“Biogas”ก๊าซชีวภาพ แปลงของเสียให้เป็นพลังงาน

Biogas : Converting Waste to Energy

“….ก๊าซชีวภาพ Biogas สามารถทำความสะอาด และยกระดับคุณภาพให้เข้าสู่มาตรฐานก๊าซธรรมชาติได้ เมื่อกลายเป็นไบโอมีเทน Bio-Methane …”

ก๊าซชีวภาพ Biogas คือ ส่วนผสมของก๊าซ Mixture of Gases ซึ่งประกอบด้วยก๊าซมีเทน Methane : CH₄ คาร์บอนไดออกไซด์ Carbon Dioxide : CO₂ และไฮโดรเจนซัลไฟด์ Hydrogen Sulphide : H₂S โดยส่วนใหญ่ผลิตขึ้นจากวัตถุดิบตั้งต้นที่เป็นอินทรีย์สารชีวมวล Biomass เช่น ของเสียจากการเกษตร Agricultural Waste, มูลสัตว์ Manure, ของเสียจากชุมชน Municipal Waste, วัสดุจากพืช Plant Material, สิ่งปฏิกูล Sewage, ขยะสีเขียว Green Waste, น้ำเสีย Wastewater และเศษอาหาร Food Waste .. พวกมัน ถือเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy Source ที่ยั่งยืน ..

ก๊าซชีวภาพ Biogas ผลิตขึ้นด้วยกระบวนการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน Anaerobic Digestion กับสิ่งมีชีวิต หรือจุลินทรีย์ที่ไม่ใช้ออกซิเจน Anaerobic Organisms หรือมีทาโนเจนภายในถังหมักแบบไม่ใช้ออกซิเจน Methanogen Inside an Anaerobic Digester, เครื่องย่อยสลายทางชีวภาพ Biodigester หรือเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ Bioreactor เป็นต้น ..

ทั้งนี้ ส่วนประกอบหลักของก๊าซชีวภาพ Biogas ได้แก่ ก๊าซมีเทน Methane : CH₄ และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ Carbon Dioxide : CO₂ เป็นหลัก และอาจมีไฮโดรเจนซัลไฟด์ Hydrogen Sulphide : H₂S, ความชื้น Moisture และไซลอกเซน Siloxanes : H(OSiH₂)_nOH and (OSiH₂)_n ในปริมาณเล็กน้อย .. ก๊าซมีเทน Methane : CH₄ ไฮโดรเจน Hydrogen : H₂ และคาร์บอนมอนอกไซด์ Carbon Monoxide : CO สามารถเผาไหม้ หรือออกซิไดซ์ด้วยออกซิเจน .. การปล่อยคายพลังงานจากการเผาไหม้พวกมันนี้ ทำให้ก๊าซชีวภาพ Biogas สามารถใช้เป็นเชื้อเพลิง Fuels ได้ รวมทั้งสามารถใช้งานในเซลล์เชื้อเพลิง Fuel Cells และเพื่อให้ความร้อน Heating Purpose เช่น การปรุงอาหาร เป็นต้น .. นอกจากนี้ ยังสามารถใช้ในเครื่องยนต์ที่ใช้แก๊ส Gas Engine เพื่อเปลี่ยนพลังงานในแก๊สให้เป็นกำลังไฟฟ้า และความร้อน Electricity & Heat ได้อย่างยอดเยี่ยม ..

นอกจากนี้ ก๊าซชีวภาพ Biogas สามารถบีบอัดได้ หลังจากกำจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ Carbon Dioxide : CO₂ และไฮโดรเจนซัลไฟด์ Hydrogen Sulphide : H₂S ออกไปแล้ว เช่นเดียวกับก๊าซธรรมชาติที่ถูกบีบอัดเป็น Compressed Natural Gas : CNG และนำไปใช้ในการขับเคลื่อนยานยนต์ ตัวอย่างเช่น ในสหราชอาณาจักร ก๊าซชีวภาพ คาดว่าจะมีศักยภาพในการทดแทนเชื้อเพลิงรถยนต์ประมาณ 17% .. พวกมัน มีคุณสมบัติสำหรับการส่งเสริมอย่างสำคัญเพื่อเร่งการใช้พลังงานหมุนเวียน Renewable Energy ในบางส่วนของโลก ..

ก๊าซชีวภาพ Biogas สามารถทำความสะอาด และยกระดับคุณภาพให้เข้าสู่มาตรฐานก๊าซธรรมชาติได้ เมื่อกลายเป็นไบโอมีเทน Bio-Methane .. ก๊าซชีวภาพ Biogas ถือเป็นทรัพยากรที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ เนื่องจากวงจรการผลิต และการใช้งานเป็นไปอย่างหมุนเวียนต่อเนื่อง และไม่ก่อให้เกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สุทธิ No Net Carbon Dioxide .. เมื่อพืชพันธุ์สารอินทรีย์เติบโตขึ้น มันจะถูกดัดแปลง และนำไปใช้เป็นแหล่งพลังงาน จากนั้น พวกมันจะถูกปลูก ดูดซับ CO₂ และงอกงามเติบโตขึ้นใหม่เป็นวงจรหมุนเวียนซ้ำซากอย่างต่อเนื่อง .. จากมุมมองของคาร์บอน Carbon Perspective นั้น ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ Carbon Dioxide : CO₂ จำนวนมากถูกดูดซับจากชั้นบรรยากาศเพื่อการเจริญเติบโตของทรัพยากรชีวภาพหลักตามที่ปล่อยคายออกมาด้วยปริมาณไม่ต่างกันเมื่อวัสดุเหล่านี้ถูกเปลี่ยนให้เป็นพลังงานในท้ายที่สุด ..

การผลิตก๊าซชีวภาพ Biogas Production สำหรับความร้อน Heat และกำลังไฟฟ้า Electricity รวมทั้งก๊าซหมุนเวียน และการขนส่ง Renewable Gas & Transport ..

ก๊าซชีวภาพ Biogas ส่วนใหญ่ผลิตขึ้นจากสิ่งตกค้าง และผลพลอยได้ประเภทต่าง ๆ ได้แก่ ของเสียที่ย่อยสลายได้ เช่น สารอินทรีย์ชีวมวล Biomass จากขยะมูลฝอยในชุมชน Organic Fraction from Municipal Solid Waste, ผลพลอยได้ และของเสียจากอุตสาหกรรม Industrial By-Products & Wastes เช่น อุตสาหกรรมอาหาร และเครื่องดื่ม Food & Beverage Industry, ผลพลอยได้ทางการเกษตร Agricultural By – Products เช่น มูลสัตว์ Manure, ฟาง Straw  และรวมถึงน้ำเสีย Wastewater, กากตะกอนน้ำเสีย Sewage Sludge และน้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรม Industrial Wastewaters เป็นต้น .. ในบางประเทศ ก๊าซชีวภาพ Biogas ถูกผลิตขึ้นจากวัตถุดิบชีวมวลที่ปลูกอย่างตั้งใจ Purposely Grown Biomass Feedstock เช่น ข้าวโพด หรือพืชคลุมดิน ซึ่งทำให้สามารถเก็บเกี่ยวพืชผลปริมาณมากในพื้นที่เพาะปลูกทางการเกษตรได้ ..

ก๊าซชีวภาพ Biogas สามารถนำมาใช้ในท้องถิ่น เพื่อให้ความร้อน Heating หรือความร้อนร่วม Combined Heat และการผลิตกำลังไฟฟ้า Power Production .. อีกทางเลือกหนึ่ง คือ ผู้ผลิตพลังงาน Energy Producers สามารถปรับแต่งก๊าซชีวภาพให้เป็นไบโอมีเทน Biogas to Biomethane ตามที่ผู้ใช้ปลายทางต้องการได้ .. การปรับแต่งนี้ รวมถึงการกำจัดสิ่งเจือปน และคาร์บอนไดออกไซด์ Carbon Dioxide : CO₂ ออกจากก๊าซเชื้อเพลิงที่ต้องการ .. ความพยายามที่ยิ่งใหญ่ที่สุด คือ การกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ Carbon Dioxide : CO₂ เนื่องจากมีความเข้มข้นสูง โดยทั่วไป คือ 30-40% ..

