“Biomethane-ไบโอมีเทน” อนาคตของก๊าซธรรมชาติหมุนเวียน

Biomethane : The Future of Renewable Natural Gas : RNG

“….การใช้ก๊าซชีวภาพที่เพิ่มขึ้นเพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงในระบบการขนส่ง Biogas as a Transportation Fuel คือเครื่องมือสำคัญในการปกป้องสภาพอากาศ ..”

ก๊าซธรรมชาติหมุนเวียน Renewable Natural Gas: RNG หรือที่เรียกอีกอย่างหนึ่งว่า ไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ คือ เชื้อเพลิง และไบโอแก๊สหมุนเวียน Renewable Fuel & Biogas ซึ่งได้รับการยกระดับให้มีคุณภาพใกล้เคียงกับก๊าซธรรมชาติจากฟอสซิล Fossil Natural Gas และมีความเข้มข้นของมีเทน Methane : CH₄ อยู่ที่ 90% ขึ้นไป .. การกำจัด CO₂ และสิ่งเจือปนอื่น ๆ ออกจากไบโอแก๊ส Biogas และเพิ่มความเข้มข้นของมีเทน Methane : CH₄ ให้ถึงระดับที่ใกล้เคียงกับก๊าซธรรมชาติจากฟอสซิล Fossil Natural Gas ทำให้สามารถส่งจ่ายก๊าซธรรมชาติหมุนเวียน Renewable Natural Gas : RNG นี้ ผ่านโครงสร้างพื้นฐานสิ่งอำนวยความสะดวกที่เป็นท่อส่งก๊าซ Gas Pipeline Infrastructure หรือโครงข่ายระบบท่อส่ง Gas Grids ที่มีอยู่ ซึ่งหมายถึง ไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ สามารถใช้ในสิ่งอุปกรณ์ที่มีอยู่แล้ว รวมถึงยานพาหนะที่ใช้เครื่องยนต์ที่เผาไหม้ภายในก๊าซธรรมชาติ Vehicles Using Natural Gas ICE Engines มาพร้อมด้วยได้อย่างปลอดภัย ..

ก๊าซไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ Gas นั้น กำลังจะเข้ามาแทนที่ก๊าซธรรมชาติ Natural Gas .. พวกมัน เบากว่าอากาศ และมีค่าความถ่วงจำเพาะ Specific Gravity อยู่ที่ 0.554 .. สามารถละลายได้ในน้ำเพียงเล็กน้อยเท่านั้น .. ก๊าซไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ Gas จะเผาไหม้ในอากาศได้อย่างรวดเร็วทรงพลัง กลายเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ และไอน้ำ เปลวไฟร้อนจัด จุดเดือดของก๊าซมีเทนคือ -162^oC หรือ -259.6^oF และจุดหลอมเหลว คือ -182.5^oC หรือ -296.5^oF .. ทั้งนี้ เมื่อเคลื่อนย้ายก๊าซไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ Gas ผ่านระบบท่อ Gas Grids เข้าสู่ครัวเรือน และอาคารสถานที่ต่างๆ ก็อาจได้รับผลกระทบด้านสภาพอากาศหากมีการรั่วไหล และอันตรายจากอัคคีภัยได้เช่นเดียวกับเชื้อเพลิงทั่วไป ดังนั้น จึงต้องมีการจัดวางระบบความปลอดภัยให้เป็นไปตามมาตรฐานที่กำหนดไว้พร้อมด้วย ..

อย่างไรก็ตาม ก๊าซไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ Gas คืออนาคตแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่ยั่งยืน Future Sustainable & Renewable Energy Sources ประเภทหนึ่งด้วยแนวคิดคาร์บอนเป็นกลาง Carbon Neutrality .. ปกติก๊าซชีวภาพ Biogas เช่น ไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ คือ ก๊าซเรือนกระจกที่ทำอุณหภูมิโลกร้อนขึ้นมากกว่าก๊าซเรือนกระจกที่เป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ Carbon Dioxide : CO₂ จึงไม่ควรปล่อยพวกมันแขวนลอยขึ้นสู่บรรยากาศตามธรรมชาติ ด้วยเหตุนี้ การฝังกลบสิ่งปฏิกูลเหล่านี้ จึงสร้างปัญหาสิ่งแวดล้อม และทำโลกให้ร้อนขึ้นเรื่อยๆ ดังนั้นหากจัดเก็บ Biomethane : CH₄ รวบรวมไว้เป็นอย่างดี แล้วนำมาไปเผาไหม้เป็นเชื้อเพลิง จะถือว่าเป็นการกำจัดพวกมันออกจากบรรยากาศได้อย่างชาญฉลาด และพบว่า การเผาไหม้พวกมันนั้น มีการปล่อยคายก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ Carbon Dioxide : CO₂ สู่บรรยากาศน้อยการการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลที่เป็นน้ำมันดีเซล และก๊าซธรรมชาติเป็นอย่างมาก ..

