ถ่านหินจะสะอาดได้จริงหรือ โดย NATIONAL GEOGRAPHIC

[mrtnews]

เรื่อง มิเชลล์ ไนฮัส - ภาพถ่าย รอบบ์ เคนดริก

ถ่านหินคือเชื้อเพลิงที่มาพร้อมกับค่าใช้จ่ายทางสังคมสูงลิบ เป็นแหล่งพลังงานที่ทั้งสกปรกและอันตรายที่สุดที่เรามี แต่ในอีกหลายแง่มุม ถ่านหินยังเป็นเชื้อเพลิงราคาถูกที่สุดด้วย และเรายังต้องพึ่งพามันอยู่ คำถามข้อใหญ่ในทุกวันนี้จึงไม่ได้อยู่ที่ว่า ถ่านหินจะมีวันเป็นเชื้อเพลิง "สะอาด" ได้หรือไม่ เพราะมันไม่สามารถเป็นได้อยู่แล้ว แต่อยู่ที่ว่า ถ่านหินจะมีวันสะอาดพอหรือถึงระดับที่ไม่เพียงป้องกันหายนะที่อาจเกิดกับท้องถิ่น แต่รวมถึงการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศของโลกขั้นรุนแรงอีกด้วย

โรงไฟฟ้าเมาเทนเนียร์ของบริษัทอเมริกันอิเล็กทริกพาวเวอร์ หรือเออีพี (American Electric Power : AEP) ซึ่งตั้งอยู่ริมฝั่งแม่น้ำโอไฮโอในเมืองนิวเฮเวน รัฐเวสต์เวอร์จิเนีย สวาปามถ่านหินจากเทือกเขาแอปพาเลเชียนเข้าไปมากกว่าชั่วโมงละ 450 ตัน เมื่อเข้าสู่โรงไฟฟ้า ก้อนถ่านหินขนาดเท่าลูกกอล์ฟจะถูกบดเป็นผงละเอียดราวกับแป้งผัดหน้า แล้วเป่าเข้าไปในเตาเผาของหม้อน้ำขนาดใหญ่ที่สุดใบหนึ่งของโลก กังหันพลังไอน้ำสามตัวของโรงไฟฟ้าแห่งนี้ผลิตกระแสไฟฟ้าตลอด 24 ชั่วโมงเพื่อจ่ายให้ลูกค้า 1.3 ล้านรายในเจ็ดรัฐ

อย่างไรก็ตาม ลูกค้าเหล่านั้นรวมทั้งบริษัทเออีพีไม่ต้องจ่ายแม้แต่แดงเดียวสำหรับเอกสิทธิ์ในการพ่นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากปล่องไอเสียสูง 305 เมตรของโรงไฟฟ้าเมาเทนเนียร์สู่ชั้นบรรยากาศปีละ 6-7 ล้านตัน และนั่นคือปัญหา คาร์บอนถูกปล่อยทิ้งอย่างไร้ขีดจำกัด เพราะตามโรงไฟฟ้าส่วนใหญ่แล้วการทำเช่นนั้นแทบไม่เสียค่าใช้จ่ายอะไรเลย และเพราะกระทั่งปัจจุบันก็ยังไม่มีกฎหมายใดในสหรัฐฯ ที่ห้ามกระทำเช่นนั้น แต่เมื่อปี 2009 มีแนวโน้มว่าอาจมีกฎหมายออกมาในไม่ช้า กล่าวคือ ในฤดูร้อนปีนั้น สภาผู้แทนราษฎรสหรัฐฯ ได้ผ่านร่างกฎหมายฉบับหนึ่ง เออีพีจึงตัดสินใจเตรียมความพร้อมล่วงหน้า

เดือนตุลาคมปีนั้น โรงไฟฟ้าเมาเทนเนียร์เริ่มโครงการทดลองขั้นบุกเบิกในการดักจับคาร์บอน โดยเออีพีเชื่อมต่อโรงงานเคมีแห่งหนึ่งเข้ากับด้านหลังของโรงไฟฟ้า โรงงานดังกล่าวทำให้ควันที่เมาเทนเนียร์ปล่อยออกมาราวร้อยละ 1.5 มีอุณหภูมิลดลง แล้วจึงผันไปตามท่อผ่านสารละลายแอมโนเนียมคาร์บอเนต ซึ่งจะดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เอาไว้ จากนั้นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะถูกบีบอัดภายใต้แรงดันสูงมาก แล้วถูกฉีดลงไปเก็บไว้ในชั้นหินทรายที่มีรูพรุนลึกลงไปใต้ดินกว่า 1.5 กิโลเมตร ริมฝั่งแม่น้ำโอไฮโอ

ระบบดังกล่าวใช้ได้ผล ในช่วงสองปีถัดมา เออีพีดักจับและกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์บริสุทธิ์ได้มากกว่า 37,000 ตัน แม้จะคิดเป็นสัดส่วนเพียงร้อยละ 0.25 ของคาร์บอนไดออกไซด์ทั้งหมดที่โรงไฟฟ้าแห่งนี้ปล่อยออกมา แต่นั่นเป็นเพียงการทดลองเบื้องต้น เออีพีวางแผนจะขยายขนาดโครงการเพื่อดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ให้ได้หนึ่งในสี่ของทั้งหมด หรือเท่ากับ 1.5 ล้านตันต่อปี

