มนุษย์ทั่วโลกในปัจจุบันมีส่วนเกี่ยวข้องกับการปล่อยของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ และแน่นอน ไม่ต้องสงสัยเลยว่าการที่สภาพอากาศเปลี่ยนแปลง ทำให้นึกถึงต้นเหตุและคาดเดาผลที่จะเกิดขึ้นนั้นได้ การเปลี่ยนแปลงของธรรมชาติและวัฎจักรต่างๆ ของโลก นำไปสู่สภาวะที่มนุษย์ไม่สามารถดำรงอยู่ได้ ซึ่งแนวความคิดที่มนุษย์เป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศก็ได้รับการยอมรับ ด้วยเหตุผลนี้ ทำให้นักวิทยาศาสตร์คิดหาทางลดการเกิด ก๊าซเรือนกระจก หรือ Greenhouse gas (GHG) จากมนุษย์

ภาพที่ 1 ภาพประกอบบทความเกี่ยวกับการจราจรบนท้องถนน
ที่มา https://pixabay.com

         ทางเลือกที่ดีคือการคิดหาเชื้อเพลิงใหม่ที่ไม่ผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ เช่นเดียวกับเชื้อเพลิงฟอสซิล เชื้อเพลิงชีวภาพ เช่น Cellulosic ซึ่งสามารถผลิตเอทานอลจาก ข้าวโพด และ switch grass แต่ก็ยังมีการปล่อยก๊าซคาร์บอนไซด์ แต่ในปริมาณที่น้อยกว่าถึง 85% ของการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล ส่วนเชื้อเพลิงไฮโดรเจนของรถยนต์จะไม่มีการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ สิ่งที่เหลือจากการเผาไหม้จะได้ น้ำ กับ กระแสไฟฟ้า เหมือนกับการผลิตกระแสไฟฟ้าด้วยลม หรือ กระแสไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งไม่มีการปล่อยมลภาวะ

         ปัญหาที่เกิดขึ้น ณ ปัจจุบัน คือ เทคโนโลยีดังกล่าวยังอยู่ในส่วนของการศึกษาวิจัย ทำให้นักวิจัยมักพบปัญหาในเรื่องของต้นทุนและสัดส่วนของพลังงานสุทธิ (พลังงานสุทธิ คือ การเปรียบเทียบพลังงานขาเข้า กับ พลังงานขาออก ) ซึ่งทำให้พบว่าใช้พลังงานน้ำมันดีกว่าการเปลี่ยนไปใช้พลังงานทางเลือก นี่เป็นปัญหาสำคัญ เพราะทั่วโลกมักใช้น้ำมันเป็นพลังงานหลัก เช่น ใช้เครื่องบินในการเดินทาง ใช้รถบรรทุกในการขนส่งอาหาร และการผลิตพลังงานไฟฟ้า ซึ่งทำให้การใช้น้ำมันเป็นพลังงานหลักของเศรษฐกิจโลก เกิดเป็นคำถามที่น่าสนใจ ถ้าเรายังจำเป็นต้องใช้น้ำมันซึ่งยังปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์อยู่ ทำไมเราไม่ดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เราปล่อยออกมา 

          ซึ่งความจริงแล้ว นักวิจัยก็มองเห็นปัญหาดังกล่าว ศาสตราจารย์ Chris Jones สถาบันGeorgia Institute of Technology (Georgia Tech) และ ทีมงาน ได้ประดิษฐ์ วัสดุที่เรียกว่า hyperbranched aminosilica (HAS) ซึ่งสามารถดักจับ และกักเก็บก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ Hyperbranched Aminosilica ดังนั้น ทำให้ท่อไอเสียรถยนต์ จะต้องบรรจุ hyperbranched aminosilica (HAS) ในอนาคตอันใกล้นี้ แต่ Dr. Chris Jones บอกว่า เขาและทีมงานไม่ได้คิดเช่นนั้น เขาและทีมงานมองไปที่ แหล่งผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ขนาดใหญ่ คือ โรงผลิตกระแสไฟฟ้า 

         คุณมักคิดว่าพลังงานกระแสไฟฟ้า เป็นพลังงานสะอาด แต่ถ้าคุณพิจารณาถึงแหล่งที่มาของพลังงานไฟฟ้า ตั้งแต่การขนส่ง จะพบว่าการผลิตไฟฟ้ามีการใช้จาก แหล่งพลังงานอื่น ในสหรัฐอเมริกา พลังงานหลักที่ใช้ผลิตกระแสไฟฟ้า 50% จะเป็นถ่านหิน การผลิตกระแสไฟฟ้าทั่วโลกที่ใช้พลังงานจากเชื่อเพลิงฟอลซิลทำให้มีการปล่อย ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ คิดเป็น 26% ของการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ทั่วโลก ส่วนในภาคการขนส่ง (คิดจาก เครื่องบิน และยานพาหนะอื่นๆ) เป็น 13% ของการปล่อย ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ทั่วโลก

