เทคโนโลยีดักจับและกักเก็บคาร์บอน ทางออกของวิกฤติภูมิอากาศ?

Summary

• เทคโนโลยีดักจับและกักเก็บคาร์บอนประกอบด้วย 3 ขั้นตอน เริ่มจากการดักจับคาร์บอน ตามมาด้วยการขนส่งคาร์บอนที่ดักจับมาได้ แล้วนำไปกักเก็บไว้ใต้ดิน หรือหาหนทางใช้คาร์บอนเหล่านั้นให้เป็นประโยชน์
• โครงการดักจับและกักเก็บคาร์บอนเผชิญความท้าทาย 2 ประการ ประการแรกคือ เทคโนโลยีดังกล่าวใช้เงินลงทุนสูง และประการที่สองคือ เทคโนโลยีดังกล่าวใช้พลังงานมหาศาลเพื่อเดินเครื่อง ในภาวะที่ราคาเชื้อเพลิงมีความผันผวนสูง ก็ยิ่งทำให้ต้นทุน และความเสี่ยงสูงขึ้นไปอีก 
• ในบางอุตสาหกรรมที่ยังไม่มีทางเลือกคาร์บอนต่ำสำหรับกระบวนการผลิต เช่น ซีเมนต์ เหล็กกล้า และเคมีภัณฑ์ เทคโนโลยีดักจับและกักเก็บคาร์บอนนับเป็นตัวเลือกหนึ่งเดียวที่จะช่วยให้อุตสาหกรรมเหล่านี้บรรลุเป้าหมายคาร์บอนสุทธิเท่ากับศูนย์ รวมถึงยังเป็นเทคโนโลยีที่ราคาประหยัดที่สุดในปัจจุบันสำหรับการผลิตไฮโดรเจนคาร์บอนต่ำอีกด้วย

แรกเริ่มเดิมที โลกของเราสร้างสมดุลจากการปล่อยแก๊สเรือนกระจกตามธรรมชาติด้วยกลไกการดูดซับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยเหล่าพืชพรรณผ่านกระบวนการสังเคราะห์แสง แต่นับจากการปฏิวัติอุตสาหกรรม มนุษย์ก็ขุดเชื้อเพลิงฟอสซิลไม่ว่าจะเป็นถ่านหิน น้ำมัน และแก๊สธรรมชาติมาเผาเพื่อใช้เป็นแหล่งพลังงาน ปล่อยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์สู่ชั้นบรรยากาศในปริมาณมหาศาลจนกลไกดั้งเดิมไม่อาจรับไหว

การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและอุณหภูมิโลกที่เพิ่มสูงขึ้นอย่างต่อเนื่องจากกิจกรรมของมนุษย์ นำไปสู่การเฟ้นหาทางเลือกเพื่อแก้ไขปัญหา บ้างบอกให้เราทุกคนช่วยกันรักษาผืนป่า และปลูกต้นไม้เพื่อให้ช่วยดูดซับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ บ้างเรียกร้องให้เปลี่ยนผ่านการใช้พลังงานจากเชื้อเพลิงฟอสซิลสู่พลังงานหมุนเวียนอย่างลม และแสงอาทิตย์ ขณะที่ทางออกที่เสนอโดยเหล่านวัตกรคือการหาหนทางที่จะ ‘ดักจับและกักเก็บ’ แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยเทคโนโลยี

เทคโนโลยีดักจับและกักเก็บคาร์บอน (carbon capture and storage: CCS) พัฒนาจากภาพร่างสู่กลไกที่ใช้งานได้จริง หน่วยงานชั้นแนวหน้าด้านพลังงานของโลกไม่ว่าจะเป็น องค์การพลังงานระหว่างประเทศ  (International Energy Agency) องค์การพลังงานหมุนเวียนระหว่างประเทศ (International Renewable Energy Agency) และคณะกรรมการระหว่างรัฐบาลว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (Intergovernmental Panel on Climate Change) ต่างระบุการเติบโตอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีดักจับและกักเก็บคาร์บอนไว้เป็นส่วนหนึ่งของฉากทัศน์พลังงานระยะยาวเพื่อที่จะสามารถจำกัดอุณหภูมิโลกไม่ให้เพิ่มขึ้น 1.5 องศาเซลเซียสตามข้อตกลงปารีส