ทว่าหลังจากวุฒิสภาคว่ำร่างกฎหมายว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่ผ่านความเห็นชอบของสภาผู้แทนราษฎรแล้ว คณะกรรมการกำกับควบคุมกิจการสาธารณูปโภคของรัฐเวอร์จิเนียจึงแจ้งกับเออีพีว่า ทางบริษัทไม่สามารถผลักภาระค่าใช้จ่ายด้วยการเรียกเก็บเงินจากลูกค้าเป็นค่าเทคโนโลยีซึ่งกฎหมายยังไม่บังคับว่าต้องมี

เออีพียุติโครงการทดลองในฤดูใบไม้ผลิ ปี 2011 โครงสร้างสลับซับซ้อนซึ่งมีทั้งท่อ เครื่องสูบ และแท็งก์กักเก็บถูกรื้อถอนออกไป แม้จะเป็นโครงการขนาดเล็ก แต่ระบบของเมาเทนเนียร์ก็ถือเป็นระบบแรกของโลกที่ดักจับและกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์จากโรงไฟฟ้าถ่านหินโดยตรง และดึงดูดผู้สนใจหลายร้อยคนจากทั่วโลกให้มาเยี่ยมชม

การดักจับและกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ไว้ใต้ดินในชั้นหินที่มีรูพรุนฟังดูเหมือนทางออกไฮเทคสุดฝันเฟื่องในสายตาของฝ่ายที่เคลือบแคลงในประสิทธิผลของกระบวนการดังกล่าว แต่กระทรวงพลังงานสหรัฐฯ ทุ่มงบประมาณไปแล้วราว 6,500 ล้านดอลลาร์สหรัฐในช่วงสามทศวรรษที่ผ่านมาเพื่อวิจัยและทดสอบเทคโนโลยีนี้ และเป็นเวลากว่า 40 ปีมาแล้วที่อุตสาหกรรมน้ำมันใช้วิธีฉีดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ถูกบีบอัดลงไปในบ่อหรือแหล่งน้ำมันเก่าเพื่อดันให้น้ำมันที่ถูกกักอยู่ในหินลอยตัวขึ้นมา วิธีนี้ยังใช้กันในแถบที่ราบเกรตเพลนส์ของแคนาดา จนกลายเป็นปฏิบัติการกักเก็บคาร์บอนใต้ดินขนาดใหญ่ที่สุดแห่งหนึ่งของโลก

นับตั้งแต่ปี 2000 เป็นต้นมา คาร์บอนได ออกไซด์กว่า 20 ล้านตันถูกดักจับจากโรงไฟฟ้าแห่งหนึ่งในรัฐนอร์ทดาโคตา ซึ่งเปลี่ยนถ่านหินให้กลายเป็นก๊าซธรรมชาติสังเคราะห์ แล้วส่งไปตามท่อยาว 320 กิโลเมตรขึ้นเหนือเข้าไปในรัฐซัสแคตเชวันของแคนาดา จากที่นั่น บริษัทปิโตรเลียมสัญชาติแคนาดาชื่อ เซโนวุสเอเนอร์จี จะอัดฉีดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ลึกลงไปในแหล่งน้ำมันเวย์เบิร์นและไมเดล ซึ่งเป็นแหล่งน้ำมันขนาดใหญ่ คาร์บอนไดออกไซด์ทุกๆ หนึ่งตันจะละลายน้ำมันออกมาจากชั้นหินที่กักเก็บได้ราวสองถึงสามบาร์เรล จากนั้น คาร์บอนไดออกไซด์จะถูกฉีดกลับลงไปอีกครั้งเพื่อกักเก็บไว้ในชั้นหินลึกลงไปเกือบ 1.5 กิโลเมตรใต้ชั้นเกลือและหินดินดาน

คาร์บอนไดออกไซด์จะถูกกักเก็บอยู่อย่างนั้นอีกนานเพียงใด แหล่งสะสมคาร์บอนไดออกไซด์ตามธรรมชาติบางแห่งคงสภาพอยู่อย่างนั้นมานานหลายล้านปีแล้ว แต่คาร์บอนไดออกไซด์ปริมาณมหาศาลที่ปลดปล่อยออกมาอย่างฉับพลันอาจเป็นอันตรายร้ายแรง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อก๊าซนั้นสะสมอัดแน่นอยู่ภายในพื้นที่จำกัด จนถึงปัจจุบันยังไม่มีรายงานการรั่วไหลครั้งใหญ่ใดๆ เกิดขึ้นที่เวย์เบิร์นซึ่งอยู่ภายใต้การตรวจสอบขององค์การพลังงานระหว่างประเทศ (International Energy Agency) นักวิทยาศาสตร์ถือว่าความเสี่ยงที่จะเกิดการรั่วไหลขั้นรุนแรงถึงขั้นหายนะอยู่ในระดับต่ำมาก