เทคโนโลยีที่ใช้บ่อยที่สุดสำหรับการทำความสะอาดแก๊สเชื้อเพลิงเหล่านี้ ได้แก่ การแยกเมมเบรน Membrane Separation, การใช้น้ำ Water หรือเครื่องขัดด้วยสารเคมี Chemical Scrubbers และการดูดซับการแกว่งด้วยแรงดัน Pressure Swing Absorption : PSA .. เมื่อคาร์บอนไดออกไซด์ Carbon Dioxide : CO₂ ถูกกำจัดออก ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายจะเรียกว่าไบโอมีเทน Biomethane ซึ่งพวกมันจะมีคุณสมบัติคล้ายกับก๊าซธรรมชาติ Natural Gas ทำให้สามารถใช้ทดแทนก๊าซธรรมชาติ Natural Gas ได้โดยตรง ด้วยการใช้โครงสร้างพื้นฐาน และเทคโนโลยีการใช้ประโยชน์ที่มีอยู่เดิม .. ทั้งนี้ ไบโอมีเทน Biomethane สามารถฉีดอัดเข้าไปในโครงข่ายระบบท่อ Gas Grid หรือส่งจ่ายให้กับลูกค้าได้โดยตรง เช่น สถานีบริการเชื้อเพลิงในท้องถิ่น Local Fuel Stations ทั้งยังเป็นการเพิ่มส่วนแบ่งก๊าซสีเขียว Green Gas ที่จำหน่ายให้กับลูกค้า ขึ้นอยู่กับข้อบังคับท้องถิ่น .. ไบโอมีเทน Biomethane อาจต้องเติมโพรเพน Propane : C₃H₈ เพื่อปรับค่าความร้อน และกลิ่น เมื่อฉีดอัดเข้าไปในโครงข่ายระบบท่อ Gas Grid ..

หลังจากกระบวนการหมักย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน Anaerobic Digestion : AD Process มวลชีวภาพ สารอาหาร และน้ำที่ไม่สามารถย่อยสลายได้ ยังคงให้ผลพลอยได้ที่ไม่ใช่ก๊าซ .. ในกรณีส่วนใหญ่จะเป็นของเหลว อย่างไรก็ตาม ตัวอย่างเช่น หลังจากผ่านกระบวนการย่อยแบบแห้ง หรือการหมุนเหวี่ยงแล้ว จะมีการผลิตสารย่อยที่เป็นของแข็ง สารย่อยเหล่านี้ ไม่ว่าจะเป็นของเหลว หรือของแข็ง จะถูกนำมาใช้เป็นปุ๋ย และนำไปใช้บนที่ดินในแนวทางเศรษฐกิจหมุนเวียน Circular Economy Approach .. เพื่อเปิดใช้งานสิ่งนี้ เครื่องย่อยสลาย Anaerobic Digesters ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดด้านคุณภาพบางประการ เช่น ปริมาณโลหะหนัก ซึ่งได้รับอิทธิพลหลักมาจากคุณภาพของวัตถุดิบ Feedstock Quality ..

ประการสุดท้าย โรงไฟฟ้าก๊าซชีวภาพ Biogas Plants สามารถมอบความอเนกประสงค์ และความยืดหยุ่นให้กับระบบพลังงาน ด้วยการใช้งานได้หลากหลาย การผลิตความร้อน และกำลังไฟฟ้า ตลอดจนไบโอมีเทน Biomethane สามารถจัดเก็บไว้ใช้งานในภายหลัง หรือได้รับการปรับแต่งให้เหมาะสมต่อการใช้งาน .. นอกจากนี้ CO₂ ที่แยกออกมาระหว่างการยกระดับก๊าซชีวภาพ ยังถูกมองว่าเป็นผลิตภัณฑ์อื่น และใช้เป็นปุ๋ย CO₂ ในพืชสวน หรือในอนาคตสำหรับแนวคิดเกี่ยวกับกระบวนการสังเคราะห์ก๊าซมีเทน Methane : CH₄ ด้วยการใช้ CO₂ และไฮโดรเจน Hydrogen : H₂ ในการผลิต หรือที่เรียกว่า กระบวน Methanation & Power-to-Gas Concepts เช่น การใช้พวกมันเป็นวัตถุดิบในการผลิตไฮโดรเจนหมุนเวียน Renewable Hydrogen : H₂ และพลังงานหมุนเวียนรูปแบบผลิตภัณฑ์อื่น ๆ ต่อไปได้ เป็นต้น ..

ในชุมชนเกษตรกรนั้น การนำขยะอินทรีย์เหลือทิ้ง ขยะเปียก ของเสียของมนุษย์ และมูลสัตว์ มูลปุ๋ยคอก มาใช้เป็นวัตถุดิบตั้งต้น Manure as a Feedstocks ในโรงงานก๊าซชีวภาพ Biogas Plant นั้น สามารถหลีกเลี่ยงการปล่อยก๊าซมีเทนจากการฝังกลบ หรือหลุมที่เก็บมูลสัตว์ได้เป็นอย่างดี ..

โรงงานก๊าซชีวภาพ Biogas Plants มีศักยภาพสูงในการลดการปล่อยมลพิษ .. นอกจากก๊าซชีวภาพ Biogas หรือไบโอมีเทน Biomethane จะเข้ามาทดแทนก๊าซเชื้อเพลิงฟอสซิลได้โดยตรงในอุตสาหกรรม หรือในหน่วยความร้อนและพลังงานร่วม Combined Heat & Power : CHP Units แล้ว ไบโอมีเทน Biomethane ยังเข้ามาแทนที่เชื้อเพลิงฟอสซิล Fossil Fuels ในภาคการขนส่งอีกด้วย ..

การบริหารจัดการของเสีย Waste Management ซึ่งผนวกรวมโรงไฟฟ้าก๊าซชีวภาพ Biogas Plants ไว้ในระบบการจัดการของเสีย Waste Management System ด้วยนั้น ทำให้เกิดการคัดแยกขยะอินทรีย์ ลดการเผาขยะ และลดการฝังกลบโดยตรง ..

การจัดการต่อวัตถุดิบตั้งต้นเป็นการเฉพาะ Treatment of Specific Feedstocks สามารถลดการปล่อยก๊าซมีเทน Methane : CH₄ ซึ่งถือเป็นก๊าซเรือนกระจก Green House Gas : GHG รุนแรงออกสู่บรรยากาศโดยตรงที่มีศักยภาพสูงได้อย่างยอดเยี่ยม .. การบำบัดจัดการ และหมักมูลสัตว์ในโรงงานก๊าซชีวภาพ Treating Manure in a Biogas Plant สามารถหลีกเลี่ยงการปล่อยก๊าซมีเทนจากการจัดเก็บมูลสัตว์ และหลุมฝังกลบ .. การบำบัดของเสียอินทรีย์ และการจัดเก็บก๊าซมีเทน Methane : CH₄ Storage ไว้ใช้งาน หรือใช้งานในภายหลังในโรงงานก๊าซชีวภาพ แทนที่จะส่งของเสียเหล่านี้ไปยังหลุมฝังกลบ หรือการเผาตรง ซึ่งถือเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมอย่างยิ่ง ..

ดังนั้น การนำก๊าซชีวภาพที่เป็นก๊าซมีเทน Methane : CH₄ มาเผาไหม้ผลิตพลังงานแทนที่จะปล่อยก๊าซมีเทน Methane : CH₄ สู่ชั้นบรรยากาศ จะสามารถลดการปล่อยมลพิษทางอากาศได้มากกว่า หมายถึงการเผาไหม้ไบโอมีเทน Biomethane หรือที่เรียกกันว่า Renewable Natural Gas ในเครื่องยนต์สันดาปภายใน Internal Combustion Engines : ICEs นั้น ปล่อยมลพิษทางอากาศในท้องถิ่นน้อยกว่าเชื้อเพลิงฟอสซิล Fossil Fuels และน้อยกว่ากองขยะเหลือทิ้งในชุมชนอย่างมากอีกด้วย ..

การจัดการสารอาหาร Nutrient Management คือ ส่วนสำคัญของแนวคิดเรื่องก๊าซชีวภาพ Biogas Concepts การปล่อยไนโตรเจน Nitrogen และฟอสฟอรัส Phosphorous สู่แหล่งน้ำใต้ดิน หรือแหล่งน้ำผิวดิน สามารถลดลงได้ด้วยการปฏิบัติที่ดีในการจัดการกับการย่อยสลาย Digestate Handling ซึ่งจะช่วยลดยูโทรฟิเคชัน Reducing Eutrophication ได้ .. การย่อยสลายเป็นปุ๋ยชีวภาพ แทนที่ปุ๋ยจากซากดึกดำบรรพ์ อินทรียวัตถุที่เสถียรจะถูกส่งกลับคืนสู่ดิน ซึ่งสามารถทำหน้าที่เป็นตัวจัดเก็บคาร์บอน ..

