CCS เทคโนโลยีดักจับและกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ สู่ Net Zero

เมื่อโลกต้องเร่งลดการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ CCS คือเทคโนโลยีสำคัญที่ถูกจับตา มาดูกันว่าคืออะไร มีบทบาทอย่างไร และช่วยรับมือโลกร้อนได้แค่ไหน

ในยุคที่ทั่วโลกกำลังเร่งเครื่องสู่เป้าหมายการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสุทธิเป็นศูนย์ (Net Zero Emissions) ความท้าทายใหญ่หลวงยังอยู่ที่ภาคอุตสาหกรรมและพลังงาน ซึ่งเป็นแหล่งปลดปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์มหาศาลสู่ชั้นบรรยากาศ คำถามสำคัญคือ เรามีเทคโนโลยีอะไรที่จะเข้ามาช่วยพลิกเกมนี้ได้บ้าง ? บทความนี้จะพาคุณไปทำความรู้จักกับ เทคโนโลยีดักจับและกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ (Carbon Capture and Storage : CCS) ที่กำลังได้รับการยอมรับว่าเป็นหนึ่งในหัวใจสำคัญนำพาเราไปสู่โลกที่ยั่งยืน

CCS คืออะไร ?

CCS ย่อมาจาก Carbon Capture and Storage เป็นเทคโนโลยีที่ออกแบบมาเพื่อดักจับและกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดจากกระบวนการอุตสาหกรรมและโรงไฟฟ้า ก่อนที่จะปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศ โดยเฉพาะจากภาคส่วนที่ยากจะลดการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์โดยตรง การทำงานของ CCS คือการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ หรือ CO₂ ที่แหล่งกำเนิด จากนั้นจะถูกนำไปกักเก็บอย่างถาวรใต้พื้นดินในชั้นหินที่มีศักยภาพ เพื่อป้องกันไม่ให้คาร์บอนไดออกไซด์เหล่านี้กลับสู่บรรยากาศ ทำให้ CCS เป็นทางออกที่สำคัญในการช่วยให้บรรลุเป้าหมายการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสุทธิเป็นศูนย์ได้จริง

กระบวนการทำงานของ CCS

CCS ประกอบด้วย 3 ขั้นตอนหลัก ได้แก่

การดักจับ (Capture) : เป็นการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์จากแหล่งกำเนิด เช่น โรงไฟฟ้าหรือโรงงานอุตสาหกรรม
การขนส่ง (Transport) : เมื่อดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ได้แล้วจะมีการปรับความดันให้เหมาะสมเพื่อขนส่งไปยังพื้นที่สำหรับกักเก็บ
การกักเก็บ (Storage) : คาร์บอนไดออกไซด์จะถูกกักเก็บอย่างปลอดภัยในชั้นหินทางธรณีวิทยาใต้ดิน ซึ่งอาจอยู่บนฝั่งหรือนอกชายฝั่ง

การดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ (Carbon Capture)

กระบวนการที่มุ่งเน้นการแยกคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากแหล่งกำเนิด ไม่ว่าจะเป็นโรงงานอุตสาหกรรมหรือโรงไฟฟ้า ก่อนที่คาร์บอนไดออกไซด์จะถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ หรือแม้กระทั่งดักจับจากอากาศโดยตรง โดยหลักการแล้วสามารถแบ่งวิธีการดักจับได้เป็น 2 ประเภทหลัก ๆ

1. การดักจับจากแหล่งกำเนิด (Point Source Carbon Capture)

เป็นการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดที่มีการปล่อยก๊าซ เช่น โรงงานอุตสาหกรรม หรือโรงไฟฟ้า โดยแบ่งตามกระบวนการได้ดังนี้

การดักจับก่อนการเผาไหม้ (Pre-combustion Capture) : เป็นการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์เข้มข้นสูง (15-60%) ออกจากกระบวนการผลิตก่อนการเผาไหม้ เช่น กระบวนการแยกก๊าซธรรมชาติ เป็นต้น
การดักจับหลังการเผาไหม้ (Post-combustion Capture) : เป็นการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์เข้มข้นต่ำ (3-20%) หลังการเผาไหม้เชื้อเพลิง เช่น โรงไฟฟ้า โรงงานอุตสาหกรรม เป็นต้น
การดักจับคาร์บอนไดออกไซด์จากการเผาไหม้ด้วยออกซิเจนบริสุทธิ์ (Oxy-fuel Combustion Capture) : เป็นการเผาไหม้เชื้อเพลิงด้วยออกซิเจนบริสุทธิ์แทนอากาศ ทำให้ไอเสียที่ออกมามีคาร์บอนไดออกไซด์ที่เข้มข้นสูงและง่ายต่อการดักจับ แต่มีต้นทุนการผลิตออกซิเจนสูง

