ผลวิจัยสะท้านโลก! ทางรอดของมนุษยชาติ นักวิทย์สร้างปาฏิหาริย์ – เปลี่ยน CO2 เป็น ‘เอทานอล’ (21 ต.ค. 59)

Green News TV 21 ตุลาคม 2559
ผลวิจัยสะท้านโลก! ทางรอดของมนุษยชาติ นักวิทย์สร้างปาฏิหาริย์ – เปลี่ยน CO2 เป็น ‘เอทานอล’

… วีรทัศน์ อิงคภัทรางกูร

นับตั้งแต่เดือน ก.ย.ที่ผ่านมา ผลการตรวจวัดปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ในชั้นบรรยากาศ ได้แสดงให้เห็นแล้วว่า ค่าความหนาแน่นของ CO2 บนโลกใบนี้ ได้ก้าวข้ามจุดปลอดภัยไปแล้วอย่างถาวรและไม่มีทางหวนกลับ

แท้ที่จริงแล้วเกณฑ์ความปลอดภัย ค่า CO2 ต้องไม่เกินกว่า 350 ppm ทว่าในปัจจุบันค่าดังกล่าวกลับเพิ่มสูงจนอยู่ที่ 400 ppm ซึ่งเป็นการขึ้นถาวรครั้งแรกในรอบหลายล้านปี

“ต่อให้มีปาฏิหาริย์ คือเราทุกคนหยุดปล่อย CO2 นับตั้งแต่วันพรุ่งนี้เป็นต้นไป ก็ถือว่ายังต้องใช้เวลาอีกนับทศวรรษกว่าที่ค่าจะลดลงต่ำกว่า 400 ppm ซึ่งทุกคนก็รู้ว่าเป็นไปไม่ได้” Ralph Keeling หัวหน้าโครงการวิจัยจากสถาบันสมุทรศาสตร์สคริปปส์ ผู้เฝ้าติดตามค่า CO2 ในชั้นบรรยากาศ ระบุไว้เมื่อไม่นานมานี้

แม้จะยังไม่มีใครสามารถยืนยันได้ว่า เมื่อค่า CO2 หนาแน่นเช่นนี้จะส่งผลอะไรกับมนุษยชาติบ้าง หากแต่ก็พอคาดการณ์ภาพอนาคตได้

นั่นเพราะเป็นที่ทราบกันดีว่า CO2 คือปัจจัยสำคัญของก๊าซเรือนกระจกที่เกิดขึ้นจากน้ำมือมนุษย์ และมลพิษจำนวนมหาศาลเหล่านั้นได้ส่งผลกระทบต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ก่อให้เกิดภัยพิบัติยาวนานและทวีความรุนแรงมากขึ้นตลอดห้วงระยะเวลาของโลกอุตสาหกรรมที่ไม่มีวันหยุดนิ่ง

ที่ผ่านมา ฟากฝั่งนักวิทยาศาสตร์มีความพยายามอย่างหนักในการสร้างความเข้าใจว่า หากต้องการรักษาระดับอุณหภูมิเพื่อไม่ให้ระดับความรุนแรงของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศมากเกินไปกว่าจุดที่ปลอดภัย มนุษย์จำเป็นที่จะต้องหาวิธีการกำจัดมลพิษเหล่านั้นออกจากชั้นบรรยากาศของโลก

หลากหลายโครงการแก้ไขปัญหาต่างพุ่งเป้าไปยังการเก็บกัก CO2 และนำกลับไปเก็บไว้ใต้ผืนโลก แต่สุดท้ายก็ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าวิธีนี้มีค่าใช้จ่ายที่สูงเกินไป

อย่างไรก็ตาม ด้วยความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ล่าสุดที่ถูกค้นพบ “โดยบังเอิญ” อาจเรียกได้ว่าสร้าง “ปาฏิหาริย์” ให้เกิดขึ้นจริงและจับต้องได้จริง

เมื่อทีมนักวิทยาศาสตร์จาก ศูนย์วิจัยแห่งชาติโอ๊คริดจ์ รัฐเทนเนสซี่ ภายใต้กระทรวงพลังงานสหรัฐอเมริกา ได้ค้นพบวิธีเปลี่ยน CO2 ซึ่งกำลังสร้างปัญหาให้กับโลกใบนี้ ให้กลายเป็นเอทิลแอลกอฮอล์ หรือเอทานอล

ความก้าวหน้าดังกล่าวถูกเผยแพร่ผ่านวารสาร ChemistrySelect เมื่อวันที่ 28 ก.ย.2559 โดยทีมวิจัยเปิดเผยว่าได้ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาจากคาร์บอน ทองแดง และไนโตรเจน โดยการฝังทองแดงอนุภาคระดับนาโนเมตร ลงในแท่งไนโตรเจนผสมคาร์บอนซึ่งมีขนาดระดับนาโนเมตร ก่อนกระตุ้นด้วยกระแสไฟฟ้าเพียง 1.2 โวลต์ จนเกิดปฏิกิริยาทางเคมีเผาไหม้แบบย้อนกลับ

