังงานทดแทนจากชีวมวลและขยะ ในสังกัด ศูนย์เชี่ยวชาญนวัตกรรมพลังงานสะอาดและสิ่งแวดล้อม  สถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศไทย (วว.) ดำเนินงานด้านวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีและนวัตกรรม ภายใต้แนวคิด Bio-Circular-Green (BCG) Economy โดยมีเป้าหมายเพื่อช่วยจัดการปัญหาด้านการขาดแคลนพลังงาน ปัญหาสิ่งแวดล้อม บริหารจัดการของเหลือทิ้งทางการเกษตรและขยะชุมชน เพิ่มคุณภาพชีวิตและสร้างรายได้ให้แก่ชุมชน ผ่านการใช้เทคโนโลยีการเปลี่ยนชีวมวลและขยะเป็นพลังงานความร้อนและไฟฟ้าในระดับโรงงานสาธิต ซึ่งจะช่วยลดผลกระทบต่อคุณภาพชีวิต สิ่งแวดล้อมและก่อให้เกิดรายได้อย่างยั่งยืน 

ผศ.ดร.วีรชัย  อาจหาญ  ผู้ว่าการ วว.  กล่าวว่า  จากการที่สภาวะเศรษฐกิจเติบโตอย่างต่อเนื่อง ส่งผลต่อความต้องการพลังงานของประเทศไทย โดยเฉพาะเชื้อเพลิงปิโตรเลียมที่มีปริมาณความต้องการเพิ่มสูงขึ้น ซึ่งส่งผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมและคุณภาพชีวิตของประชาชน  ดังนั้น วว. จึงจัดตั้ง “ศูนย์สาธิตการผลิตพลังงานทดแทนจากชีวมวลและขยะ” ณ  สถานีวิจัยลำตะคอง จ.นครราชสีมา โดยได้รับการสนับสนุนทุนจาก สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย (สกว.) สำนักงานการวิจัยแห่งชาติ (วช.) หน่วยบริหารและจัดการทุนด้านการเพิ่มความสามารถในการแข่งขันของประเทศ (บพข.) รวมทั้งการสนับสนุนจากภาคีเครือข่ายพันธมิตรต่างประเทศ ได้แก่  องค์การความร่วมมือระหว่างประเทศแห่งญี่ปุ่น (JICA), Japan Science and Technology Agency (JST) และกลุ่มอาเซียน  

“….การจัดตั้งศูนย์สาธิตการผลิตพลังงานทดแทนจากชีวมวลและขยะ นอกจากจะช่วยจัดการปัญหาด้านการขาดแคลนพลังงาน ปัญหาสิ่งแวดล้อม บริหารจัดการของเหลือทิ้งทางการเกษตรและขยะชุมชนแล้ว ยังช่วยส่งเสริมการใช้เทคโนโลยีภายในประเทศ เพื่อลดการนำเข้าและสร้างความยั่งยืน  โดย วว. พร้อมถ่ายทอดองค์ความรู้และเทคโนโลยีให้แก่ผู้ที่สนใจ เพื่อใช้เป็นต้นแบบสำหรับโรงไฟฟ้าขยะชุมชน โดยจะอยู่ในรูปแบบที่ปรึกษา อันจะนำไปสู่การช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก ซึ่งเป็นสาเหตุหลักของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ….”  ผู้ว่าการ วว. กล่าว

ศูนย์สาธิตการผลิตพลังงานทดแทนจากชีวมวลและขยะ  ขับเคลื่อนดำเนินงานผ่านเทคโนโลยีการเปลี่ยนชีวมวลและขยะ เป็นพลังงานความร้อนและไฟฟ้าในระดับโรงงานสาธิต จำนวน 2 เทคโนโลยี ดังนี้

1. เทคโนโลยีการผลิตก๊าซชีวภาพ แบบ 2 – Stage Anaerobic  Baffled  Reactor  โดย เทคโนโลยีการผลิตก๊าชชีวภาพ (Biogas Technology) เป็นกระบวนการย่อยวัตถุดิบอินทรีย์แบบไม่ใช้ออกชิเจน หรือ Anaerobic digestion process  มีผลผลิตคือ ก๊าชชีวภาพ ประกอบด้วย มีเทน (CH4) คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) เป็นหลัก และมีก๊าชอื่นๆ อีกเล็กน้อย เช่น ไฮโดรเจนชัลไฟด์ (H2S) และได้ปุ๋ยเป็นผลพลอยได้ ด้วยประสิทธิภาพในการลดปริมาณวัตถุดิบได้อย่างรวดเร็ว กระบวนการนี้จึงถูกนำมาประยุกต์ใช้ในการจัดการขยะอินทรีย์ เช่น เศษอาหาร และน้ำเสีย เป็นตัน และได้ก๊าชชีวภาพเป็นพลังงานในรูปความร้อน เช่น ก๊าซหุงต้ม รวมถึงการใช้เป็นเชื้อเพลิงในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