วิธีการทั่วไปที่ดีที่สุดในการรวบรวมไบโอแก๊สเพื่อผลิตไบโอมีเทน Collecting Biogas with which to Produce Biomethane : CH₄ คือการดำเนินการผ่านกระบวนการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน Process of Anaerobic Digestion .. นอกจากนี้ยังมีวิธีการต่างๆ อีกมากมายในการเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์ Carbon Dioxide : CO₂, คาร์บอนมอนอกไซด์ Carbon Monoxide : CO และไฮโดรเจน Hydrogen : H₂ ให้เป็นมีเทน Methane : CH₄ ในกระบวนการที่เรียกว่า Biomethanation .. ทั้งนี้ กระบวนการ Sabatier Process และกระบวนการทางไฟฟ้าเคมีใหม่ๆ New Electrochemical Process ที่ริเริ่มขึ้นในสหรัฐฯ และในอีกหลายประเทศ กำลังอยู่ในระหว่างการทดลองใช้งาน ..

ปัจจุบัน พลังงาน Energy ถือเป็นปัญหาสำคัญสำหรับคนรุ่นต่อไปมากกว่าที่เคย และก๊าซธรรมชาติ Natural Gas ถือเป็นสินทรัพย์สำคัญในการผสมผสานของระบบพลังงาน .. ตามเป้าหมายการพัฒนาอย่างยั่งยืนของสหประชาชาติ United Nations Sustainable Development Goals นั้น จำเป็นต้องมีโซลูชันข้อไขพลังงานทางเลือกสำหรับอนาคต Alternative Energy Solutions for the Future ให้มากขึ้น .. เชื่อมั่นได้ว่า การเปลี่ยนจากแนวทางการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล Fossil Fuels มาเป็นเศรษฐกิจหมุนเวียนที่ขยะอินทรีย์ถูกแปลงเป็นก๊าซหมุนเวียน Organic Waste is Converted into Renewable Gas คือความจำเป็นสำคัญที่ขาดไม่ได้ .. กระบวนการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน Anaerobic Digestion Process คือ เทคโนโลยีที่ก้าวหน้าที่สุดในการผลิตก๊าซสีเขียว Most Mature Technology for Producing Green Gas .. โรงงานย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน Anaerobic Digestion Plants จำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ ในยุโรป กำลังถูกสร้างขึ้นเพื่อแปลงน้ำเสีย มูลสัตว์ และขยะอินทรีย์ให้เป็นไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ ซึ่งได้รับการสนับสนุนจากนโยบายภาครัฐในหลายประเทศอย่างแข็งขัน ..

ในช่วงเวลาที่มนุษยชาติ พยายามลดการใช้ทรัพยากรของโลกที่เหลือน้อยที่สุด และเป็นอันตรายต่อสุขภาพของโลกนั้น แหล่งพลังงานหมุนเวียน Renewable Sources มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรับประกันความยั่งยืนของสังคมของมนุษยชาติ Ensuring the Sustainability of Our Human’s Societies สำหรับอนาคตจากนี้ไป ไม่มีข้อสงสัย ..

การผลิตไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ Production นั้น มีบทบาทสำคัญยิ่งสำหรับการพัฒนาเศรษฐกิจหมุนเวียนในท้องถิ่น Development of the Local Circular Economy โดยขยะของเสียจะถูกแปลงเป็นทรัพยากรหมุนเวียน Waste is Converted into Renewable Resources รวมถึงพลังงาน Energy ซึ่งมาพร้อมด้วยกับการลดก๊าซเรือนกระจก Reducing Greenhouse Gases, การปรับปรุงการบริหารจัดการขยะ Improving Waste Management,  การอนุรักษ์คุณภาพของดิน และระดับน้ำใต้ดิน Preserving Soil Quality & Water Tables และการสร้างงาน Creating Jobs ได้อย่างยอดเยี่ยม ..

ไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ ที่ผลิตขึ้นด้วยกระบวนการทางชีวภาพ คือเชื้อเพลิงสะอาดจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy Source สำหรับวันนี้ และวันพรุ่งนี้ ..

การจัดเก็บ และเผาไหม้ไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ เพื่อให้ได้มาซึ่งพลังงาน รวมทั้งการแยกไฮโดรเจน Hydrogen : H₂ ออกมาใช้งาน คือข้อได้เปรียบที่สำคัญของการใช้ไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ ให้เป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนสะอาด Clean Renewable Energy Source ที่มีศักยภาพในระบบเศรษฐกิจ และสังคมของมนุษยชาติ สำหรับวันนี้ และอนาคตจากนี้ไป ..

โดยทั่วไป มีเทน Methane : CH₄ คือไฮโดรคาร์บอน Hydrocarbon ที่เป็นองค์ประกอบหลักของก๊าซธรรมชาติ Natural Gas .. มีเทน Methane : CH₄ ยังหมายถึงก๊าซเรือนกระจก Greenhouse Gases : GHG .. ดังนั้น การดำรงอยู่ของมีเทนในชั้นบรรยากาศ จึงส่งผลกระทบต่ออุณหภูมิ และระบบภูมิอากาศของโลก ..

ก๊าซมีเทน Methane : CH₄ Gas ถูกปล่อยออกมาจากแหล่งต่างๆ ที่เกิดจากอิทธิพลมนุษย์ และแหล่งธรรมชาติ .. แหล่งที่มาของการปล่อยมลพิษจากกิจกรรมของมนุษย์ ได้แก่ หลุมฝังกลบ Landfills, ระบบน้ำมัน และก๊าซธรรมชาติ Oil & Natural Gas Systems, กิจกรรมทางการเกษตร Agricultural Activities, การทำเหมืองถ่านหิน Coal Mining, การบำบัดน้ำเสีย Wastewater Treatment และกระบวนการทางอุตสาหกรรมบางประเภท Certain Industrial Processes ซึ่งการเผาผลาญ หรือนำพวกมันมาใช้เป็นแหล่งเชื้อเพลิงชีวภาพ Bioenergy นั้น ย่อมจะดีกว่าอย่างมากเมื่อเทียบกับการปล่อยให้พวกมันแขวนลอยอยู่ในชั้นบรรยากาศตามธรรมชาติ ..