ปฏิเสธไม่ได้ว่าเทคโนโลยีดักจับและกักเก็บคาร์บอนนั้นสำคัญต่อการบรรลุเป้าหมายการปล่อยคาร์บอนสุทธิเท่ากับศูนย์ แต่ปัจจุบันเทคโนโลยีดังกล่าวเผชิญทั้งความท้าทายหลายประการ ทั้งประสิทธิภาพของเทคโนโลยี และต้นทุนที่สูงลิ่ว ตรงกันข้ามกับเทคโนโลยีพลังงานหมุนเวียน และแบตเตอรี่ที่ต้นทุนต่ำลงอย่างต่อเนื่อง นำไปสู่บทบาทใหม่ของเทคโนโลยีดักจับและกักเก็บคาร์บอนที่ถูกตีกรอบจำกัดอยู่ในภาคอุตสาหกรรม ซึ่งยากจะลดการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์

CCS ทำงานอย่างไร

เทคโนโลยีดักจับและกักเก็บคาร์บอนประกอบด้วย 3 ขั้นตอน เริ่มจากการดักจับคาร์บอน ตามมาด้วยการขนส่งคาร์บอนที่ดักจับมาได้ แล้วนำไปกักเก็บไว้ใต้ดิน หรือหาหนทางใช้คาร์บอนเหล่านั้นให้เป็นประโยชน์

วิธีกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ยอดนิยมในปัจจุบัน และมีความเป็นไปได้ที่จะนำไปติดตั้งในโรงไฟฟ้าเชื้อเพลิงฟอสซิลที่มีอยู่เดิมคือ การกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์หลังเผา (post-combustion) ซึ่งเป็นการใช้สารเคมีเพื่อแยกคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากแก๊สปากปล่อง ส่วนวิธีทางเลือกอื่นๆ ก็เช่น เทคโนโลยีก่อนเผา (pre-combustion) ที่จะแปลงเชื้อเพลิงฟอสซิลให้เป็นแก๊สที่มีส่วนผสมระหว่างไฮโดรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ รวมถึงเทคโนโลยีเผาไหม้ด้วยออกซิเจนบริสุทธิ์ (oxy-fuel technology) ซึ่งผลลัพธ์ที่ได้จะเป็นแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์และไอน้ำ โดยที่คาร์บอนไดออกไซด์จะถูกดักจับในภายหลัง

ในทางทฤษฎี เทคโนโลยีดังกล่าวสามารถดักจับคาร์บอนได้มากกว่า 90 เปอร์เซ็นต์ แต่การศึกษาของ Institute for Energy Economics and Financial Analysis (IEEFA) พบว่าในทางปฏิบัติแล้ว เทคโนโลยีดังกล่าวมีประสิทธิภาพในการดักจับไม่ถึง 80 เปอร์เซ็นต์ด้วยซ้ำในตอนนี้ ส่วนอีกหลายโครงการที่อยู่ในระหว่างการพัฒนาก็มีข้อมูลเชิงเทคนิคค่อนข้างจำกัด

เมื่อดักจับคาร์บอนไดออกไซด์สำเร็จ แก๊สก็จะถูกบีบอัดให้กลายสภาพเป็นของเหลวก่อนจะขนส่งผ่านโครงข่ายท่อ เรือ ราง หรือรถบรรทุกเพื่อไปสู่แหล่งกักเก็บคาร์บอนใต้ดินซึ่งเป็นโพรงที่มีความลึกมากกว่าหนึ่งกิโลเมตร เช่น แหล่งน้ำมัน หรือแก๊สธรรมชาติที่ถูกขุดขึ้นมาใช้จนหมดแล้ว หรือโพรงชั้นหินเกลือใต้ดิน