ผลลัพธ์ที่ได้คือ CO2 ที่ละลายน้ำกลายเป็น เอทานอล ความเข้มข้น 63%

เหตุผลที่ทำให้การค้นพบนี้น่าทึ่งมากยิ่งขึ้นกว่าเดิม นั่นก็คือปฏิกิริยาทางเคมีเผาไหม้แบบย้อนกลับนี้เกิดขึ้นด้วยการใช้ไฟฟ้าในปริมาณที่น้อยมาก ยิ่งไปกว่านั้น การทดลองนี้กลับประสบผลสำเร็จด้วยผลลัพธ์ที่ได้เป็นเอทานอล แทนที่จะเป็นเมทิลแอลกอฮอล์ หรือเมทานอล ซึ่งเป็นที่ต้องการน้อยกว่า แต่เป็นสิ่งที่ทีมวิจัยคาดหวังไว้ในตอนแรก

“เราค้นพบโดยบังเอิญว่าส่วนประกอบเหล่านี้ได้ผล จากตอนแรกที่เราตั้งใจจะศึกษาเพียงขั้นเริ่มต้นของปฏิกิริยา แต่ปรากฏว่าตัวเร่งเหล่านี้ทำปฏิกิริยาทั้งหมดเสร็จสรรพด้วยตัวของมันเอง” Adam Rondinone นักวิทยาศาสตร์ศูนย์วิจัยแห่งชาติโอ๊คริดจ์ และหนึ่งในทีมวิจัย ระบุ

เขา อธิบายว่า เอทานอลที่ได้ออกมานับว่าเป็นสิ่งที่น่าประหลาดใจอย่างมาก เพราะการเปลี่ยน CO2 ไปเป็นเอทานอลโดยตรงด้วยการกระตุ้นปฏิกิริยาเพียงครั้งเดียวคือสิ่งที่จะเกิดขึ้นได้ยาก ซึ่งโดยปกติแล้วปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าเช่นนี้ น่าจะทำให้ผลลัพธ์ที่ได้เป็นเชื้อเพลิงหลากหลายในปริมาณเพียงเล็กน้อย

อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ใช่ครั้งแรกที่มีความพยายามเปลี่ยน CO2 ให้กลายเป็นสิ่งอื่นที่มีประโยชน์ ที่ผ่านมานักวิจัยทั่วโลกเคยเสาะแสวงหาหนทางในการเปลี่ยนมลพิษชนิดนี้ให้กลายเป็นบางสิ่งบางอย่างมาแล้วหลายครั้ง อาทิ เมทานอล ฟอร์เมต เชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอน หรือแม้แต่เปลี่ยนให้เป็นก้อนหินธรรมดาที่สามารถเผาทิ้งไปได้โดยไม่ต้องสนใจ

แทนที่จะเป็นการเปลี่ยนไปสู่สสารอื่นที่โลกไม่ได้ต้องการมากนัก สิ่งที่ได้จากการค้นพบนี้คือเอทานอล ซึ่งทุกวันนี้ทั่วโลกมีความต้องการใช้มากกว่า 1 แสนล้านลิตรต่อปี โดยถูกใช้ประโยชน์ไม่ว่าจะในด้านน้ำมันเชื้อเพลิงหรือเครื่องดื่มแอลกอฮอล์

Adam ยอมรับว่า ส่วนหนึ่งที่ทำให้การทดลองประสบผลสำเร็จเป็นอย่างสูงคือวิทยาการนาโนเทคโนโลยี ที่ทำให้ตัวเร่งปฏิกิริยาสามารถจัดการได้โดยง่าย และสามารถปรับแต่งจนได้ผลลัพธ์ตามที่ต้องการ ทั้งนี้ด้วยการใช้วัตถุดิบที่ธรรมดาแต่มีการจัดเรียงในระดับนาโน ทำให้นักวิจัยสามารถจำกัดผลข้างเคียงและจบลงด้วยผลที่ต้องการ

ด้วยการก่อกำเนิดปฏิกิริยาอันน่าทึ่งนี้ถูกสร้างขึ้นด้วยวัตถุดิบที่ไม่แพง ทั้งยังสามารถดำเนินการได้ที่อุณหภูมิห้องปกติ พร้อมด้วยการใช้ไฟฟ้าเพียงปริมาณน้อยนิด ทำให้มันสามารถขยายระดับการใช้งานไปสู่ระดับอุตสาหกรรม

ทีมนักวิจัยกลุ่มนี้ได้วางแผนที่จะศึกษาเพิ่มเติมถึงคุณสมบัติ ตลอดจนพฤติกรรมของตัวเร่งปฏิกิริยา เพื่อทำให้เข้าใกล้ความสำเร็จในการแปลงปริมาณมากขึ้น

“กระบวนการแปลงนี้ไม่ได้เป็นประโยชน์เฉพาะกับระบบพลังงานฟอสซิล แต่ยังจะเป็นประโยชน์กับระบบพลังงานหมุนเวียน เนื่องจากไฟฟ้าส่วนเกินที่ได้จากพลังงานลมหรือแสงอาทิตย์ก็สามารถเก็บได้ในรูปของเอทานอล ซึ่งผู้ผลิตไฟฟ้าสามารถนำไปผลิตไฟฟ้าได้อีกในช่วงที่ไม่มีแสงอาทิตย์หรือลม นี่สามารถช่วยเพิ่มความสมดุลให้กับพลังงานหมุนเวียนที่ไม่ค่อยมีความสม่ำเสมอ” Adam ฉายภาพสิ่งที่จะเกิดขึ้น