ปัจจุบัน มีเทน Methane : CH₄ ถือเป็นก๊าซเรือนกระจก Greenhouse Gases : GHG ที่เกิดจากมนุษย์มากที่สุดเป็นอันดับ 2 รองจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ Carbon Dioxide : CO₂ ซึ่งคิดเป็นประมาณ 20% ของการปล่อยก๊าซเรือนกระจก Greenhouse Gases : GHG ทั่วโลก .. มีเทน Methane: CH₄ มีศักยภาพในการทำโลกให้ร้อนขึ้นมากกว่าคาร์บอนไดออกไซด์ Carbon Dioxide: CO₂ ถึง 25 เท่า การตรวจจับความร้อนในชั้นบรรยากาศ ในช่วง 2 ศตวรรษที่ผ่านมา พบความเข้มข้นของมีเทนในชั้นบรรยากาศเพิ่มขึ้นกว่า 2 เท่า ส่วนใหญ่เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์ เนื่องจากมีเทน Methane : CH₄ เป็นทั้งแหล่งพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy Source ที่สำคัญ และก๊าซเรือนกระจกที่ทรงพลัง แต่พวกมันมีอายุสั้นกว่ามาก เมื่อเทียบกับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ Carbon Dioxide : CO₂ ..

การลดลงอย่างมีนัยสำคัญของพวกมันในชั้นบรรยากาศจะสามารถให้ผลอย่างรวดเร็ว และสำคัญต่อศักยภาพในการป้องกันมิให้อุณหภูมิชั้นบรรยากาศร้อนขึ้น .. อย่างไรก็ตาม ข้อค้นพบสำคัญในทศวรรษที่ผ่านมานั้น ชี้ว่า ก๊าซมีเทน Methane: CH₄ ได้กลายเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนสำคัญที่รู้จักกันในนามของ ก๊าซชีวภาพ Biogas, ไบโอมีเทน Biomethane และไบโอซีเอ็นจี Bio-CNG ซึ่งกลับถือว่าเป็นแหล่งพลังงานสะอาด Clean Energy Fuels ที่มีคุณสมบัติด้านสิ่งแวดล้อมคุณภาพสูง หากจัดเก็บให้ดี และใช้พวกมันเป็นแหล่งพลังงาน แทนที่จะปล่อยพวกมันสู่ชั้นบรรยากาศที่อาจสร้างผลลัพธ์อันตรายต่อการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิโลก ..

แม้ว่า ก๊าซไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ Gas ที่ผลิตขึ้นทางชีวภาพ Biologically Produced Methane จะส่งผลเสียต่อสิ่งแวดล้อมร้ายแรงหากปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ แต่เมื่อถูกดักจับ และจัดเก็บไว้ ก็สามารถทำหน้าที่เป็นแหล่งเชื้อเพลิงพลังงานหมุนเวียนสะอาดที่มีศักยภาพ Potent Renewable Fuel Sources ได้ .. การย่อยสลายของเสียแบบไม่ใช้ออกซิเจน Anaerobic Digestion of Wastes เช่น มูลสัตว์ Animal Manure, สิ่งปฏิกูลของมนุษย์ Human Sewage หรือเศษอาหาร Food Waste ทำให้เกิดก๊าซชีวภาพ Biogas ซึ่งประกอบด้วยมีเทน Biomethane : CH₄ อย่างน้อยประมาณ 60% ..

ไบโอมีเทนจากก๊าซชีวภาพ Biomethane from Biogas สามารถทำความสะอาดเพื่อให้ได้มีเทนบริสุทธิ์ Yield Purified Methane หรือ ไบโอมีเทน Biomethane: CH₄ ที่สามารถผนวกรวมส่งจ่ายเข้าสู่ระบบท่อส่งก๊าซธรรมชาติ Natural Gas Pipelines or Gas Grids ได้อย่างง่ายดาย ทำให้เป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy Source ที่มีแนวโน้มสามารถทดแทนแหล่งเชื้อเพลิงฟอสซิล Fossil Fuel Sources ที่ใช้งานอยู่เดิมได้อย่างยอดเยี่ยม และเมื่อเผาไหม้พวกมัน ก็จะปล่อยคายเพียงก๊าซคาร์บอนออกไซด์ Carbon Dioxide : CO₂ ที่สิ่งมีชีวิตดูดซับไว้ระหว่างการเจริญเติบโตเท่านั้น ซึ่งทำให้ความสมดุลทางคาร์บอน Carbon Balance ถูกรักษาไว้ได้ ..