พวกเขากังวลกับการรั่วไหลขนาดเล็กที่เกิดขึ้นต่อเนื่องยาวนานมากกว่า เพราะนั่นอาจทำให้วัตถุประสงค์ของปฏิบัติการทั้งหมดกลายเป็นเรื่องไร้ความหมาย มาร์ก โซแบ็ก และสตีเวน กอร์ลิก นักธรณีฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด มองว่า การกักเก็บคาร์บอนเป็น "กลยุทธ์ที่เสี่ยงและแพงมาก" แต่ถึงกระนั้น พวกเขาก็เห็นด้วยว่า คาร์บอนสามารถกักเก็บไว้ได้อย่างมีประสิทธิภาพในแหล่งกักเก็บบางแห่ง เช่นที่แหล่งก๊าซสไลป์เนอร์ในทะเลเหนือ ซึ่งตลอด 17 ปีที่ผ่านมา บริษัทน้ำมันสัญชาตินอร์เวย์ชื่อ สตาตอยล์ ได้ฉีดคาร์บอนไดออกไซด์ราวปีละหนึ่งล้านตันลงไปในชั้นหินทรายอุ้มน้ำเกลือลึกลงไปเกือบหนึ่งกิโลเมตรใต้พื้นทะเล

นักวิจัยฝั่งยุโรปประเมินว่า แหล่งกักเก็บใต้ทะเลเหนือสามารถรองรับปริมาณการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ของโรงไฟฟ้าทั่วทวีปยุโรปในช่วงเวลาหนึ่งร้อยปีไว้ได้ทั้งหมด ข้อมูลจากกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ ชี้ไปในทางเดียวกันว่า ใต้ทะเลสหรัฐฯ ก็มี "ชั้นหินอุ้มน้ำเกลือระดับลึก" ลักษณะเดียวกัน ซึ่งสามารถรองรับปริมาณการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์จากโรงไฟฟ้าทั้งหมดในประเทศในช่วงเวลากว่าหนึ่งพันปีได้

ในกรณีโรงไฟฟ้าถ่านหิน สถานการณ์แตกต่างออกไป คาร์บอนไดออกไซด์เป็นส่วนหนึ่งของก๊าซเสียสารพัดชนิดที่ผสมปนเปกันอยู่ในควันจากปล่องไอเสีย และบริษัทไฟฟ้าก็ขาดแรงจูงใจทางการเงินที่จะดักจับไว้ บทเรียนที่เมาเทนเนียร์ได้รับคือ การดักจับ (capture) เป็นขั้นตอนที่แพงที่สุดของโครงการดักจับและกักเก็บใดๆ ก็ตาม

โครงสร้างระบบดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ของเมาเทนเนียร์มีขนาดพอๆ กับอาคารชุดสูงสิบชั้น และกินพื้นที่กว่า 30 ไร่ ซึ่งนั่นแค่เพื่อดักจับเศษเสี้ยวหนึ่งของคาร์บอนไดออกไซด์ทั้งหมดที่โรงงานปล่อยออกมา ขั้นตอนที่สิ้นเปลืองพลังงานอย่างยิ่งเหล่านี้ก่อให้เกิดสิ่งที่วิศวกรเรียกว่า "ภาระกาฝาก" ซึ่งอาจกินพลังงานถึงร้อยละ 30 ของพลังงานทั้งหมดที่ผลิตได้จากโรงไฟฟ้าถ่านหินที่ดักจับคาร์บอนทั้งหมดของตน

หนทางหนึ่งที่จะช่วยลดการสูญเสียแสนแพงนี้ลงได้ คือการแปรสภาพถ่านหินให้เป็นก๊าซก่อนการเผาไหม้ การแปรสภาพเป็นก๊าซ (gasification) ไม่เพียงทำให้การผลิตกระแสไฟฟ้ามีประสิทธิภาพสูงขึ้น แต่ยังช่วยให้การแยกก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ทำได้ง่ายขึ้นและราคาถูกลง โรงไฟฟ้าแห่งใหม่ที่อยู่ระหว่างก่อสร้างในเคมเพอร์เคาน์ตี รัฐมิสซิสซิปปี ออกแบบโดยตั้งอยู่บนแนวคิดในการดักจับคาร์บอน และจะแปรสภาพถ่านหินที่ใช้ให้เป็นก๊าซก่อน

ส่วนโรงไฟฟ้าที่มีอยู่ในปัจจุบันซึ่งออกแบบให้เผาไหม้ถ่านหินที่บดเป็นผง ต้องหันไปใช้วิธีอื่นแทน แนวคิดหนึ่งคือการเผาถ่านหินในออกซิเจนบริสุทธิ์แทนการเผาในอากาศ วิธีการนี้จะก่อให้เกิดก๊าซเสียที่ซับซ้อนน้อยลง ซึ่งจะช่วยให้แยกก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกมาได้ง่ายขึ้น.

ที่มา -