โดยเทคโนโลยีการผลิตก๊าชชีวภาพ 2 – Stage Anaerobic  Baffled  Reactor ประกอบด้วย ระบบหมักแบบถังปฏิกรณ์ไร้อากาศแบบแผ่นกั้นสองขั้นตอน (2 – Stage Anaerobic Baffled Reactor Technology) ซึ่งได้รับการพัฒนาเพื่อเพิ่มเสถียรภาพและประสิทธิภาพของการกระบวนการผลิตก๊าชชีวภาพในระดับโรงงานสาธิต โดยมีบ่อแบบอับอากาศชนิด 2 ขั้นตอน รองรับวัตถุดิบ 10 ตันต่อวัน ดังนี้

ขั้นตอนที่ 1 กระบวนการ Hydrolysis and Acidification Process   โดยวัตถุดิบที่ผ่านการเตรียมจะถูกป้อนเข้าสู่ขั้นตอนแรกเพื่อย่อยสลายโมเลกุลของสารประกอบอินทรีย์เชิงช้อนขนาดใหญ่ ให้มีขนาดเล็กลง ละลายน้ำได้ หลังจากนั้นจะถูกย่อยสลายต่อด้วยกรดอินทรีย์ เกิดการสะสมของกรดและแอลกอฮอล์ ซึ่งเป็นสารตั้งต้นของจุลินทรีย์อะชิโตเจนิก (Acidogenic) แล้วทำการกรองเพื่อส่งต่อไปยังบ่อ ABR

ขั้นตอนที่ 2  Anaerobic  Baffled  Reactor (ABR)  ประกอบด้วย บ่อ ABR ขนาด 1,600 ลูกบาศก์เมตรผลิตก๊าชชีวภาพ พร้อมบ่อเก็บก๊าชขนาด 2,000 ลูกบาศก์เมตร โดยน้ำจากขั้นตอนแรกถูกส่งเข้าพักในบ่อ ABR เป็นระยะเวลา 2 – 4 สัปดาห์ ผลผลิตของบ่อ ABR ได้แก่ ก๊าชชีวภาพ น้ำเสีย และกากตะกอน  

จุดเด่นของกระบวนการผลิตก๊าชชีวภาพแบบ 2 – Stage Anaerobic Baffled Digestion ที่เหนือกว่าระบบแบบดั้งเดิม  คือ เป็นการแยกสภาวะการทำงานที่แตกต่างกัน จึงทำให้ระบบมีเสถียรภาพมากขึ้น สามารถย่อยสลายวัตถุดิบหรือขยะประเภทของแข็งได้ดี (Organic Loading Rate, OLR สูง) จึงทำให้ระยะเวลาในการย่อยต่ำลง  และได้ก๊าชชีวภาพสูง จึงทำให้ประสิทธิภาพของระบบดีกว่า

2) เทคโนโลยีแก๊สซิฟิเคชันแบบสามขั้นตอน (3 – Stage Gasification) กระบวนการแก๊สชิฟิเคชันเป็นกระบวนการเคมีความร้อน เพื่อเปลี่ยนชีวมวล รวมไปถึงขยะที่สามารถเผาไหม้ได้ เช่น ขยะพลาสติก  เป็นต้น ซึ่งเป็นวัตถุดิบที่มีศักยภาพในการผลิตพลังงานทดแทน

ปัจจุบันเทคโนโลยีแก๊สซิฟิเคชันในท้องตลาด โดยส่วนมากเป็นเทคโนโลยีนำเข้าจากต่างประเทศ และส่วนใหญ่ไม่สามารถดำเนินการต่อไปได้ เนื่องจากปัญหาหลายๆ ด้าน เช่น ปริมาณทาร์และของเสียในระบบมีจำนวนมาก ตลอดจนการต่อต้านของชุมชน เนื่องด้วยผลกระทบทางสิ่งแวดล้อมและสุขภาพ นอกจากนี้ในกระบวนการแก๊สซิฟิเคชัน วว. ได้ทำการศึกษาของเหลือทิ้งทางการเกษตร โดยนำมาเปลี่ยนเป็นแก๊สเชื้อเพลิง ได้แก่ เหง้ามัน ซังข้าวโพด และกะลาปาล์ม เป็นต้น

สภาวะการทำงานของกระบวนการแก๊สซิฟิเคชัน  จะถูกจำกัดปริมาณออกชิเจน ภายใต้อณหภูมิหภูมิที่สูงกว่า 700 องศาเซลเซียส ซึ่งสภาวะดังกล่าวจะป้องกันการเกิดสารไดออกชินจากการเผาขยะพลาสติก กระบวนการแก๊สชิฟิเคชันมีประสิทธิภาพสูง และเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีทางเลือกเพื่อการผลิตพลังงานหมุนเวียนจากชีวมวลและขยะ กระบวนการแก๊สซิฟิเคชันเป็นการทำปฏิกิริยาระหว่างเชื้อเพลิงแข็งและสารตัวกลาง เช่น อากาศ  CO2 และไอน้ำ เป็นต้น ภายใต้สกาวะออกชิเดชันบางส่วน (partial oxidation) เพื่อผลิตก๊าชเชื้อเพลิงสังเคราะห์ ซึ่งเป็นก๊าชผสมระหว่าง CO2 H2และ CH4 ซึ่งใช้เป็นเชื้อพลิงในการผลิตไฟฟ้าด้วยเครื่องยนต์กังหันก๊าช เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบสันดาปกายใน หรือใช้เป็นเชื้อเพลิงเพื่อผลิตความร้อน รวมทั้งเป็นสารตั้งตันในกระบวนการ Fischer-Tropsch