การย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนรูปแบบดั้งเดิม Conventional Anaerobic Digestion ถูกจำกัดด้วยระยะเวลากักเก็บนาน Long Retention Times, การกำจัดสารอินทรีย์ประสิทธิภาพต่ำ Low Organics Removal Efficiencies และอัตราการผลิตก๊าซชีวภาพต่ำ Low Biogas Production Rates เป็นต้น .. ดังนั้นจึงมีการศึกษาวิจัยมากมาย เพื่อปรับปรุงกระบวนการหมัก และการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน Anaerobic Digestion .. ปัจจุบัน กลุ่มนักวิจัย พบว่า การเติมวัสดุนำไฟฟ้า และ/หรือ แคโทดที่ใช้งานทางไฟฟ้าลงในเครื่องย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน Anaerobic Digesters สามารถกระตุ้นกระบวนการย่อยสลายให้เร็วขึ้น และเพิ่มปริมาณไบโอมีเทนของก๊าซชีวภาพ Increase Biomethane : CH₄ Content of Biogas ให้มากขึ้นด้วย .. คาดหวังได้ว่า การเพิ่มประสิทธิภาพของบ่อหมักแบบไร้อากาศ จะทำให้ก๊าซชีวภาพ Biogas สามารถเข้ามามีส่วนร่วมอย่างมีนัยสำคัญสำหรับการเป็นอีกหนึ่งแหล่งพลังงานหมุนเวียนสะอาด Clean Renewable Energy Sources ที่จำเป็นสำหรับระบบเศรษฐกิจ และสังคมของมนุษยชาติ ในช่วงเปลี่ยนผ่านพลังงาน Energy Transition ได้เป็นอย่างดีไร้รอยต่อจากนี้ไป ..

ทั้งนี้ การเพิ่มการใช้ก๊าซมีเทนหมุนเวียน Renewable Methane : CH₄ ทำให้เราสามารถนำพวกมันกลับมาใช้ประโยชน์ และนำไฮโดรคาร์บอน Hydrocarbon เหล่านี้ หมุนเวียนกลับมาใช้ใหม่ในระบบนิเวศของโลกที่เรียกว่า ชีวมณฑล หรือ Biosphere ได้ .. การใช้ก๊าซไบโอมีเทน Use of Biomethane : CH₄ ที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้เช่นนี้นั้น ไม่เพียงสร้างโอกาสในการจัดการของเสียอย่างยั่งยืนเท่านั้น แต่ยังก่อให้เกิดความเป็นไปได้ในการพัฒนาอุตสาหกรรมใหม่ทั้งหมด เพื่อปลูก เก็บเกี่ยว และใช้ประโยชน์จากวัตถุดิบตั้งต้นทางชีวภาพใหม่ๆ สำหรับการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน Biological Feedstocks for Anaerobic Digestion เช่น หญ้าประเภทต่างๆ Switch Grasses และสาหร่าย Algae รวมทั้งขยะอินทรีย์ โดยไม่ขึ้นอยู่กับการใช้ที่ดินทำกิน หรือแหล่งน้ำดื่ม ..

ไบโอมีเทนหมุนเวียน Renewable Biomethane : CH₄ จากกระบวนการแปรสภาพให้เป็นแก๊สของขยะอินทรีย์ Gasification of Organic Waste สามารถสร้างโอกาสใหม่ๆ สำหรับการจัดการต่อวัสดุเหลือทิ้งภาคการเกษตร ขยะอินทรีย์ มูลสัตว์ สิ่งปฏิกูลของมนุษย์ 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 ..

ตัวอย่างเช่น แหล่งก๊าซชีวภาพ Biogas บางแห่งผลิตเชื้อเพลิงการขนส่งที่มีปริมาณคาร์บอนต่ำที่สุดภายใต้มาตรฐานเชื้อเพลิงคาร์บอนต่ำ Low Carbon Fuel Standard : LCFS ของรัฐแคลิฟอร์เนีย ในสหรัฐฯ .. บางกรณี ก๊าซชีวภาพ Biogas อาจมีความเข้มข้นของคาร์บอนเป็นลบ หมายความว่า การใช้เชื้อเพลิงที่ได้จากสารอินทรีย์ จะกำจัดคาร์บอนออกจากชั้นบรรยากาศได้ หรือให้ค่าการปล่อยคาร์บอนเป็นลบสุทธิ Carbon Negative .. ในความเป็นจริง 2 ใน 3 ของก๊าซธรรมชาติบีบอัด Compressed Natural Gas : CNG ที่ใช้สำหรับระบบขนส่งในสหรัฐฯ มาจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน Renewable Sources ..

การใช้ก๊าซชีวภาพที่เพิ่มขึ้นเพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงในระบบการขนส่ง Biogas as a Transportation Fuel คือเครื่องมือสำคัญในการปกป้องสภาพอากาศ .. ก๊าซไบโอมีเทนหมุนเวียน Renewable Biomethane : CH₄ ที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้นั้น น่าตื่นเต้นมากพอๆ กัน นอกจากนี้ ไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ นอกจากจะได้จากชีวมวล Biomass ในขยะของเสีย ขยะพลาสติก มูลสัตว์ ปฏิกูลมนุษย์ และของเหลือทิ้งจากภาคการเกษตรแล้ว ยังสามารถผลิตขึ้นได้มาจากแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน Renewable Sources เช่น ลม Wind และแสงอาทิตย์ Solar มาพร้อมด้วยเป็นต้น ..