เพื่อรับประกันว่า โรงงานก๊าซชีวภาพ Biogas Plants จะมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมในเชิงบวก จึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องแน่ใจว่ามีการปล่อยสารระเหยออกจากกระบวนการน้อยที่สุด .. ในระหว่างการเผาไหม้ เช่น NO_X ควรต้องจัดการ และควบคุมให้มีการปล่อยคายสู่สิ่งแวดล้อมน้อยที่สุดไปพร้อมด้วย .. มาตรการเหล่านี้ กลายเป็นความจำเป็น ซึ่งจะทำให้โรงงานก๊าซชีวภาพ Biogas Plant สามารถหลีกเลี่ยงการปล่อยก๊าซมีเทนจากการฝังกลบ หรือที่เก็บมูลสัตว์สู่บรรยากาศโดยตรงได้เป็นอย่างดี .. ทั้งนี้ การผลิตก๊าซชีวภาพ Biogas Production จากโรงงานก๊าซชีวภาพ Biogas Plant ในท้องถิ่น และชุมชนเกษตรกรเหล่านี้นั้น จึงสำคัญยิ่งสำหรับการผลิตความร้อน Heat, ไฟฟ้า Electricity ก๊าซหมุนเวียน และการขนส่ง Renewable Gas & Transport รวมทั้งลดการปล่อยมลพิษออกไปสู่สิ่งแวดล้อมไปพร้อมด้วยเช่นกัน ..

การผลิตก๊าซชีวภาพ Biogas Production สร้างโอกาสมากมาย และเป็นเทคโนโลยีที่สมบูรณ์ซึ่งสามารถนำไปใช้กับวัตถุดิบตั้งต้นได้หลากหลาย .. ก๊าซชีวภาพ Biogas สามารถเชื่อมโยงกับภาคการเกษตร Agriculture และการแปรรูปอาหาร Food Processing หรือการบำบัดน้ำเสีย Wastewater Treatment ได้อย่างมีประสิทธิภาพ .. ไม่เพียงแต่มีส่วนช่วยในการจัดหาพลังงาน Energy Provision แต่ยังจัดการกับความท้าทายด้านสิ่งแวดล้อมได้อย่างมีประสิทธิภาพ เช่น การบำบัดของเสีย Waste Treatment, การจัดการสารอาหาร Nutrient Management และการลดการปล่อยมลพิษ Emission Reduction นอกจากนี้ ยังสนับสนุนการพัฒนาชนบท Supports Rural Development ไปพร้อมด้วย ..

แนวโน้มล่าสุดได้รับการผลักดันให้เกิดโครงข่ายระบบท่อส่งก๊าซสีเขียว Greening Gas Grids และเป็นผลให้เพิ่มการผลิตไบโอมีเทน Biomethane Production ในโรงงานก๊าซชีวภาพ Biogas Plants .. ตัวอย่างจากสวีเดนแสดงให้เห็นว่า ไบโอมีเทน Biomethane สามารถแสดงบทบาทสำคัญยิ่งในภาคการขนส่งสำหรับยานพาหนะทั้งงานเบา และสำหรับงานหนัก Light & Heavy-Duty Vehicles ได้อย่างยอดเยี่ยม ..

ก๊าซชีวภาพ Biogas เปลี่ยนของเสียเป็นพลังงานสะอาด Turning Waste into Clean Energy ..

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การผลิตก๊าซชีวภาพ Biogas Production จากของเสีย Waste เพิ่มขึ้นอย่างมาก .. สิ่งนี้สามารถเห็นได้จากการก่อสร้างโรงงานก๊าซชีวภาพอย่างรวดเร็ว Rapid Construction of Biogas Plants โดยเฉพาะในยุโรป .. การผลิตก๊าซชีวภาพของโลก ในทศวรรษที่ผ่านมา สูงถึง 17.2 Kilotons of Oil Equivalent : Ktoe ต่อปี ซึ่งเทียบเท่ากับน้ำมันหลายล้านตันต่อปี และยุโรปเพียงภูมิภาคเดียวผลิตได้ 60% ของจำนวนนี้ คือ ประมาณ 10.5 Ktoe ต่อปี ..

ในปี 2556 การผลิตของสหภาพยุโรปเพิ่มขึ้นเป็น 13.4 Ktoe ต่อปี นั่นคือสูงขึ้น 27.6% .. ทั้งนี้ ปริมาณการผลิตก๊าซชีวภาพจากของเสียในยุโรป เพิ่มสูงขึ้นอีกอย่างต่อเนื่องเป็น 33.0 Ktoe ต่อปี ในปี 2564 ที่ผ่านมาด้วย .. ประเทศในยุโรปหลายประเทศ คือ ตัวอย่างที่ยอดเยี่ยมในการเผชิญกับปัญหาใหญ่หลวงที่เกี่ยวข้องกับการจัดการกับขยะอินทรีย์ส่วนเกินปริมาณมหาศาลจากอุตสาหกรรม เกษตรกรรม และครัวเรือน .. โรงงานก๊าซชีวภาพ และด้วยกระบวนการย่อยสลายโดยวิธีไม่ใช้ออกซิเจน Anaerobic Digestion : AD นั้น นอกจากจะได้มาซึ่งแหล่งพลังงานที่เป็นก๊าซชีวภาพ Biogas และเชื้อเพลิงชีวภาพ Biofuels รูปแบบต่าง ๆ แล้ว ยังสามารถนำไปสู่การลดของเสียให้เหลือน้อยที่สุด โดยการกำจัดการสะสมของของเสียที่เป็นอันตราย และถาวร ในขณะเดียวกันก็ลดค่าใช้จ่ายสำหรับการกำจัดของเสียลงได้อีกอย่างมากไปพร้อมด้วย ..

กากของเสียที่ใช้มากที่สุด The Most Utilized Residues สำหรับการผลิตก๊าซชีวภาพ Biogas Production พบในมูลสัตว์ Animal Manure, ของเหลือจากการเกษตร Agriculture Residues และของเสียขยะอินทรีย์ General Organic Wastes ทั่วไปจากอาหารทั้งที่มาจากพืช และสัตว์, ขยะอินทรีย์เหลือทิ้งในชุมชน Organic Fractions of Municipal Waste, กากตะกอนน้ำเสีย Sewage Sludge และกากพืชพลังงานที่เหลือทิ้งจากการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ Biofuels เช่น อ้อย Sugar Cane และข้าวฟ่าง Sorghum .. สิ่งเหล่านี้ สามารถจำแนกวัตถุดิบตั้งต้นตามเกณฑ์ต่าง ๆ ได้แก่ แหล่งกำเนิด ปริมาณสารอินทรีย์ ผลผลิตมีเทน และปริมาณวัตถุแห้ง ทั้งนี้ สารตั้งต้นเหล่านี้ มักอุดมไปด้วยปริมาณน้ำตาล Sugar, แป้ง Starch, โปรตีน Proteins หรือไขมัน Fats ในปริมาณสูง ซึ่งจะถูกย่อยสลายโดยวิธีไม่ใช้ออกซิเจน Anaerobic Digestion : AD ..

สารตั้งต้นหลายประเภท และการจำแนกประเภทตามปริมาณสารอินทรีย์ Organic Content, อัตราส่วนคาร์บอนต่อไนโตรเจน Carbon : Nitrogen Ratio or C:N Ratio, ร้อยละของวัสดุแห้ง Percentage of Dry Matter, ร้อยละของของแข็งระเหยง่ายในวัตถุแห้ง Percentage of Volatile Solids in Dry Matter และผลผลิตก๊าซชีวภาพ Its Biogas Yield .. เป็นที่สังเกตได้ว่า การใช้อินทรีย์สารชีวมวล Biomass ที่แตกต่างกัน มีผลต่อผลผลิตของก๊าซชีวภาพ Biogas Productions เช่น ผลผลิตอาจแปรผันจาก 0.15 M³/Kg สำหรับขยะอินทรีย์ทั่วไปเทียบกับวัสดุที่เป็นของแข็งระเหยง่าย เช่น ฟาง อยู่ที่ 0.9 M³/Kg ..