2. การดักจับคาร์บอนไดออกไซด์จากชั้นบรรยากาศโดยตรง (Direct Air Capture - DAC)

เป็นการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์จากชั้นบรรยากาศโดยตรง ซึ่งมีความเข้มข้นของ คาร์บอนไดออกไซด์ต่ำมาก (น้อยกว่า 0.04% หรือ 400 ppmv) ทำให้มีต้นทุนและค่าใช้จ่ายสูง ปัจจุบันมีบริษัทสตาร์ตอัปหลายแห่งกำลังพัฒนาเทคโนโลยีนี้อยู่ บริษัทที่ทำ DAC จะได้รับ Negative Emission Carbon Credit ซึ่งดึงดูดความสนใจจากบริษัทเทคโนโลยีและธนาคารชั้นนำของโลกอย่าง J.P Morgan หรือ Stripe เป็นต้น โดยปัจจุบันโครงการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ส่วนใหญ่ยังคงเป็นการดักจับก่อนการเผาไหม้ (Pre-combustion Capture) แต่ในอนาคต ถ้าอุตสาหกรรมที่ลดคาร์บอนได้ยากหันมาใช้เทคโนโลยี CCS มากขึ้น การดักจับหลังการเผาไหม้ (Post-combustion Capture) จะมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นและอาจมีสัดส่วนมากกว่า 50% ของโครงการทั้งหมด

กลุ่มบริษัทชั้นนำด้านเทคโนโลยี Carbon Capture กำลังพัฒนา Amine solvent เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการดักจับและลดพลังงานที่ใช้ในกระบวนการ นอกจากนี้ยังมีการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ ๆ เช่น Solid Sorbents, Membrane, Cryogenic หรือ Electrochemical ซึ่งอาจช่วยลดต้นทุนการดักจับและแก้ไขข้อจำกัดด้านพื้นที่ ด้วยการออกแบบให้เป็นโมดูลาร์ (Modular) และใช้เวลาติดตั้งที่สั้นลง

การกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ (Carbon Storage) แหล่งเก็บใต้ดินเพื่ออนาคตที่ยั่งยืน

ขั้นตอนสำคัญลำดับถัดไปของเทคโนโลยี CCS หลังจากที่ดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ได้แล้ว ก็จะนำไปกักเก็บไว้ใต้พื้นดินในชั้นหินทางธรณีวิทยาที่มีศักยภาพ เพื่อป้องกันการรั่วไหลกลับสู่ชั้นบรรยากาศ คาดการณ์ว่าในปี 2050 โลกต้องการเทคโนโลยีนี้เพื่อกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์มากกว่า 4,000 ล้านตันต่อปี แต่ปัจจุบันมีขีดความสามารถเพียง 400 ล้านตัน CO₂ ต่อปี ซึ่งยังห่างจากเป้าหมายมาก โครงการกักเก็บส่วนใหญ่เน้นไปที่ชั้นหินอุ้มน้ำเค็มเป็นหลัก รองลงมาเป็นการอัดฉีดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เพื่อเพิ่มปริมาณการผลิตตามแหล่งปิโตรเลียม และสุดท้ายคือแหล่งกักเก็บก๊าซธรรมชาติและน้ำมันที่หมดแล้ว ซึ่งแต่ละแหล่งมีคุณสมบัติที่แตกต่างกันไป ดังนี้