การพัฒนาการผลิตไบโอมีเทน Development of Biomethane : CH₄ Production ช่วยให้ได้มาซึ่งวัตถุดิบตั้งต้นสำหรับการผลิตไฮโดรเจนหมุนเวียนสะอาดสีเขียว Green & Clean Renewable Hydrogen ได้อย่างยอดเยี่ยมอีกด้วย .. ในปัจจุบัน ไฮโดรเจน Hydrogen : H₂ เกือบทั้งหมดนั้นมาจากการแปรรูปด้วยไอน้ำของก๊าซธรรมชาติ Steam Reformation of Natural Gas ที่เรียกว่า Gray Hydrogen : H₂ .. แต่ไฮโดรเจนหมุนเวียน Renewable Hydrogen : H₂ นั้น ต่างออกไป พวกมันสามารถผลิตขึ้นได้จากแหล่งอื่น เช่นเดียวกับก๊าซไบโอมีเทนหมุนเวียน Renewable Biomethane : CH₄ ที่เราสามารถจัดเก็บ และเพิ่มกำลังผลิตได้มากขึ้นอีกจากอินทรีย์สารในชีวมวล Biomass ในปัจจุบัน และอนาคตจากนี้ไป ..

หนึ่งในอุปสรรคที่ใหญ่ที่สุดในการเพิ่มการใช้พลังงานหมุนเวียน คือการขาดเทคโนโลยีในการจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าส่วนเหลือเกิน เมื่อไม่มีผู้ใช้กำลังไฟฟ้าในทันที .. หลายคนมองว่า ชุดแบตเตอรี่ Battery Packs คือทางออกของปัญหาการจัดเก็บพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy Storage แต่การพึ่งพาแบตเตอรี่จำนวนมากนั้น มีผลกระทบเชิงลบในด้านพลังงาน สิ่งแวดล้อม และความเป็นธรรมทางสังคมในตัวมันเองไปพร้อมด้วยได้ .. ดังนั้นการผนวกการจัดเก็บไฮโดรเจน Hydrogen Storage, การจัดเก็บมีเทน Methane Storage และการจัดเก็บแอมโมเนีย Ammonia Storage หรือแม้แต่การจัดเก็บพลังน้ำระบบสูบกลับ Hydro Pump Storage เพื่อใช้เป็นแหล่งพลังงานสะอาดในภายหลังนั้น จึงกลายเป็นข้อไข และคำตอบที่สามารถแก้ปัญหาระบบจัดเก็บพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy Storage ได้เป็นอย่างดี ..

ทั่วยุโรปปัจจุบันมีเทคโนโลยีที่ใช้กำลังไฟฟ้าส่วนเหลือเกิน เพื่อการผลิตก๊าซไฮโดรเจนสะอาด Clean Hydrogen Production ผ่านการแยกน้ำด้วยกระบวนอิเล็กโทรลิซิสของน้ำ Electrolysis of Water ซึ่งโมเลกุลของน้ำจะสลายตัวออกเป็นไฮโดรเจน Hydrogen : H₂ และออกซิเจน Oxygen : O₂ จากนั้น ไฮโดรเจน จะถูกดักจับ จัดเก็บ และ/หรือ นำไปใช้โดยตรง หรือผสมกับคาร์บอนไดออกไซด์ Carbon Dioxide : CO₂ เพื่อผลิตไบโอมีเทน Biomethane : CH₄  ..

ไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ สามารถถูกฉีดอัดเข้าไปในโครงสร้างพื้นฐานระบบท่อของก๊าซธรรมชาติ Natural Gas Infrastructure หรือ โครงข่ายระบบท่อก๊าซ Gas Grids ที่มีอยู่แล้ว ซึ่งสามารถจัดเก็บไว้ได้ง่ายอย่างไม่มีกำหนด หรือเก็บไว้ใช้เพื่อวัตถุประสงค์อื่นเท่าที่จะจินตนาการได้ ซึ่งรวมถึงการผลิตกำลังไฟฟ้า Electrical Power Production, เชื้อเพลิงของยานยนต์ Vehicle Fuels และสามารถส่งจ่ายเข้าสู่บ้าน ครัวเรือน อาคารสถานที่ทำงาน ชุมชน Residential Heating & Cooking และเป็นวัตถุดิบในภาคอุตสาหกรรม Industrial Feedstock ได้อย่างยอดเยี่ยม .. เทคโนโลยีนี้ เรียกว่า Power-to-Gas ซึ่งมอบข้อไขสำหรับการจัดเก็บพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy Storage ช่วยให้ชุมชนลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ Decarbonization of Communities และสามารถจัดหาไฮโดรเจนสะอาด Clean Hydrogen : H₂ และไบโอมีเทนหมุนเวียน Renewable Biomethane : CH₄ ในปริมาณที่ไม่จำกัดสำหรับภาคการขนส่งสาธารณะไปพร้อมด้วย ..

หากเราต้องการคุณภาพอากาศที่ดี และใช้ประโยชน์เทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิง Fuel Cell Technology อย่างเต็มที่ในเชิงพาณิชย์นั้น การปรับใช้ทางเลือกที่ปล่อยมลพิษเป็นศูนย์สุทธิ Net Zero Emission แทนที่น้ำมันดีเซลในอุปกรณ์เครื่องมือสำหรับงานหนัก Diesel in Heavy-Duty และมีกำลังแรงม้าสูง ถือเป็นประเด็นสำคัญที่จะต้องเร่งดำเนินการให้เพิ่มขึ้นอีกจากนี้ไป .. อุปทานของไฮโดรเจนหมุนเวียน และไบโอมีเทน Renewable Hydrogen & Biomethane ด้วย Power-to-Gas Technology ตลอดจนการลงทุนสำหรับระบบการดักจับ จัดเก็บ และการนำก๊าซชีวภาพ Biogas กลับมาใช้ใหม่นั้น จะสามารถช่วยให้ความฝันของมนุษยชาติเหล่านี้กลายเป็นจริงได้ในที่สุด ..