เมื่อสารตั้งต้นที่ใช้มีความเข้มข้นสูง กำลังผลิตอาจจะเพิ่มขึ้นได้ถึง 500% โดยทั่วไปแล้ว อัตราส่วนคาร์บอนต่อไนโตรเจน Carbon : Nitrogen Ratio or C:N Ratio ยังส่งผลต่อการผลิตก๊าซชีวภาพอีกด้วย ตัวอย่างเช่น หากอัตราส่วน C:N Ratio ที่ต่ำอยู่ระหว่าง 3-20 ผลผลิตก๊าซชีวภาพที่ได้จะอยู่ระหว่าง 0.25-0.78 M³/Kg เทียบกับ อัตราส่วน C:N Ratio ที่สูงขึ้นมากกว่า 20-150 จะไม่ได้ให้ผลผลิตที่มากขึ้น เนื่องจากผลผลิตที่มากขึ้นที่ได้รับ คือ 0.56 M³/Kg ซึ่งจะน้อยกว่าที่ได้รับในอัตราส่วน C:N Ratio ที่ต่ำกว่าประมาณ 30% เป็นต้น ..

อย่างไรก็ตาม การแปลงสารอินทรีย์ชีวภาพ Bioconversion of Organic Matter ให้เป็นก๊าซชีวภาพ Biogas คือ กระบวนการที่ซับซ้อนของกระบวนการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน Anaerobic Digestion : AD ซึ่งเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยามากมายระหว่างจุลินทรีย์ Microorganisms หลายชนิดที่อาศัยอยู่ในชุมชนสิ่งมีชีวิตในขยะอินทรีย์ที่มั่นคง .. จุลินทรีย์ Microorganisms จากกลุ่มที่ไม่ใช้ออกซิเจนจำนวนมากประกอบขึ้นเป็นขั้นตอนเหล่านี้ และกลุ่ม 4 กลุ่มได้รับการยอมรับว่า เป็นกลุ่มที่พบได้บ่อยที่สุดในโรงงานผลิตก๊าซชีวภาพ Biogas Production Plants ..

กลุ่มเหล่านี้แยกตามลำดับของซับสเตรตไฮโดรไลซิส Substrate Hydrolysis ได้แก่ แบคทีเรียไฮโดรไลติก Hydrolytic, แบคทีเรียที่เป็นกรด Acidogenic และอะซิโตเจนิก Acetogenic Bacteria ตามด้วยกลุ่มแกนหลัก คือ อาร์เคียที่บริโภคมีเทน Methanogenic Archaea .. เมื่อรวมเข้าด้วยกันแล้ว โรงงานผลิตก๊าซชีวภาพ Biogas Production Plants จะประยุกต์ใช้งานพวกมันให้ดำเนินกิจกรรมที่เป็นระบบพร้อมผลผลิตเสริมฤทธิ์กันที่รับประกันความเสถียรของกระบวนการ Ensure the Stability of the Process ..

โดยทั่วไป ค่าความร้อน Heating Value ของก๊าซชีวภาพ Biogas เฉลี่ย อยู่ที่ 5,000-7,000 Kcal/M³ โดย เข้าใกล้เกือบ 12,000 Kcal/M³ เมื่ออยู่ในระดับความบริสุทธิ์สูง High degree of Purity 65% CH₄ .. ก๊าซชีวภาพ 1 ลูกบาศก์เมตร ให้พลังงานความร้อนเท่ากับน้ำมันเบนซิน 0.613 ลิตร, น้ำมันก๊าด 0.579 ลิตร, น้ำมันดีเซล 0.553 ลิตร, แก๊สหุงต้ม 0.454 ลิตร, ไม้ 1.536 กิโลกรัม และเอทานอล 0.790 ลิตร และให้พลังงานเทียบเท่ากับ 1.4208 KW ..

ก๊าซชีวภาพ Biogas หรือก๊าซมีเทนหมุนเวียน Renewable Methane จากการแปรสภาพให้เป็นแก๊สของขยะอินทรีย์ Gasification of Organic Waste คือ อีกเทคนิคหนึ่งที่สามารถสร้างโอกาสใหม่ ๆ สำหรับการจัดการต่อของเหลือทิ้งภาคการเกษตร ขยะอินทรีย์ เศษไม้ และต้นไม้ที่ตายแล้วในป่าที่เกิดขึ้นจากความแห้งแล้ง และแมลงรบกวนเป็นเวลานานหลายปี และช่วยป้องกันไฟป่า รวมทั้งคาร์บอนดำ Black Carbon และ PM 2.5 ซึ่งเกิดขึ้นตามธรรมชาติอันเป็นแหล่งกำเนิดมลพิษทางอากาศที่เลวร้าย และมีขนาดใหญ่ที่สุด แทนที่จะจบงานด้วยการเผาโดยตรง หรือฝังกลบ ..

ปัจจุบัน พบว่า แหล่งชีวภาพของก๊าซมีเทน Biological Sources of Methane ที่เป็นก๊าซชีวภาพ Biogas มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความพยายามของนานาชาติในการลดปริมาณคาร์บอน International’s Efforts to Reduce the Carbon สำหรับเชื้อเพลิงในระบบขนส่ง Transportation Fuels อีกด้วย ..

การพัฒนาก๊าซชีวภาพ Biogas หรือก๊าซมีเทนหมุนเวียน Renewable Methane นอกจากจะเป็นแหล่งพลังงานในตัวของพวกมันเองแล้ว ยังจะช่วยให้ได้มาซึ่งวัตถุดิบตั้งต้นสำหรับการผลิตไฮโดรเจนหมุนเวียนสะอาดสีเขียว Green & Clean Renewable Hydrogen ได้อย่างยอดเยี่ยมอีกด้วย .. ในปัจจุบัน ไฮโดรเจน Hydrogen : H₂ เกือบทั้งหมดนั้นมาจากการแปรรูปด้วยไอน้ำของก๊าซธรรมชาติ Steam Reformation of Natural Gas ที่เรียกว่า Gray Hydrogen .. แต่ไฮโดรเจนหมุนเวียน Renewable Hydrogen สามารถผลิตขึ้นได้จากแหล่งอื่นที่เป็นขยะอินทรีย์เหลือทิ้ง Organic Waste, ก๊าซชีวภาพ Biogas และก๊าซมีเทนหมุนเวียน Renewable Methane ที่เราสามารถจัดเก็บ และเพิ่มกำลังผลิตได้มากขึ้นอีกจากอินทรีย์สารชีวมวล Biomass ในปัจจุบัน และอนาคตจากนี้ไป ..

ตัวอย่างการประยุกต์ใช้กระบวนปฏิรูปก๊าซชีวภาพ Biogas Reforming เป็นกระบวนการสำหรับการผลิตก๊าซไฮโดรเจนที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม Green Hydrogen Gas รวมทั้งลดการบริโภคก๊าซธรรมชาติที่มากเกินไป Overburden on Natural Gas ของมนุษย์ .. ประโยชน์หลักของการใช้ก๊าซชีวภาพ Biogas สำหรับการผลิต Hydrogen : H₂ เป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy Sources คือ การลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก Greenhouse Gas Emissions และเป็นแหล่งพลังงานใหม่ที่สะอาดกว่าด้วยพลังงานจำเพาะ Specific Energy สูงกว่า .. ในปัจจุบัน ความสำคัญของการผลิตไฮโดรเจน Hydrogen : H₂ ทดแทนแหล่งพลังงานเชื้อเพลิงฟอสซิลได้เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ เนื่องจากสาเหตุหลายประการ เช่น การหมดลงของปริมาณสำรองเชื้อเพลิงฟอสซิลในธรรมชาติ Depletion of Fossil Fuel Reserves, ปัญหาสิ่งแวดล้อมโลก Global Environmental Issues, ปัญหาขยะในชุมชน Municipal Solid Waste: MSW Issues, ปัญหาพลังงาน Energy Issues และความต้องการไฮโดรเจน Hydrogen : H₂ บริสุทธิ์ที่สูงขึ้น ..