         Jones ได้เล็งเห็นความสำคัญของการกำจัดกลุ่มควัน HAS สามารถดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ นักวิจัยของสถาบัน Georgia Tech ได้ใช้ พันธะโควาเลนต์ (การที่ 2 อะตอมสร้างพันธะโดยใช้อิเล็กทรอนต์ร่วมกัน) ซึ่งเชื่อมหมู่ amines ของ nitrogen-based ของสารผสมอินทรีย์ ด้วย silica (quartz) ได้ผลลัพธ์เป็น aminosilica มีลักษณะเป็นผง ดูแล้วมีลักษณะขาวเหมือนทราย ภายในสสารจะประกอบ จำนวนของกิ่งก้านของคาร์บอนคล้ายต้นไม้ของพันธะ มีการแตกกิ่งก้านสาขาออกไปหลายแขนง ที่มีชื่อเรียกว่า hyperbranched ที่ปลายสุดของกิ่งก้านจะมีหน้าที่ดักจับ CO₂

          เมื่อ HAS รวมตัวกับทรายจะได้สารเคมีที่เป็นสารผสมสามารถกักเก็บและบรรจุ CO₂ เมื่อกลุ่มควันเคลื่อนผ่านสารดังกล่าว สารผสม HAS ไม่เพียงแต่ดักจับ CO₂ ได้อย่างเดียว แต่ยังสามารถปล่อย CO₂ ที่กักเก็บไว้ หรือ บรรจุ ออกมาในรูป ก๊าซ หรือ ของเหลว โดยเรียกกระบวนการนี้ว่า carbon sequestration (กระบวนการแยกคาร์บอน) กระบวนการนี้มีประโยชน์อย่างยิ่ง เพราะ ไม่เพียงแต่ลดการปล่อย CO₂ แต่ยังสามารถนำ CO₂ ที่กักเก็บไว้กลับมาใช้ใหม่ ในรูปของอาหารเลี้ยง เชื้อเพลิงชีวภาพ ตัวอย่างจากบริษัทหนึ่งใน Louisiana ใช้ CO₂ ที่ดักจับได้มาเป็นอาหารเลี้ยงสาหร่าย

         กระบวนการ carbon sequestration โดยใช้ Hyperbranched aminosilica จะมีข้อดีกว่ากระบวนการอื่น คือ มันสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้อีก โดยนักวิจัย Georgia Tech ทดสอบ 1 ตัวอย่างได้ทั้งหมด 12 ครั้ง และพบว่าความสามารถในการดูดซับ CO₂ ไม่ลดลง และความชื้น ไม่มีผลกระทบกับวัสดุดังกล่าว ทำให้สามารถใช้ไอน้ำในการเปลี่ยนรูป CO₂ ให้เป็น flue gases ซึ่งมีการใช้พลังงานขาเข้าต่ำ คือ ต้องการพลังงานความร้อนที่ปลดปล่อย CO₂ เท่านั้น

        แต่งานที่ท้าทายอย่างยิ่งสำหรับงานวิจัยนี้อย่างหนึ่ง คือ ปฏิกิริยา CO₂/amine ที่รวม carbon dioxide เข้าสู่กิ่งก้านของสารประกอบ carbon ต้องใช้ความร้อน แต่ว่านักวิจัยค้นพบว่า aminosilica จับ CO₂ ได้ดีที่สุดในอุณหภูมิต่ำจึงจะเกิดการรวมตัวของ CO₂ ดังนั้น เขาจึงต้องคำนวณว่าทำอย่างไร จะสามารถลดอุณหภูมิ เพื่อให้สามารถเกิดการจับ CO₂ ส่วนปัญหาด้านอื่นจะเป็น ในเรื่องของการพัฒนาจาก สารผสม ซึ่งต้องสามารถบรรจุกลุ่มควันภายในตัวมัน และ ต้องสามารถเคลื่อนย้ายชิ้นส่วนที่บรรจุกลุ่มควันได้ 

        แม้ว่า HAS ยังไม่ได้ถูกพัฒนาจนใช้ได้กับท่อไอเสีย แต่ถ้านักวิจัย Georgia Tech สามารถลดการปล่อย CO₂ จากการผลิตพลังงาน ก็เป็นทางเลือกหนึ่งที่ทำให้เราลดปัญหา greenhouses gas ได้

แหล่งที่มา

Can we make tailpipes that capture CO2?.สืบค้นเมื่อวันที่ 25 กรกฎาคม 2560.จาก http://auto.howstuffworks.com/tailpipe-capture-co2.htm.