ไบโอแก๊ส Biogas และไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ มีเส้นทางการผลิตอยู่หลายทาง Multiple Production Pathways ..

ปัจจุบัน แม้จะมีเส้นทางการผลิตที่หลากหลาย แต่ไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ ประมาณ 90% ของผลผลิตทั้งหมดทั่วโลก มาจากกระบวนการปรับปรุงไบโอแก๊ส Upgrading Biogas Process ..

โดยทั่วไป ก๊าซชีวภาพ Biogas ประกอบไปด้วยมีเทน Methane : CH₄ เป็นส่วนใหญ่ ถูกผลิตขึ้นเมื่อแบคทีเรียกินสารอินทรีย์ของเสียของมนุษย์ และสัตว์ .. กระบวนการทางชีวภาพ Biological Process นี้ เป็นการย่อยสลายโดยไม่ใช้ออกซิเจน ที่เรียกว่า Anaerobic Digestion และเป็นวิธีที่ยอดเยี่ยมในการผลิตพลังงานสีเขียว Produce Green Energy ตลอดจนการกำจัดของเสีย และจุลินทรีย์ที่แฝงตัวอยู่ในนั้น Getting Rid of Waste & the Microorganisms that Lurk in It .. วิธีที่ง่ายที่สุดในการอธิบายการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน คือกระบวนผลิตก๊าซชีวภาพด้วยแบคทีเรียตัวจิ๋วภายในของเสียนั่นเอง ..

วัตถุดิบที่หลากหลาย Wide Variety of Feedstocks สามารถนำมาใช้ในการผลิตไบโอแก๊ส Biogas Production ได้ ทั้งนี้ วัตถุดิบ หรือของเสียแต่ละประเภทถูกจัดกลุ่มเป็นวัตถุดิบ 4 ประเภทกว้างๆ ได้แก่ เศษซากพืช Crop Residues, มูลสัตว์ Animal Manure, เศษอินทรีย์สารของขยะมูลฝอยชุมชน Organic Fraction of Municipal Solid Waste : MSW รวมถึงขยะอุตสาหกรรม และตะกอนน้ำเสีย Industrial Waste & Wastewater Sludge ..

ในกรณีวัตถุดิบที่เป็นเศษซากพืช Crop Residues นั้น พวกมันได้มาจากการเก็บเกี่ยวข้าวสาลี ข้าวโพด ข้าว เมล็ดพืชหยาบอื่นๆ หัวบีท น้ำตาล อ้อย ถั่วเหลือง และเมล็ดพืชน้ำมันอื่น ๆ ซึ่งจะเกิดประโยชน์ต่อภาคการเกษตรมากยิ่งขึ้นไปอีก หากพืชผลเหล่านี้ ถูกวางแผนให้ปลูกต่อเนื่องกันระหว่างพืชผลที่เก็บเกี่ยวแล้ว 2 ชนิด เพื่อใช้เป็นแนวทางการจัดการดินที่ช่วยรักษาความอุดมสมบูรณ์ของดิน Soil Management Solution that Helps to Preserve the Fertility of Soil, รักษาคาร์บอนในดิน Retain Soil Carbon และป้องกันการพังทลายของดิน Avoid Erosion .. พืชผลเหล่านี้ จะไม่แย่งพื้นที่เกษตรกรรมกับพืชผลที่ปลูกเพื่อเป็นอาหาร หรืออาหารสัตว์ ..

ทั้งนี้ วัตถุดิบที่น่าสนใจอื่นๆ ได้แก่ มูลสัตว์ Animal Manure จากปศุสัตว์รวมทั้ง วัว หมู สัตว์ปีก และแกะ ..

ส่วนอินทรีย์สารในขยะมูลฝอยชุมชน หรือ Municipal Solid Waste : MSW หมายถึงเศษอาหาร และขยะสีเขียว เช่น ใบไม้ และหญ้า Leaves & Grass, กระดาษ และกระดาษแข็ง Paper & Cardboard และไม้ที่ไม่ได้ใช้ประโยชน์ด้วยวิธีอื่น เช่น สำหรับทำปุ๋ยหมัก Composting หรือนำไปรีไซเคิล Recycling .. ขยะมูลฝอยชุมชน หรือ MSW ยังรวมถึงขยะอุตสาหกรรมบางส่วนจากอุตสาหกรรมแปรรูปอาหาร Industrial Waste from the Food-Processing Industry .. สำหรับวัตถุดิบที่เป็นตะกอนน้ำเสีย Wastewater Sludge นั้น คือสารอินทรีย์กึ่งแข็ง Semi-Solid Organic Matter ที่กู้คืนในรูปแบบของก๊าซน้ำเสีย Sewage Gas จากโรงงานบำบัดน้ำเสียของเทศบาล Municipal Wastewater Treatment Plants เป็นต้น ..