นักวิจัยชาวออสเตรีย ได้สาธิตระบบหมุนเวียนสารเคมี Chemical Looping System ที่สามารถติดตั้งเพิ่มเติมในโรงงานก๊าซชีวภาพ Biogas Plants ได้ และชี้ให้เห็นว่า เทคโนโลยีใหม่นี้ สามารถใช้ผลิตไฮโดรเจนที่มีความบริสุทธิ์สูง High-Purity Hydrogen สำหรับเซลล์เชื้อเพลิงในระดับอุตสาหกรรม Fuel Cells on an Industrial Scale ได้อย่างยอดเยี่ยม .. นักวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกล่าวว่า ระบบของพวกเขาสามารถผลิตไฮโดรเจนแบบกระจายศูนย์จากของเสีย Waste ได้ในราคา 5 ยูโรต่อกิโลกรัม ..

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีกราซ Graz University of Technology : TU Graz ของออสเตรีย และ Rouge H2 Engineering บริษัทสตาร์ทอัพเพื่อนร่วมชาติ ได้ประกาศการผลิตไฮโดรเจนที่มีความบริสุทธิ์สูงจากก๊าซชีวภาพเป็นครั้งแรกของโลก World’s First Production of High-Purity Hydrogen from Biogas โดยใช้กระบวนการวนรอบทางเคมีแบบใหม่ New Chemical Looping Process .. การผลิตไฮโดรเจนแบบกระจายศูนย์ Decentralized Production of Hydrogen เกิดขึ้นที่ความดันสูงถึง 100 บาร์ หรือประมาณ 100 เท่าความดันบรรยากาศ โดยใช้ก๊าซชีวภาพซึ่งรวมถึงสิ่งเจือปนที่เกี่ยวข้องทั้งหมด ..

Viktor Hacker จากสถาบันวิศวกรรมเคมีและเทคโนโลยีสิ่งแวดล้อมแห่ง TU Graz กล่าวว่า “เราสามารถนำระบบหมุนเวียนสารเคมี Chemical Looping System ผนวกรวมเข้ากับโรงงานก๊าซชีวภาพ Biogas Plant ที่มีอยู่ก่อนแล้วได้” .. ทั้งนี้ ไฮโดรเจนที่มีความบริสุทธิ์สูงสำหรับเซลล์เชื้อเพลิงผลิต High-Purity Hydrogen for Fuel Cells จากก๊าซชีวภาพ Biogas มิใช่เพียงแค่ใช้งานในห้องปฏิบัติการเท่านั้น แต่ในระดับอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ และเหมาะสมอย่างยิ่งต่อระบบขนส่งสำหรับงานหนักอีกด้วย ..

ทีมวิจัยของมหาวิทยาลัย ชี้ว่า ก๊าซชีวภาพ Biogas ที่เป็นประเด็นสำคัญ ซึ่งประกอบไปด้วย ก๊าซมีเทนจากมูลสุกร Methane from Pig Manure และผลพลอยได้จาก Glycerol Phase นำไปสู่การผลิตไบโอดีเซล Biodiesel และไฮโดรเจน Hydrogen : H₂ .. ทั้งนี้ “โรงงานก๊าซชีวภาพ Biogas Plant ขนาด 10 KW จะเปลี่ยนก๊าซชีวภาพ Biogas ไปเป็นไฮโดรเจน Hydrogen : H₂ ประมาณ 1% ของการไหลของก๊าซชีวภาพ ซึ่งเท่ากับประมาณ 30 ลิตรต่อนาที และผสมรวมไปกับไอน้ำ” .. TU Graz ยังประกาศอีกว่า “เมื่อส่วนผสมไหลเข้าสู่เครื่องปฏิกรณ์ของโรงงาน Mixture Flows into the Plant’s Reactor ที่นั่น ก๊าซชีวภาพ Biogas จะได้รับการปรับปรุงใหม่ และผลิตซินก๊าซ Syngas ออกมาอีกด้วย .. ก๊าซเหล่านี้จะลดปริมาณเหล็กออกไซด์ Iron Oxide : Fe₂O₃, Fe₃O₄ & FeO ให้เป็นเหล็ก Iron : ₂₆Fe ภายในกระบวนการ .. จากนั้น เมื่อฉีดอัดไอน้ำจะเข้าสู่เครื่องปฏิกรณ์ Steam Enters the Reactor ซึ่งทำให้เกิดการรีออกซิไดซ์เหล็ก Reoxidizes the Iron กลับเป็นเหล็กออกไซด์ Iron Oxide .. ซึ่งกระบวนการดังที่กล่าวนี้ จะปล่อยคายไฮโดรเจน Hydrogen : H₂ ออกมาด้วยระดับความบริสุทธิ์ 99.998%” ..

กลุ่มนักวิจัย ชี้แจงเพิ่มว่า “แทนที่จะเป็น 1% พวกเขายังสามารถสร้างช่องทางการไหลของก๊าซชีวภาพทั้งหมด Entire Biogas Flow of the Biogas Plant ของโรงงานก๊าซชีวภาพ อย่างน้อยประมาณ 480 ลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง ผ่านโรงงานวนรอบสารเคมีที่ปรับขนาดได้ Up-Scaled Chemical Looping Plant ซึ่งจะนำไปสู่โรงงานผลิตไฮโดรเจนขนาด 3 MW” Rouge H2 ยังยืนยันด้วยว่า ขณะนี้ ได้รับคำสั่งซื้อไฮโดรเจน Hydrogen : H₂ จากอุตสาหกรรมก๊าซชีวภาพ Biogas Industry แล้ว ..

ทั้งนี้ นักวิจัยคาดการณ์ราคาไฮโดรเจนจากก๊าซชีวภาพ Hydrogen : H₂ from Biogas อยู่ที่ 5 ยูโรต่อกิโลกรัม .. สำหรับไฮโดรเจน Hydrogen : H₂ ที่ผลิตโดยกระบวนการของพวกเขา ทำให้การใช้งานส่วนใหญ่เกิดประโยชน์โดยตรงกับรถแทรกเตอร์ไฟฟ้า Power Tractors และรถยก Forklift Trucks รวมถึงรถบรรทุกสำหรับงานหนัก Heavy-Duty Trucks ไปพร้อมด้วย ..

บริษัท Fortescue Future Industries : FFI ซึ่งเป็นบริษัทฯ ในเครือของ Fortescue Metals Group ผู้ผลิตแร่เหล็กของออสเตรเลีย ได้ลงนามในข้อตกลงการจัดหาไฮโดรเจน Hydrogen Supply Deal มูลค่าหลายพันล้านปอนด์กับ JCB ผู้ผลิตอุปกรณ์ก่อสร้างของอังกฤษ และ Ryze Hydrogen .. ทั้งนี้ JCB และ Ryze แผนที่จะจัดซื้อ 10% ของการผลิตไฮโดรเจนสีเขียวทั่วโลกของ Fortescue Future Industries: FFI .. การผลิตไฮโดรเจนสีเขียวจากก๊าซชีวภาพ Green Hydrogen Production from Biogas ของ FFI คาดว่าจะเพิ่มขึ้นเป็น 15 ล้านตันของไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen : GH₂ ต่อปี ภายในปี 2573 และจะเพิ่มขึ้นเป็น 50 ล้านตันต่อปี ในทศวรรษหน้าหลังจากนั้น .. Fortescue ได้รับการคาดหมายว่า พวกเขาจะกลายเป็นผู้จัดหาไฮโดรเจนสีเขียวรายใหญ่ที่สุดไปยังสหราชอาณาจักร Biggest Supplier of Green Hydrogen to the UK โดย JCB และ Ryze จะเป็นบริษัทผู้จัดจำหน่ายไฮโดรเจนสีเขียว Manage Green Hydrogen Distribution และการพัฒนาความต้องการ Development of Hydrogen Demand ภายในสหราชอาณาจักร เป็นต้น ..

คาดการณ์ตลาดก๊าซชีวภาพทั่วโลก Global Biogas Market ..