อีกทางเลือกหนึ่งคือการนำคาร์บอนไดออกไซด์ที่กักเก็บได้ไปฉีดเข้าในบ่อน้ำมันเดิมเพื่อให้สามารถผลิตน้ำมันได้เพิ่มมากขึ้น (Enhance Oil Recovery) ทางเลือกนี้ถูกวิพากษ์วิจารณ์ว่าไม่ได้ช่วยลดการปล่อยคาร์บอนสุทธิจริงๆ เพราะเท่ากับว่าเป็นการเพิ่มผลผลิตเชื้อเพลิงฟอสซิล นักวิทยาศาสตร์พยายามค้นหาทางเลือกใหม่ๆ เช่น การนำไปเป็นส่วนผสมของวัสดุเพื่อการก่อสร้าง แต่ก็ยังไม่ประสบความสำเร็จนักในเชิงพาณิชย์

ตัวเลขล่าสุดเมื่อช่วงปลายปีที่ผ่านมา โรงงานดักจับและกักเก็บคาร์บอนเชิงพาณิชย์ทั่วโลกมีอยู่ทั้งหมด 30 แห่ง โดยกระจุกตัวอยู่ในสหรัฐอเมริกา และแคนาดา ซึ่งส่วนใหญ่แล้วเปิดทำการมานาน เพราะมีความต้องการใช้คาร์บอนเหลวสำหรับกระบวนการผลิตน้ำมันเพิ่มเติม รวมถึงต้องแยกแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากแก๊สธรรมชาติเพื่อให้สามารถแปลงเป็นแก๊สธรรมชาติเหลว (Liquefied Natural Gas: LNG) เท่ากับว่า เหตุผลหลักของการใช้เทคโนโลยีดักจับและกักเก็บคาร์บอนที่ผ่านมานั้นเป็นเหตุผลทางธุรกิจเป็นหลัก

โอกาส และความท้าทายของ CCS

แม้ว่าหลากหลายอุตสาหกรรมโดยเฉพาะอุตสาหกรรมเชื้อเพลิงฟอสซิลจะให้ความสนใจต่อเทคโนโลยีดักจับและกักเก็บคาร์บอนอย่างล้นหลาม แต่ปัจจุบันศักยภาพในการกักเก็บคาร์บอนอยู่ที่ 42.6 ล้านตันคาร์บอนเทียบเท่าต่อปี หรือราว 0.2 เปอร์เซ็นต์ของเป้าหมายการลดคาร์บอนภายในปี 2030 เท่านั้น ทั้งที่ภาครัฐและภาคเอกชนมีแผนจะเดินทางพัฒนาโครงการกว่า 300 แห่งทั่วโลก แต่ความเป็นจริงแล้วโครงการกว่าครึ่งหนึ่งกลับถูกยกเลิก หรือชะลอออกไปอย่างไม่มีกำหนด

สาเหตุที่ทำให้โครงการดักจับและกักเก็บคาร์บอนไปไม่ถึงฝั่งฝันก็เพราะความท้าทายสองประการ ประการแรกคือ เทคโนโลยีดังกล่าวใช้เงินลงทุนสูงลิ่ว และประการที่สองคือ เทคโนโลยีดังกล่าวใช้พลังงานมหาศาลเพื่อเดินเครื่อง ในภาวะที่ราคาเชื้อเพลิงมีความผันผวนสูงเฉกเช่นในปัจจุบันก็ยิ่งทำให้ต้นทุนและความเสี่ยงสูงขึ้นไปอีก ขณะที่ทางเลือกในการลดการปล่อยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์อื่นๆ อย่างพลังงานลม และพลังงานแสงอาทิตย์ นับว่ามีความเสี่ยงต่ำกว่า และแนวโน้มราคาลดลงอย่างต่อเนื่อง 