แก๊สซิฟิเคชันแบบสามขั้นตอน  เป็นระบบที่มีประสิทธิภาพสูงและเกิดมลพิษต่ำกว่าการเผาไหม้ทั่วไป  มีผลผลิต คือ พลังงานทดแทนในรูปพลังงานความร้อนหรือไฟฟ้า เป็นเทคโนโลยีระดับโรงงานต้นแบบ มีศักยภาพรองรับวัตถุดิบ 7 ตันต่อวัน เพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้าจากชีวมวลและของเหลือทิ้ง ถูกออกแบบเพื่อรองรับวัตถุดิบที่หลากหลายมีปริมาณน้ำมันดินต่ำ นอกจากนี้ยังได้ถ่านไบโอชาร์เป็นผลพลอยได้

เทคโนโลยีแก๊สซิฟิเคชันแบบสามขั้นตอน ประกอบด้วย

1. Pyrolysis zone เป็นขั้นตอนการเผาไหม้สารประกอบอินทรีย์ในวัตถุดิบให้แตกตัวออกอยู่ในรูปของแข็ง ของเหลวและก๊าช ภายใต้สภาวะอับอากาศที่อุณหภูมิ 350 – 550 องศาเซลเซียส
2. Oxidation zone ของแข็งหรือถ่าน ก๊าซ และน้ำมันดินที่เหลือจาก pyrolysis zone จะถูกทำปฏิกิริยาเพื่อผลิตก๊าชเชื้อเพลิงสังเคราะห์ และแตกน้ำมันดิน ภายใต้อุณหภูมิประมาณ 800 – 1,100 องศาเซลเซียส 
3. Reduction zone ขั้นตอนสุดท้ายของการผลิตก๊าชเชื้อเพลิงสังเคราะห์ อุณหภูมิอยู่ในช่วงระหว่าง 600-800 องศาเซลเซียส

จุดเด่นของกระบวนการแก๊สซิฟิเคชันแบบสามขั้นตอน คือ การแยกโซนของปฏิกรณ์ทำให้สามารถควบคุมการทำงานในแต่ละโซนได้อย่างเหมาะสม ส่งผลให้ระบบมีประสิทธิภาพสูง และปริมาณน้ำมันดินต่ำ

 ปัจจุบัน วว. นำผลงานวิจัยแก๊สซิฟิเคชัน ไปต่อยอดกับภาคเอกชน  ได้แก่

1. ร่วมมือกับบริษัทที่ดำเนินการผลิตไฟฟ้าจากแกลบด้วยกระบวนการแก๊สซิฟิเคชัน โดยมีเป้าหมายเพื่อทดสอบการใช้วัตถุดิบที่หลากหลายขึ้น ลดของเสียจากกระบวนการ และปรับปรุงคุณภาพของไบโอชาร์จากกระบวนการ
2. ร่วมมือกับบริษัทที่ดำเนินการจัดการขยะจากสถานพยาบาล โดยการประยุกต์เทคโนโลยีแก๊สซิฟิเคชันเพื่อจัดการขยะปลอดเชื้อจากสถานพยาบาล เพื่อให้ได้พลังงานทดแทนเป็นผลพลอยได้

ศูนย์สาธิตการผลิตพลังงานทดแทนจากชีวมวลและขยะ วว. พร้อมให้บริการด้านวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีและนวัตกรรม ใน 3  มิติ คือ 1) วิเคราะห์ทดสอบคุณสมบัติด้านความร้อนของชีวมวล  เช่น  Utimate  analysis ,  proximate  analysis  เป็นต้น  2) บริการวิจัยและพัฒนาด้านการผลิตพลังงานทดแทนจากเทคโนโลยีก๊าซชีวภาพและแก๊สซิฟิเคชัน  และ  3) เป็นศูนย์เรียนรู้ด้านพลังงานทดแทน ถ่ายทอดองค์ความรู้และเทคโนโลยีให้แก่นักวิจัยและผู้สนใจทั่วไป

สอบถามรายละเอียดเพิ่มเติม ได้ที่ call  center โทร. 0 2577 9000  หรือที่ โทร. 0 2577 9000 ต่อ 9494  (นายวรัญญู พลเดช) E-mail : waranyu@tistr.or.th หรือที่ระบบบริการลูกค้า “วว. JUMP”