ขนาดธุรกิจในตลาดก๊าซชีวภาพทั่วโลก Global Biogas Market มีมูลค่า 60.06 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2564 .. ทั้งนี้ คาดหมายว่า อัตราเติบโตเฉลี่ยต่อปี Compound Annual Growth Rate : CAGR หมายถึง อัตราผลตอบแทนสำหรับตลาดก๊าซชีวภาพทั่วโลก Global Biogas Market ที่เติบโตจากยอดดุลเริ่มต้นไปถึงยังยอดดุลสิ้นสุด รวมสมมติฐานว่ากำไรจะถูกนำกลับมาลงทุนหมุนเวียนใหม่ทุกสิ้นปีของช่วงอายุการลงทุน อยู่ที่ค่า CAGR 4.3% ในช่วงระยะเวลาคาดการณ์ ปี 2565-2573 .. ตลาดคาดว่าจะเติบโตเนื่องจากความต้องการผลิตภัณฑ์ที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องจากการใช้งานที่หลากหลาย เช่น การผลิตกำลังไฟฟ้า Electricity, ความร้อน Heat, เชื้อเพลิงรถยนต์ Vehicle Fuel, ก๊าซชีวภาพที่ปรับปรุงแล้ว Upgraded Biogas และก๊าซหุงต้ม Cooking Gas ..

การเปลี่ยนจุดเน้นไปที่การใช้พลังงานหมุนเวียน Renewable Energy โดยเฉพาะอย่างยิ่งในภาคพลังงานไฟฟ้า Electric Power Sector ได้ผลักดันความต้องการก๊าซชีวภาพ Demand for Biogas สำหรับการใช้งานในระบบไฟฟ้า Electricity Applications อย่างมีนัยสำคัญ .. นอกจากนี้ ความต้องการก๊าซชีวภาพ Biogas Demand ที่เพิ่มขึ้น เพื่อทดแทน และลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิล Fossil Fuels กำลังสร้างโอกาสที่คุ้มค่าสำหรับการประยุกต์ใช้งานก๊าซชีวภาพให้เป็นเชื้อเพลิงบนยานยนต์ Biogas in Vehicle Fuel Applications ..

สหรัฐฯ คือ หนึ่งในตลาดที่ใหญ่ที่สุดสำหรับก๊าซชีวภาพในอเมริกาเหนือ Biogas in North America ในปี 2564 และคาดว่าจะมีอัตราเติบโตต่อปี อยู่ที่ค่า CAGR สูงขึ้นเรื่อย ๆ อย่างมีนัยสำคัญในแง่ของมูลค่าในช่วงระยะเวลาที่คาดการณ์ .. รัฐบาลสหรัฐฯ US Government ได้กำหนดกฎระเบียบหลายประการ เพื่อลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลทั่วไป Conventional Fossil Fuels รูปแบบเดิม และมุ่งหวังให้บรรลุเป้าหมายการปล่อยคาร์บอนเป็นศูนย์สุทธิ Goal of Net-Zero Carbon Emissions .. ปัจจัยสำคัญที่มีอิทธิพลต่อการเติบโตของตลาดก๊าซชีวภาพ Biogas Market เช่น การสนับสนุนด้านกฎระเบียบและการเมืองที่เอื้ออำนวยจากนโยบายภาครัฐ การสนับสนุนด้านสิ่งแวดล้อม และการสนับสนุนด้านภูมิรัฐศาสตร์ รวมทั้งการสนับสนุนด้านการเกษตรและภาคเศรษฐกิจสังคมคาร์บอนต่ำ ..

ความต้องการก๊าซชีวภาพ Demand for Biogas ในอเมริกาเหนือส่วนใหญ่ ขับเคลื่อนโดยสหรัฐฯ ความต้องการที่เพิ่มขึ้นของผลิตภัณฑ์ในการใช้งาน เช่น ก๊าซหุงต้ม กำลังไฟฟ้า เชื้อเพลิงยานยนต์ ความร้อน และอื่น ๆ คาดว่าจะส่งผลดีต่อการเติบโตของอุตสาหกรรมในช่วงระยะเวลาที่คาดการณ์ .. ปัจจัยสำคัญที่สนับสนุนการเติบโตของตลาด ได้แก่ ความต้องการเชื้อเพลิงที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมสูง กฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวด และการลงทุนที่เพิ่มขึ้นในการพัฒนาโรงงานผลิตก๊าซชีวภาพ Biogas Production Plants รวมทั้งโรงไฟฟ้าเชื้อเพลิงชีวภาพ Biogas Power Plants ..

ทั้งนี้ กลุ่มแหล่งที่มาของวัสดุสารตั้งต้นที่เป็นขยะในชุมชน และเขตเทศบาล คือ ผู้นำตลาด และคิดเป็นส่วนแบ่งรายได้ 41.55% ในปี 2564 .. การใช้ขยะมูลฝอยชุมชน Municipal Solid Waste : MSW ที่เพิ่มขึ้นในการผลิตก๊าซชีวภาพ Biogas เพื่อลดการฝังกลบ และการปล่อยก๊าซเรือนกระจก Greenhouse Gas : GHG คาดว่าจะสนับสนุนความต้องการสำหรับตลาดก๊าซชีวภาพ Biogas Market ในช่วงระยะเวลาคาดการณ์ ..

ภาคส่วนอุตสาหกรรมการผลิตก๊าซชีวภาพ Biogas คาดว่า ตลาดจะเติบโตอย่างมีนัยสำคัญในช่วงเวลาที่ประมาณการไว้เช่นกัน .. ความสนใจที่เพิ่มขึ้นในการหาวิธีที่มีประสิทธิภาพ เพื่อให้ได้มาซึ่งผลิตภัณฑ์ชีวภาพและเชื้อเพลิงชีวภาพ Bio-Products & Biofuel จากเศษอาหารในภาคอุตสาหกรรม Industrial Food Waste ควบคู่ไปกับความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับการบำบัดน้ำเสีย Wastewater Treatment ในภาคอุตสาหกรรม คาดว่าจะกระตุ้นความต้องการก๊าซชีวภาพ Biogas Demand ในช่วงระยะเวลาที่คาดการณ์ ..

นอกจากนั้น เนื่องจากการผลิต Biogas, Renewable Methane & Hydrogen เกี่ยวข้องกับกระบวนปฏิรูปก๊าซมีเทนด้วยไอน้ำ Steam Methane Reforming : SMR ซึ่งเมื่อได้ตรวจสอบข้อมูลตลาดอย่างรอบด้านแล้ว พบว่า ตลาดกระบวนปฏิรูปก๊าซมีเทนด้วยไอน้ำทั่วโลก Global Steam Methane Reforming Market มีมูลค่า 780.91 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2564 และคาดว่าจะขยายตัวแตะระดับ 1051.26 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ภายในปี 2570 อยู่ที่ค่า CAGR 5.08% ในช่วงระยะเวลาคาดการณ์ ปี 2565-2570 ..

ทั้งนี้ อนาคตของก๊าซชีวภาพ Biogas และไบโอมีเทน Biomethane ไม่สามารถแยกพิจารณาจากบริบทที่กว้างขึ้นของระบบพลังงานโลก Global Energy System ได้ .. อนาคตที่เป็นไปได้มากมายสำหรับพลังงานโลก ขึ้นอยู่กับความเร็วของนวัตกรรมทางเทคโนโลยี Pace of Technological Innovation, ความทะเยอทะยานของนโยบายพลังงาน Ambition of Energy Policies, พลวัตของตลาด Market Dynamics, แนวโน้มทางสังคม Societal Trends และปัจจัยอื่น ๆ อีกมากมาย .. ผลการวิเคราะห์ทั้งหลาย อ้างอิงถึงสำนักงานพลังงานระหว่างประเทศ International Energy Agency : IEA สำหรับ 2 สถานการณ์ที่รวมอยู่ใน IEA World Energy Outlook 2022 จากข้อมูลนโยบายภาครัฐของนานาชาติ Stated Policies Scenario : STEPS และสถานการณ์จำลองการพัฒนาที่ยั่งยืน Sustainable Development Scenario : SDS ..

ก๊าซชีวภาพ Biogas และไบโอมีเทน Biomethane หรือมีเทนหมุนเวียน Renewable Methane เริ่มต้นจากฐานที่ต่ำ แต่เป็นรูปแบบพลังงานชีวภาพ Bioenergy ที่เติบโตเร็วที่สุดทั้งในแบบสถานการณ์จำลอง STEPS และ SDS .. ตลาดก๊าซชีวภาพ Global Biogas Market ทั่วโลกได้รับการคาดหมายว่า ส่วนแบ่งการตลาดโดยรวมของพวกมันในความต้องการพลังงานชีวภาพสมัยใหม่ทั้งหมด Total Modern Bioenergy Demand จะเพิ่มขึ้นจาก 5% ในวันนี้ เป็นอย่างน้อย 12% ภายในปี 2583 สำหรับรูปแบบนโยบายภาครัฐของนานาชาติ Stated Policies Scenario : STEPS และเป็น 20% ในสถานการณ์จำลองการพัฒนาที่ยั่งยืน Sustainable Development Scenario : SDS ..

