“นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ เออร์เบนาแชมเปญ
สามารถผลิตเชื้อเพลิงเครื่องบินที่ตรงตามมาตรฐานอุตสาหกรรมปัจจุบัน
โดยไม่จำเป็นต้องผสมกับเชื้อเพลิงฟอสซิลเลย”
การบินพาณิชย์ทั่วโลกมีส่วนให้เกิดก๊าซเรือนกระจกอยู่ที่ราวร้อยละ 2-3 ซึ่งเป็นผลมาจากความต้องการด้านการคมนาคมที่รวดเร็วและเข้าถึงได้มากขึ้น แม้จะดูเล็กน้อยแต่จำนวนเที่ยวบินมหาศาลทั่วโลกก็ยังสร้างผลกระทบต่อชั้นบรรยากาศอย่างมีนัยสำคัญ
นักวิทยาศาสตร์พยายามหาแนวคิดใหม่ ๆ เพื่อพยายามลดก๊าซเรือนกระจกจากการบิน ไม่ว่าจะเป็นแบตเตอรี่ที่สามารถให้พลังงานกับเครื่องบินได้ แต่ก็ยังจำกัดอยู่ที่ขนาดเล็กและระยะทางที่สั้น ผู้เชี่ยวชาญหลายคนจึงหันไปหาเชื้อเพลิงอากาศที่ยั่งยืนจากชีวมวลมากกว่า (sustainable aviation fuel, SAF)
ในการศึกษาหลาย ๆ ชิ้นที่ผ่านมาชี้ให้เห็นว่า SAF มีศักยภาพในการลดการปล่อยก๊าซมลพิษจากการบินได้มากถึงร้อยละ 80 เมื่อเทียบกับเชื้อเพลิงเครื่องบินทั่วไป ทว่าเชื่อเพลิงแบบยั่งยืนเหล่านี้กลับยังคงเป็นเรื่องยากในการผลิต เนื่องจากพวกมันต้องการองค์ประกอบทางเคมีที่เข้มงวดสำหรับเครื่องบิน
แต่งานวิจัยใหม่ที่เผยแพร่บนวารสาร Nature Communication ได้แสดงให้เห็นผลลัพธ์ที่น่าทึ่งว่าขยะจากอาหารสามารถเปลี่ยนเป็นเชื้อเพลิงให้กับการบินพาณิชย์ และตรงตามมาตรฐาน ซึ่งจะช่วยให้อุตสาหกรรมประเภทนี้เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น
“งานวิจัยของเราช่วยแก้ไขปัญหาทางวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์ จากนั้นภาคอุตสาหกรรมก็สามารถเข้ามามีส่วนร่วมได้” หยวนฮุย จาง (Yuanhui Zhang) ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเกษตรและชีวภาพ กล่าว
“ในระบบเศรษฐกิจ เราเพียงแค่ผลิตบางสิ่ง ใช้งานมัน และทิ้งมันไป ในโครงการนี้ เรานำของเสียกลับมาใช้ใหม่ และนำพลังงานกับวัสดุกลับมาใช้ใหม่เพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ที่ใช้งานได้ นี่เป็นการเติมเต็มส่วนที่ขาดหายไปในกระบวนทัศน์เศรษฐกิจแบบวงกลม (หมุนเวียน)” เขาเสริม
เปลี่ยนขยะเป็นเชื้อเพลิง
ทีมวิจัยเริ่มต้นด้วยการรวบรวมขยะอาหารจากโรงงานแปรรูปบริเวณใกล้เคียงมหาวิทยาลัย จากนั้นจึงใช้กระบวนการทางเคมีที่เรียกว่า ไฮโดรเทอร์มอล ลิควิเฟคชัน (HTL) ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วก็คือการเลียนแบบวิธีที่โลกธรรมชาติผลิตน้ำมันดิบจากสารอินทรีย์มาเป็นเวลาหลายล้านปี
แต่ HTL สามารถทำหน้าที่เสมือนเป็น ‘หม้อความดัน’ ขั้นสูงที่ช่วยเร่งเวลาของธรรมชาติ ไม่ต้องรอเป็นล้านปีอีกต่อไป เมื่อได้น้ำมันดิบออกมาแล้ว วัตถุดิบนี้จะเข้าสู่ขั้นตอนการเปลี่ยนแปลงเป็นเชื้อเพลิงผ่าน 2 กระบวนการ
กระบวนการแรกก็คือ การกำจัดเกลือ เถ้า ความชื้น และสิ่งเจือปนอื่น ๆ หลังจากนั้นก็จะเข้าสู่กระบวนการต่อไปที่เรียกว่า แคทาไลติก ไฮโดรทรีตติ้ง (catalytic hydrotreating) เพื่อกำจัดองค์ประกอบที่ไม่พึงประสงค์อื่น ๆ เช่น ไนโตรเจน ซัลเฟอร์ และออกซิเจน
จะมีสิ่งที่เหลืออยู่ก็คือ ไฮโดรคาร์บอนเฉพาะที่จำเป็นต่อการผลิตเชื้อเพลิงเครื่องบิน จากนั้นก็นำไปทดสอบกับตัวเร่งปฏิกิริยาหลายชนิด ซึ่งพบว่าโคบอลต์-โมลิบดีนัมโดดเด่นในฐานะตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะที่มีประสิทธิภาพและมีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์มากที่สุดสำหรับการขับเคลื่อนปฏิกิริยาเคมีที่จำเป็นในการกลั่นน้ำมันให้เป็นเชื้อเพลิงเครื่องบิน
ท้ายที่สุดทีมงานได้นำเชื้อเพลิงดังกล่าวไปทดสอบตามมาตรฐานเชื้อเพลิงปัจจุบัน ซึ่งมันสามารถผ่านการทดสอบและตรงตามข้อกำหนดของอุตสาหกรรมโดยไม่จำเป็นต้องเติมสารแต่งพิเศษใด ๆ นั่นหมายความว่าเชื้อเพลิงนี้น่าจะสามารถนำไปใช้เป็นพลังงานให้กับเครื่องบินพาณิชย์ได้
ผลการวิจัยนี้เป็นก้าวแรกที่แสดงให้เห็นว่าอย่างน้อยที่สุด ขยะอาหารสามารถผลิตเป็นเชื้อเพลิงเครื่องบินได้ อย่างไรก็ตาม ยังมีความท้าทายอยู่ที่การผลิตในปริมาณมากเพื่อใช้กับเครื่องบินโดยสารที่มีอยู่มหาศาล ซึ่งต้องใช้เวลา ทรัพยากร และเงินทุนจำนวนมากเพิ่มเติม
สืบค้นและเรียบเรียง
วิทิต บรมพิชัยชาติกุล
ที่มา
อ่านเพิ่มเติม : นักวิจัยสหรัฐอาหรับเอมิเรตส์ พัฒนาไบโอชาร์
เปลี่ยนเปลือกกุ้งเป็นวัสดุดักจับคาร์บอน