ความฝันของเหล่าอุตสาหกรรมฟอสซิลคือการใช้เทคโนโลยีดักจับและกักเก็บคาร์บอนเพื่อให้สามารถดำเนินธุรกิจเช่นเดิมได้โดยไม่ต้องปรับตัวมากนัก แต่ในทางปฏิบัตินับว่าไม่ง่ายโดยเฉพาะในอุตสาหกรรมโรงไฟฟ้าซึ่งปัจจุบันทั่วโลกมีโรงไฟฟ้าถ่านหินเพียง 4 โรงเท่านั้นที่สามารถทำได้จริง โดยบางโรงไฟฟ้าสามารถดักจับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ได้เพียง 50 เปอร์เซ็นต์เท่านั้น

องค์การพลังงานระหว่างประเทศ (International Energy Agency: IEA) ยังระบุว่า หากอุตสาหกรรมน้ำมันและแก๊สธรรมชาติหวังพึ่งพาแต่เทคโนโลยีดักจับและกักเก็บคาร์บอน โดยไม่ปรับเปลี่ยนวิธีดำเนินธุรกิจ เราจำเป็นต้องเพิ่มกำลังการดักจับคาร์บอนให้สูงถึง 32,000 ล้านตันต่อปี ภายในปี 2050 เพื่อให้บรรลุเป้าหมายการปล่อยคาร์บอนสุทธิเป็นศูนย์ แต่การดักจับคาร์บอนปริมาณมากขนาดนั้นต้องใช้พลังงานรวมกันมากกว่า 26,000 เทราวัตต์ชั่วโมง ซึ่งมากกว่าความต้องการใช้ไฟฟ้าทั้งหมดของโลกในปี 2022 ด้วยซ้ำ

แต่ก็ใช่ว่าเทคโนโลยีดักจับและกักเก็บคาร์บอนไม่มีความสำคัญ เพราะในบางอุตสาหกรรม เช่น ซีเมนต์ เหล็กกล้า และเคมีภัณฑ์ ยังไม่มีทางเลือกคาร์บอนต่ำสำหรับกระบวนการผลิต เทคโนโลยีดังกล่าวจึงนับเป็นตัวเลือกหนึ่งเดียวที่จะช่วยให้อุตสาหกรรมเหล่านี้บรรลุเป้าหมายคาร์บอนสุทธิเท่ากับศูนย์ รวมถึงยังเป็นทางเลือกที่ราคาประหยัดที่สุดในปัจจุบันสำหรับการผลิตไฮโดรเจนคาร์บอนต่ำอีกด้วย

คงไม่ผิดนักหากจะสรุปว่าเทคโนโลยีดักจับและกักเก็บคาร์บอนเป็นองค์ประกอบที่สำคัญในการเปลี่ยนผ่านสู่เศรษฐกิจคาร์บอนต่ำ แต่เทคโนโลยีดังกล่าวก็ไม่ใช่ ‘กระสุนวิเศษ’ ที่จะใช้แก้ไขได้ทุกปัญหาอย่างที่หลายคนคาดหวัง

CCS กับประเทศไทย

หันกลับมาที่ประเทศไทย หนึ่งในหัวเรือใหญ่ที่ผลักดันเทคโนโลยีดักจับและกักเก็บแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์คือกลุ่ม ปตท. รัฐวิสาหกิจด้านพลังงานขนาดยักษ์ของไทยที่หวังจะใช้ CCS Hub Model เพื่อบรรลุเป้าหมายเป็นกลางทางคาร์บอนและการปล่อยคาร์บอนสุทธิเท่ากับศูนย์ ส่วนฟากฝั่งภาครัฐเองก็มีการตั้งคณะอนุกรรมการการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศด้านการขับเคลื่อนการลดก๊าซเรือนกระจกจากการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีเพื่อการดักจับ การใช้ประโยชน์และการกักเก็บคาร์บอนของประเทศในการขับเคลื่อน