สรุปส่งท้าย ..

ปัจจุบัน ก๊าซชีวภาพ Biogas และไบโอมีเทน Biomethane อยู่ที่จุดตัดของความท้าทายสำคัญ 2 ประการสำหรับกิจกรรมในชีวิตประจำวันสมัยใหม่ ได้แก่ การจัดการกับปริมาณขยะอินทรีย์ Increasing Amount of Organic Waste ที่เพิ่มขึ้น ซึ่งผลิตโดยสังคม และเศรษฐกิจสมัยใหม่ และความจำเป็นในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก Reduce Global Greenhouse Gas : GHG Emissions ทั่วโลก ..

การเปลี่ยนขยะอินทรีย์ให้เป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียน Organic Waste into a Renewable Energy Resource นั้น การผลิตก๊าซชีวภาพ หรือไบโอมีเทน Production of Biogas or Biomethane คือ หน้าต่างสู่โลกที่ทรัพยากรต่าง ๆ ถูกนำมาใช้ และนำกลับมาใช้ใหม่อย่างต่อเนื่อง และเป็นช่องทางหนึ่งที่สามารถตอบสนองความต้องการพลังงานหมุนเวียนสีเขียว Green Renewables ที่เพิ่มขึ้น ในขณะเดียวกันก็สร้างประโยชน์ต่อสิ่งแวดล้อมในวงกว้างขึ้นไปพร้อมด้วย ..

คาดหมายได้ว่า ก๊าซชีวภาพ Biogas และไบโอมีเทน Biomethane เหล่านี้ จะแสดงบทบาทสำคัญในการเปลี่ยนแปลง และเปลี่ยนผ่านของระบบพลังงานโลก Transformation of the Global Energy System ซึ่งมีโอกาส และข้อผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้นได้เช่นกัน รวมทั้งสิ่งที่ผู้กำหนดนโยบายภาครัฐ และภาคอุตสาหกรรม สามารถทำได้เพื่อสนับสนุนการเติบโตอย่างยั่งยืนในภาคส่วนนี้ กลายเป็นความจำเป็นที่ขาดไม่ได้ ซึ่งจะส่งผลให้เกิดความมั่นคงทางพลังงานในพื้นที่ชุมชนรูปแบบกระจายในอนาคตได้อย่างยั่งยืนต่อไป ..

อนาคตสำหรับก๊าซชีวภาพ Biogas ตัวอย่างเช่น ก๊าซมีเทนหมุนเวียน Renewable Methane นั้น จากมุมมองของผู้ที่ต้องอาศัย และทำงานใกล้กับทางหลวง ศูนย์กระจายสินค้า ท่าเรือ และรถบรรทุก รวมทั้งเครื่องจักรกลที่ใช้เชื้อเพลิงน้ำมันดีเซลสำหรับงานหนัก Heavy-Duty Diesel Trucks & Machineries .. เครื่องยนต์ก๊าซชีวภาพ Biogas Engines ได้นำเสนอแนวทางที่รวดเร็ว และประหยัดที่สุดในการบรรเทาผลกระทบที่เป็นอันตรายของเครื่องยนต์ดีเซล เพื่อให้แน่ใจว่า มนุษยชาติได้รับประโยชน์ทั้งด้านคุณภาพอากาศ และการปกป้องสภาพภูมิอากาศด้วยเครื่องยนต์เผาไหม้ภายใน Internal Combustion Engine : ICE ที่ปล่อยมลพิษเกือบเป็นศูนย์ Near Zero Emission Natural Gas Engines ที่มีใช้งานอยู่ในปัจจุบัน .. เครื่องยนต์เหล่านี้ ควรได้รับเชื้อเพลิงที่สะอาดกว่าจากเชื้อเพลิงชีวภาพ Biofuels รูปแบบต่าง ๆ เช่น ก๊าซชีวภาพ Biogas และก๊าซมีเทนหมุนเวียน Renewable Methane เป็นต้น เพื่อแทนที่ CNG และ Diesel Fuel จากนี้ไป ..

ก๊าซชีวภาพ Biogas ที่ผลิตขึ้นจากอินทรีย์สารชีวมวล Biomass หรือมีเทนจากก๊าซชีวภาพ  Methane from Biogas สามารถทำความสะอาดเพื่อให้ได้มีเทนบริสุทธิ์ Yield Purified Methane หรือ ไบโอมีเทน Biomethane ที่สามารถผนวกรวมส่งจ่ายเข้าสู่ระบบท่อส่งก๊าซธรรมชาติ Natural Gas Pipelines or Gas Grids ได้อย่างง่ายดาย ทำให้เป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy Source ที่มีแนวโน้มสามารถทดแทนแหล่งเชื้อเพลิงฟอสซิลที่ใช้งานอยู่เดิมได้อย่างยอดเยี่ยม ..

การย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนแบบธรรมดา Conventional Anaerobic Digestion รูปแบบดั้งเดิม ถูกจำกัดด้วยระยะเวลากักเก็บนาน Long Retention Times, การกำจัดสารอินทรีย์ประสิทธิภาพต่ำ Low Organics Removal Efficiencies และอัตราการผลิตก๊าซชีวภาพต่ำ Low Biogas Production Rates เป็นต้น .. ดังนั้น จึงมีการศึกษาวิจัยมากมาย เพื่อปรับปรุงกระบวนการหมัก และการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน Anaerobic Digestion .. ปัจจุบัน กลุ่มนักวิจัย พบว่า การเติมวัสดุนำไฟฟ้า และ/หรือ แคโทดที่ใช้งานทางไฟฟ้าลงในเครื่องย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน Anaerobic Digesters สามารถกระตุ้นกระบวนการย่อยสลายให้เร็วขึ้น และเพิ่มปริมาณมีเทนของก๊าซชีวภาพ Increase Methane Content of Biogas ให้มากขึ้นด้วย .. คาดหวังได้ว่า การเพิ่มประสิทธิภาพของบ่อหมักแบบไร้อากาศ จะทำให้ก๊าซชีวภาพ Biogas สามารถเข้ามามีส่วนร่วมอย่างมีนัยสำคัญสำหรับการเป็นอีกหนึ่งแหล่งพลังงานหมุนเวียนสะอาด Clean Renewable Energy Sources ที่จำเป็นสำหรับระบบเศรษฐกิจ และสังคมของมนุษยชาติ ในช่วงเปลี่ยนผ่านพลังงาน Energy Transition ได้เป็นอย่างดีไร้รอยต่อจากนี้ไป ..

ด้วยความจริงในปัจจุบันที่ปฏิเสธไม่ได้ว่า กระบวนการทางอุตสาหกรรมมากมายที่ต้องใช้อุณหภูมิที่สูงมาก ซึ่งในปัจจุบันสามารถทำได้โดยการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่สะอาดกว่าด้วยแนวคิดคาร์บอนเป็นกลาง Carbon Neutrality แทนที่เชื้อเพลิงฟอสซิล Fossil Fuels ได้ เช่น เชื้อเพลิงชีวภาพ Biofuel & Syngas จาก Biomass หรือก๊าซชีวภาพ Biogas จากขยะอินทรีย์เปียก ของเสียมนุษย์ และมูลสัตว์ ด้วยเทคโนโลยีชีวภาพ Biotechnology เท่านั้น ด้วยเหตุนี้ พวกมันจึงอาจเป็นทางเลือกที่ดีที่สุดในปัจจุบันสำหรับการทำงานทั้งในภาคอุตสาหกรรม ภาคการขนส่ง และในครัวเรือนได้อย่างยอดเยี่ยม .. แทนที่จะนำของเสียเหลือทิ้งเหล่านี้ไปกำจัดด้วยการฝังกลบแล้วทำให้ก๊าซเรือนกระจกซึ่งส่วนใหญ่ คือ ก๊าซมิเทน Methane Gas : CH₄ ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติปริมาณมหาศาลเหล่านี้กระจายสู่สิ่งแวดล้อม และบรรยากาศโดยตรง ..