ชั้นหินอุ้มน้ำเค็ม (Deep Saline Aquifers) แหล่งกักเก็บที่อยู่ลึกใต้พื้นโลกประมาณ 800-3,000 เมตร มีศักยภาพกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ได้มากกว่า 1,000 ล้านตัน CO₂ ต่อแหล่ง แต่มีต้นทุนสำรวจและติดตามสูง
การอัดฉีดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ เพื่อเพิ่มการผลิตจากแหล่งปิโตรเลียม (Enhanced Oil Recovery : EOR) กระบวนการฉีดคาร์บอนไดออกไซด์ลงไปในแหล่งผลิตน้ำมันที่มีปริมาณคงเหลือต่ำ เพื่อเพิ่มปริมาณการผลิตน้ำมันและกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ไปพร้อมกัน ซึ่งเป็นวิธีที่คุ้มค่าและใช้กันแพร่หลายในอุตสาหกรรมน้ำมัน
แหล่งน้ำมัน-ก๊าซที่หมดแล้ว (Depleted Oil & Gas Reservoirs) แหล่งใต้ดินลึกประมาณ 3,000 เมตร เคยใช้ผลิตน้ำมันหรือก๊าซ มีขนาดเล็กกว่า (กักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ได้ไม่เกิน 100 ล้านตัน CO₂ ต่อแหล่ง) แต่สามารถใช้โครงสร้างพื้นฐานเดิมได้ ช่วยลดต้นทุนเริ่มต้น

ทั้งนี้ ลักษณะทางธรณีวิทยาในแต่ละภูมิภาคแตกต่างกัน ทำให้การเลือกแหล่งกักเก็บต้องพิจารณาอย่างละเอียด เพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยและประสิทธิภาพของการกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ในระยะยาว

ความปลอดภัยของการกักเก็บคาร์บอนนอกชายฝั่ง

เทคโนโลยีการกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ใต้ดินนอกชายฝั่ง (Offshore CCS) ได้รับการออกแบบมาโดยคำนึงถึงความปลอดภัยสูงสุด เพื่อสร้างความมั่นใจด้านสิ่งแวดล้อมและสุขภาพของมนุษย์ ด้วยหลักการสำคัญดังนี้

ความลึกของชั้นหินกักเก็บ : แหล่งกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์จะอยู่ลึกจากพื้นผิวโลกอย่างน้อย 800 เมตร โดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 1,000-3,000 เมตร ซึ่งลึกเกินระดับที่มนุษย์และสิ่งมีชีวิตทั่วไปจะเข้าไปเกี่ยวข้อง ช่วยลดความเสี่ยงต่อการรั่วไหล
ชั้นหินปิดผนึกแน่นหนา : ชั้นหินกักเก็บจะถูกโอบล้อมด้วยชั้นหินที่มีคุณสมบัติเป็นฉนวน เช่น หินดินดาน (shale) และหินโคลน (mudstone) ที่ไม่ยอมให้ก๊าซซึมผ่านได้ คล้ายกับชั้นหินที่เคยกักเก็บน้ำมันและก๊าซธรรมชาติไว้ได้นานนับล้านปี
Reverse E&P - CCS : เปรียบเสมือนเป็นกระบวนการย้อนกลับของกระบวนการสำรวจและผลิตปิโตรเลียม โดยการรวบรวมคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งเป็นสารพลอยได้จากการผลิต หรือจากการเผาไหม้อัดกลับไปกักเก็บในชั้นหินใต้ดินเดิมที่เราเคยนำพลังงานฟอสซิลขึ้นมาใช้ หรือชั้นหินอื่น ๆ ที่มีศักยภาพในการกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์อย่างปลอดภัย ด้วยวิธีทางวิทยาศาสตร์ที่ผ่านการทดลองแล้ว และจะมีการบริหารจัดการอย่างรอบคอบ
การเปลี่ยนสถานะของคาร์บอนไดออกไซด์เป็นของแข็งตามธรรมชาติ : เมื่อเวลาผ่านไปหลายร้อยปี คาร์บอนไดออกไซด์ที่ถูกกักเก็บจะเริ่มทำปฏิกิริยากับแร่ในชั้นหิน เกิดการตกผลึกกลายเป็นของแข็ง (mineralization) ซึ่งมีเสถียรภาพสูงและไม่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม
ระบบติดตามและตรวจสอบตลอดโครงการ (MMV Program) : ทุกโครงการ CCS ต้องมีระบบ Monitoring, Measurement and Verification (MMV) เพื่อเฝ้าระวังการรั่วไหลทั้งในระดับใต้ดิน ใกล้ผิวดิน และในชั้นบรรยากาศ ตั้งแต่ก่อนฉีดไปจนถึงการติดตามการเคลื่อนตัวใต้ดิน และประเมินผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอย่างต่อเนื่อง

ความสำคัญของ CCS: เทคโนโลยีกุญแจสู่ Net Zero

ทำไม CCS จึงมีบทบาทสำคัญ ?