พืชพลังงานเฉพาะ Specific Energy Crops เช่น พืชน้ำมันต้นทุนต่ำ และดูแลรักษาง่ายที่ปลูกเพื่อผลิตพลังงานเท่านั้นแทนที่จะเป็นอาหาร มีส่วนสำคัญในการเพิ่มขึ้นของการผลิตก๊าซชีวภาพ Biogas Production ในบางส่วนของโลก โดยเฉพาะในเยอรมนี อย่างไรก็ตาม พืชเหล่านี้ ก่อให้เกิดการถกเถียงอย่างดุเดือดเกี่ยวกับผลกระทบต่อประเด็นความขัดแย้งการจัดสรรทรัพยากรสำหรับการใช้ที่ดินที่อาจเกิดขึ้น ดังนั้น พืชเหล่านี้ จึงไม่ได้รับการพิจารณาในการจัดหาวัตถุดิบเพื่อการผลิตไบโอแก๊ส Biogas และไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ อย่างยั่งยืนในรายงานฉบับนี้ ..

การใช้ของเสีย และเศษวัสดุเหลือทิ้งเป็นวัตถุดิบนั้น ช่วยหลีกเลี่ยงปัญหาความขัดแย้งการจัดสรรทรัพยากรในการใช้ที่ดินที่เกี่ยวข้องกับพืชพลังงาน .. พืชพลังงาน ยังต้องการปุ๋ย ซึ่งโดยทั่วไปผลิตจากเชื้อเพลิงฟอสซิล จึงจำเป็นต้องนำมาพิจารณาเมื่อประเมินการปล่อยมลพิษตลอดวงจรชีวิตจากเส้นทางการผลิตก๊าซชีวภาพที่แตกต่างกัน Life-Cycle Emissions from Different Biogas & Biomethane Production Pathways .. การใช้ของเสีย และเศษวัสดุเหลือทิ้งเป็นวัตถุดิบ Using Waste & Residues as Feedstocks สามารถดักจับ และจัดเก็บก๊าซมีเทน Methane : CH₄ ที่อาจหลุดออกสู่ชั้นบรรยากาศได้ดีเมื่อสลายตัว และพวกมัน จะไม่สร้างปัญหาความขัดแย้งการจัดสรรทรัพยากรในการใช้ที่ดินที่เหนือชั้นกว่า ..

การผลิตไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ Production ส่วนใหญ่ มาจากการปรับปรุงไบโอแก๊ส Upgrading Biogas ดังนั้น วัตถุดิบ Feedstocks ที่นำมาใช้ จึงเหมือนกับที่อธิบายไว้ข้างต้น อย่างไรก็ตาม เส้นทางการผลิตก๊าซให้เป็นไบโอมีเทน Gasification Route to Biomethane : CH₄ สามารถใช้ชีวมวลจากไม้ Woody Biomass นอกเหนือจากขยะมูลฝอยชุมชน หรือ MSW และเศษวัสดุจากการเกษตร Agricultural Residues เป็นวัตถุดิบ ซึ่งยังประกอบขึ้นด้วยเศษวัสดุจากกระบวนจัดการป่าไม้ และการแปรรูปไม้ Residues from Forest Management & Wood Processing มาพร้อมด้วย ..

จนถึงปัจจุบัน ผลผลิตไบโอแก๊ส และไบโอมีเทน Biogas & Biomethane Production ส่วนใหญ่ มาจากพืชผลและมูลสัตว์ Crops & Animal Manure .. การพัฒนาไบโอแก๊ส และไบโอมีเทน Development of Biogas & Biomethane ทั่วโลกนั้น ไม่เท่าเทียมกัน เนื่องจากไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับความพร้อมของวัตถุดิบเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับนโยบายภาครัฐที่สนับสนุนการผลิต และการใช้งานด้วย ทั้งนี้ ยุโรป สาธารณรัฐประชาชนจีน และสหรัฐฯ คิดเป็น 90% ของผลผลิตทั่วโลก ..

ยุโรป Europe คือผู้ผลิตไบโอแก๊ส และไบโอมีเทน Biogas & Biomethane รายใหญ่ที่สุด เยอรมนี เป็นตลาดที่ใหญ่ที่สุด และเป็นที่ตั้งของโรงงานผลิตไบโอแก๊ส และไบโอมีเทน Biogas & Biomethane Plants มากถึง 2 ใน 3 ของยุโรป .. พืชพลังงานเป็นวัตถุดิบหลักที่สนับสนุนการเติบโตของอุตสาหกรรมไบโอแก๊สของเยอรมนี แต่ในช่วงหลังนโยบายได้เปลี่ยนมาใช้วัสดุเหลือใช้จากพืช พืชผลทางการเกษตร ของเสียจากปศุสัตว์ และการดักจับมีเทนจากหลุมฝังกลบแทน .. ประเทศอื่นๆ เช่น เดนมาร์ก ฝรั่งเศส อิตาลี และเนเธอร์แลนด์ ได้ส่งเสริมการผลิตไบโอแก๊สอย่างจริงจังแล้ว ..