ทั้งนี้ การย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน Anaerobic Digestion : AD คือ กระบวนการที่สารอินทรีย์ เช่น ของเสียจากมนุษย์ และมูลสัตว์ หรือเศษอาหารที่สูญเปล่า ถูกแบคทีเรียย่อยสลายในกรณีที่ไม่มีออกซิเจน โดยปกติจะทำในภาชนะปิดที่เรียกว่า บ่อหมัก .. กระบวนการนี้ สร้างปุ๋ยที่สามารถใช้ในการทำฟาร์ม และก๊าซชีวภาพ Biogas ซึ่งประกอบไปด้วยและก๊าซไบโอมีเทน Biomethane เป็นส่วนใหญ่ .. ก๊าซชีวภาพ Biogas เหล่านี้ คือ แหล่งพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy ซึ่งสามารถนำไปเผาไหม้เพื่อผลิตกำลังไฟฟ้า และความร้อน หรือสามารถแปรรูปเป็นเชื้อเพลิงทดแทนก๊าซธรรมชาติ และเชื้อเพลิงสำหรับการขนส่ง ตามมาตรฐานเชื้อเพลิงชีวภาพที่หน่วยงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อม Environmental Protection Agency : EPA ของสหรัฐฯ และนานาชาติกำหนดไว้ .. ทั้งนี้ สารอินทรีย์บางประเภทสลายตัวได้ง่ายกว่าสารอินทรีย์บางชนิด วัสดุที่สลายได้ง่ายกว่า เช่น กากของเสียมนุษย์ที่เป็นอุจจาระ และมูลสัตว์ และเศษอาหารเปียก เป็นต้นนั้น โดยทั่วไปจะผลิตก๊าซชีวภาพ Biogas ได้เป็นปริมาณมากได้อย่างน่าอัศจรรย์ ..

สำหรับประเทศไทยนั้น ความมุ่งมั่นของไทยในการประยุกต์ใช้ Bio-Circular-Green or BCG Economy Model จากนโยบายภาครัฐอย่างจริงจังจากนี้ไป ได้รับการคาดหวังว่า พวกมัน จะเป็นกลไกสำคัญในการขับเคลื่อนเศรษฐกิจไทยให้เติบโตได้อย่างมั่นคงแบบก้าวกระโดด กระจายโอกาส กระจายรายได้ และนำความมั่งคั่งไปสู่ชุมชนในท้องถิ่นอย่างทั่วถึง นำพาประเทศไทยก้าวข้ามกับดักประเทศรายได้ปานกลางไปสู่ประเทศรายได้สูง และมีการพัฒนาทางเศรษฐกิจ และสังคมสีเขียวที่ยั่งยืน ..

เมื่อต้นเดือนธันวาคม 2565 ที่ผ่านมา โตโยต้า Toyota-ซีพี กรุ๊ป CP Group จับมือผลิต ‘ไฮโดรเจนจากก๊าซชีวภาพ Hydrogen Production from Biogas’ เดินหน้าสู่เป้าหมายความเป็นกลางทางคาร์บอนในประเทศไทย คือ ตัวอย่างความมุ่งมั่นการผลิตพลังงานสะอาดในประเทศไทยที่ยอดเยี่ยม .. บริษัท โตโยต้า มอเตอร์ Toyota Motor Corporation และเครือเจริญโภคภัณฑ์ ผนวกจุดแข็งร่วมกัน เพื่อเร่งผลิตไฮโดรเจนจากก๊าซชีวภาพ Hydrogen Production from Biogas จากวัตถุดิบสารตั้งต้นอินทรีย์สารชีวมวลที่เป็นขยะอินทรีย์เปียก ของเสียมนุษย์ และมูลสัตว์ รวมทั้งของเหลือทิ้งจากภาคการเกษตรในประเทศไทย ..

ทั้งนี้ เครือเจริญโภคภัณฑ์ Charoen Pokphand Group : CP ด้วยความร่วมมือจากบริษัท โตโยต้า มอเตอร์ คอร์ปอเรชั่น จำกัด เริ่มศึกษา และวางแผนงานโครงการผลิตไฮโดรเจนโดยใช้ก๊าซชีวภาพ Hydrogen Production from Biogas และชีวมวล Biomass ที่ได้จากของเสียจากฟาร์มเกษตรในประเทศไทย ซึ่งคาดหวังว่า ไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen : H₂ ที่ผลิตขึ้นได้เหล่านี้ จะถูกนำมาใช้กับรถบรรทุกพลังงานไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิง Hydrogen Fuel Cell Trucks ขนาดต่าง ๆ เพื่อบุกตลาดรถยนต์บรรทุกไฟฟ้าสำหรับงานหนักทั่วทั้งภูมิภาคในอนาคตอันใกล้นี้ ..

ดังนั้น นโยบายภาครัฐในการส่งเสริมการวิจัย และพัฒนาเทคโนโลยีชีวภาพ Biotechnology ภายในประเทศ รวมทั้งส่งเสริมให้เกิดการลงทุนในธุรกิจ Bioenergy เพื่อการผลิตก๊าซชีวภาพ Biogas และเชื้อเพลิงชีวภาพ Biofuels รูปแบบต่าง ๆ รวมทั้งการผลิตไฮโดรเจนจากก๊าซชีวภาพ Hydrogen Production from Biogas ทั้งจากภาครัฐ และเอกชนที่มีศักยภาพ หรือกระจายสู่ชุมชนด้วยราคาพลังงานที่เหมาะสม ไม่แพงเกินไปนั้น ได้กลายเป็นความจำเป็นสำคัญที่ขาดไม่ได้ .. การให้สิทธิพิเศษทางภาษีจากคณะกรรมส่งเสริมการลงทุน BOI, การสนับสนุนการวิจัย และพัฒนา รวมไปถึงการให้ความรู้ทางด้านเชื้อเพลิงชีวภาพ Biofuels และการผลิตก๊าซชีวภาพ Biogas แก่ประชาชน กลายเป็นเรื่องจำเป็นสำคัญที่ขาดไม่ได้ในระดับยุทธศาสตร์ด้านพลังงานของชาติเช่นกัน เพื่อให้มั่นใจว่า ประเทศไทยจะสามารถบรรลุเป้าหมายการผลิตพลังงานหมุนเวียน Renewables ในประเทศ และใช้ก๊าซชีวภาพ Biogas และเชื้อเพลิงชีวภาพ Biofuels เหล่านี้ เป็นหลักทดแทนเชื้อเพลิงฟอสซิล Fossil Fuels ที่ต้องนำเข้า และไม่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม อันจะนำไปสู่การพัฒนาเศรษฐกิจ และสังคมแบบยั่งยืนอย่างมั่นคงด้วย Sustainable BCG Economy ให้สำเร็จได้ในที่สุด ..

……………………………

คอลัมน์ : Energy Key

By โลกสีฟ้า ..

สนับสนุนคอลัมน์ โดย E@ บริษัท พลังงานบริสุทธิ์ จำกัด (มหาชน)

ขอบคุณเอกสารอ้างอิง :-

Biogas Production for Heat, Electricity, Renewable Gas & Transport | EIA Bioenergy :-

Biogas production for heat, electricity, renewable gas, and transport

Biogas – Turning Waste into Clean Energy | IntechOpen :-

https://www.intechopen.com/chapters/51487

The Hydrogen Stream: The World’s First High – Purity Hydrogen from Biogas | PV – Magazine :-

The Hydrogen Stream: The world’s first high-purity hydrogen from biogas

Biogas Upgrading Technologies – Developments and Innovations | IEA :-

https://www.ieabioenergy.com/wp-content/uploads/2009/10/upgrading_rz_low_final.pdf

Gasification for Multiple Purposes | IEA :-

Gasification for multiple purposes

Fact Sheet | Biogas: Converting Waste to Energy | EESI :-

https://www.eesi.org/papers/view/fact-sheet-biogasconverting-waste-to-energy

Bioenergy – Fuels & Technologies | IEA :-

https://www.iea.org/fuels-and-technologies/bioenergy

Biogas Market Size, Share & Trends Report, 2030 | Grandview Research :-

https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/biogas-market

Biotechnology:  Microbial Technologies to Produce Bioenergy & Biofuels from Agricultural & Forestry Wastes for Sustainable Energy :-

https://photos.app.goo.gl/LQsLpS9U6R8Pad2b7

Poo Power: Turning Human Waste into Renewable Energy :-

https://photos.app.goo.gl/fphBp6L4k1szesfo6

Biomass Energy :-

https://photos.app.goo.gl/nbevEx1cE59Jzf2X8