เทคโนโลยี CCS เป็นหนึ่งในเครื่องมือสำคัญที่ได้รับการรับรองจากคณะกรรมการระหว่างรัฐบาลว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (Intergovernmental Panel on Climate Change : IPCC) ว่าจำเป็นต่อการควบคุมอุณหภูมิโลกไม่ให้เกิน 1.5-2 องศาเซลเซียส ควบคู่ไปกับการเปลี่ยนผ่านไปสู่พลังงานหมุนเวียนและเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ขณะที่ องค์การพลังงานระหว่างประเทศ หรือ International Energy Agency (IEA) ชี้ว่า แม้จะมีความพยายามลดก๊าซเรือนกระจกหลากหลายแนวทาง แต่ยังไม่เพียงพอ โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมที่ปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์สูงอย่างการผลิตปูนซีเมนต์ เหล็กกล้า และอุตสาหกรรมพลังงาน CCS จึงเป็นทางเลือกที่จำเป็นเพื่อเร่งลดคาร์บอนไดออกไซด์อย่างมีประสิทธิภาพ

บทบาทของ CCS ในประเทศไทย

ประเทศไทยตั้งเป้าเริ่มดำเนินโครงการ CCS ภายในปี 2040 โดยคาดว่าจะสามารถลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้ 40 ล้านตันต่อปี ภายในปี 2050 และเพิ่มเป็น 60 ล้านตันต่อปี ในปี 2065 หนึ่งในโครงการนำร่องที่ได้รับความสนใจคือ Eastern Thailand CCS Hub ซึ่งอยู่ระหว่างการศึกษาโดยกลุ่ม ปตท. ครอบคลุมพื้นที่จังหวัดระยองและชลบุรี โดยมีศักยภาพในการลดคาร์บอนไดออกไซด์ได้สูงถึง 10 ล้านตันต่อปี

ปัจจุบัน กลุ่ม ปตท. กำลังศึกษาความเป็นไปได้ในการประยุกต์ใช้เทคโนโลยี CCS ทั้งในด้านเทคนิควิศวกรรม ด้านสิ่งแวดล้อม สังคม ชุมชน กฎหมายและกฎระเบียบที่เกี่ยวข้อง ซึ่งถือเป็นปัจจัยสำคัญอย่างยิ่งต่อการผลักดันให้เกิดโครงการ ตลอดจนความคุ้มค่าเชิงเศรษฐศาสตร์ เพื่อสนับสนุนการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก และเป็นต้นแบบสำคัญในการขยายผลเทคโนโลยี CCS ในระดับประเทศในอนาคต

นอกจากนี้ CCS ยังช่วยลดผลกระทบจากมาตรการปรับคาร์บอนก่อนข้ามพรมแดน (CBAM) ได้มากกว่า 600 ล้านบาทต่อปี ในการส่งออกไปยังสหภาพยุโรป พร้อมทั้งส่งเสริมการลงทุนคาร์บอนต่ำผ่านการวางรากฐานโครงสร้างพื้นฐานไฮโดรเจนสีฟ้า และการผลิตน้ำมันเชื้อเพลิงอากาศยานชีวภาพ ตลอดจนช่วยสร้างงานเพิ่มขึ้นกว่า 10,000 ตำแหน่ง ในภาควิจัยและพัฒนา ไปจนถึงภาคปฏิบัติการในอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้อง

เทคโนโลยี CCS อาจไม่ใช่คำตอบเดียวของการแก้ปัญหาสภาพภูมิอากาศ แต่เป็นกุญแจสำคัญที่จะปลดล็อกอนาคตที่ยั่งยืน ช่วยให้เราบรรลุเป้าหมาย Net Zero Emissions ได้จริง และนำมาซึ่งประโยชน์ทางเศรษฐกิจและสังคมมากมาย การลงทุนและพัฒนา CCS อย่างต่อเนื่องจึงเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่ง เพื่อสร้างโลกที่สมดุลและน่าอยู่สำหรับคนรุ่นต่อไป

ขอบคุณข้อมูลจาก : บริษัท ปตท. จำกัด (มหาชน)

รู้จัก CCS กุญแจสำคัญสู่ Net Zero Emissions เทคโนโลยีเพื่ออนาคตที่ยั่งยืน