ส่วนโครงการดักจับและกักเก็บคาร์บอนที่นับเป็น ‘เรือธง’ ของไทยคือ โครงการแหล่งแก๊สธรรมชาติอาทิตย์ในอ่าวไทย ซึ่งเริ่มศึกษาความเป็นไปได้ตั้งแต่ปี 2564 และปัจจุบันการออกแบบด้านวิศวกรรม (FEED) ก็ดำเนินการแล้วเสร็จ โดยบริษัท ปตท.สผ. คาดว่าจะสามารถใช้งานได้จริงในปี 2570 โครงการดังกล่าวนำไปสู่สองคำถามคือการลงทุนเช่นนี้คุ้มค่าหรือไม่ และใครจะต้องแบกรับต้นทุน

ต้นทุนของการดักจับและกักเก็บคาร์บอนนั้นผันแปรไปตามแหล่งคาร์บอน ในกระบวนการทางอุตสาหกรรมซึ่งผลลัพธ์ที่ได้จะเป็นแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์เข้มข้น เช่น โรงแยกแก๊ส ต้นทุนจะอยู่ที่ 15-25 ดอลลาร์สหรัฐต่อตันคาร์บอน ส่วนกรณีที่แก๊สจากกระบวนการเผาไหม้ไม่ได้มีความเข้มข้นของคาร์บอนสูงมากนัก เช่น โรงไฟฟ้า หรือการผลิตปูนซีเมนต์ ต้นทุนจะอยู่ที่ราว 40-120 ดอลลาร์สหรัฐต่อตันคาร์บอน ตัวเลขดังกล่าวนับว่าสูงลิ่วจนชวนให้คิดต่อว่าเรามีทางเลือกอื่นหรือไม่ที่ต้นทุนต่ำกว่าในการลงทุนเพื่อบรรลุเป้าหมายการปล่อยคาร์บอนสุทธิเท่ากับศูนย์

ส่วนผู้ที่ต้องแบกรับต้นทุนนั้น ผู้เขียนไม่มีปัญหาหากผู้ผลิตเอกชนจะเป็นผู้แบกรับไว้ทั้งหมด แต่หากรัฐจะเข้าไปให้เงินสนับสนุนก็อาจต้องย้อนกลับไปคำถามข้อแรกว่ามีทางเลือกอื่นหรือไม่ที่สามารถลดการปล่อยคาร์บอนในต้นทุนที่ประหยัดกว่า อย่างไรก็ตาม หากพิจารณาโครงสร้างพลังงานไฟฟ้าของไทยในปัจจุบันที่ผู้ผลิตเอกชนสามารถส่งผ่านต้นทุนพลังงานมายังผู้บริโภคได้ไม่ยากก็อาจกลายเป็นว่าค่าใช้จ่ายทั้งหมดจะมาจากกระเป๋าของประชาชน

เมื่อพิจารณาโครงสร้างไฟฟ้าของไทยที่พึ่งพาแก๊สธรรมชาติเป็นหลักจนทำให้ค่าไฟสูงลิ่วในช่วงที่เกิดความขัดแย้งระหว่างรัสเซีย และยูเครน ทำให้ผู้เขียนอดไม่ได้ที่จะตั้งคำถามว่าก่อนที่จะมุ่งมั่นเดินหน้าพัฒนาเทคโนโลยีดักจับและกักเก็บแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ เราได้มองทางเลือกอื่นๆ อย่างถี่ถ้วนแล้วหรือยัง

บทความนี้เผยแพร่ครั้งแรกผ่านเว็บไซต์ Thairath Online ในชื่อว่า เทคโนโลยีดักจับและกักเก็บคาร์บอน ทางออกของวิกฤติภูมิอากาศ?

เอกสารประกอบการเขียน

• A new era for CCUS
• How carbon capture technologies support the power transition
• Carbon capture and storage hopes are pipe dreams, for now
• Why the Cost of Carbon Capture and Storage Remains Persistently High
• What is carbon capture, usage and storage (CCUS) and what role can it play in tackling climate change?