ในประเทศจีน นโยบายภาครัฐสนับสนุนการติดตั้งเครื่องย่อยสลายขนาดครัวเรือน Household-Scale Digesters ในพื้นที่ชนบท เพื่อเพิ่มการเข้าถึงพลังงานสมัยใหม่ Modern Energy และเชื้อเพลิงสำหรับปรุงอาหารที่สะอาด Clean Cooking Fuels ซึ่งเครื่องย่อย Digesters เหล่านี้ คิดเป็นประมาณ 70% ของกำลังการผลิตไบโอแก๊สที่ติดตั้ง Installed Biogas Capacity ในปัจจุบัน .. นอกจากนั้น จีน มีการประกาศโครงการต่างๆ เพื่อสนับสนุนการติดตั้งโรงงานไฟฟ้าร่วมขนาดใหญ่ กล่าวคือ โรงงานที่ผลิตทั้งความร้อน และไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานชีวภาพ Bioenergy .. คณะกรรมการพัฒนา และปฏิรูปแห่งชาติของจีน ได้ออกเอกสารแนวทางในช่วงปลายปี 2562 โดยเฉพาะเกี่ยวกับการผลิตก๊าซชีวภาพ Biogas ในภาคอุตสาหกรรม และการยกระดับให้เป็นไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ โดยสนับสนุนการใช้ไบโอมีเทนในภาคการขนส่ง Use of Biomethane in the Transport Sector อีกด้วย ..

ในสหรัฐฯ เส้นทางหลักของไบโอแก๊ส คือการรวบรวมก๊าซจากหลุมฝังกลบ ซึ่งปัจจุบันคิดเป็นเกือบ 90% ของการผลิตก๊าซชีวภาพ .. นอกจากนี้ยังมีความสนใจเพิ่มขึ้นในการผลิตก๊าซชีวภาพจากขยะทางการเกษตร เนื่องจากตลาดปศุสัตว์ในประเทศมีส่วนรับผิดชอบต่อการปล่อยก๊าซมีเทนเกือบ 1 ใน 3 ในสหรัฐฯ .. ทั้งนี้สหรัฐฯยังเป็นผู้นำในระดับโลกในการใช้ไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ ในภาคการขนส่ง เนื่องมาจากการสนับสนุนจากทั้งนโยบายของแต่ละรัฐ และรัฐบาลกลาง ..

อย่างไรก็ตาม ประมาณครึ่งหนึ่งของการผลิตที่เหลือมาจากประเทศกำลังพัฒนาในเอเชีย โดยเฉพาะประเทศไทย Thailand และอินเดีย India .. ค่าตอบแทนผ่านกลไกการพัฒนาที่สะอาด Clean Development Mechanism : CDM คือปัจจัยสำคัญที่สนับสนุนการเติบโตนี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ก่อนหน้านี้ ระหว่างปี 2550-2554 .. การพัฒนาโครงการไบโอแก๊สใหม่ลดลงอย่างรวดเร็วหลังจากปี 2554 เนื่องจากมูลค่าเครดิตการลดการปล่อยก๊าซที่ได้รับภายใต้ CDM ลดลง ..

ประเทศไทย Thailand ผลิตไบโอแก๊ส และไบโอมีเทน Biogas & Biomethane Production มานมนานแล้วจากของเสียภาคการเกษตร Agriculture Waste, ของเสียจากการผลิตแป้งมันสำปะหลัง Waste Streams of its Cassava Starch Sector, อุตสาหกรรมเชื้อเพลิงชีวภาพ Biofuel Industry, ปางช้าง หรือโรงเลี้ยงช้าง Elephant Camps และฟาร์มสุกร Pig Farms .. อินเดีย India ตั้งเป้าที่จะพัฒนาโรงงานไบโอแก๊สอัดใหม่ New Compressed Biogas Plants ประมาณ 5,000 แห่ง ในอีก 5 ปีข้างหน้า ขณะที่ อาร์เจนตินา Argentina และบราซิล Brazil ยังสนับสนุนการผลิตไบโอแก๊ส Biogas Production ผ่านการประมูลในตลาดทุน .. ในประเทศบราซิล Brazil พบว่า การผลิตส่วนใหญ่มาจากหลุมฝังกลบ แต่ยังมีศักยภาพการผลิตจากน้ำเสียจากอุตสาหกรรมเอธานอล By-Product from the Ethanol Industry อีกด้วย ..

ภาพรวมที่ชัดเจนของการบริโภคไบโอแก๊สปัจจุบัน Today’s Consumption of Biogas ในแอฟริกา Africa นั้น กระจุกตัวอยู่ในประเทศที่มีโครงการสนับสนุนเฉพาะจากนโยบายภาครัฐเท่านั้น .. รัฐบาลบางประเทศในแอฟริกา Africa เช่น เบนิน Benin, บูร์กินาฟาโซ Burkina Faso และเอธิโอเปีย Ethiopia ให้เงินอุดหนุนที่ครอบคลุมตั้งแต่ครึ่งหนึ่งไปจนถึงทั้งหมดของการลงทุน ในขณะที่โครงการจำนวนมากที่ส่งเสริมโดยองค์กรนอกภาครัฐ ให้ความรู้เชิงปฏิบัติ และเงินอุดหนุนเพื่อลดต้นทุนการลงทุนสุทธิลง นอกเหนือจากเงินอุดหนุนเหล่านี้แล้ว สินเชื่อยังมีความคืบหน้าในบางประเทศ เช่น ข้อตกลงเช่าซื้อล่าสุดในเคนยา Kenya ซึ่งให้เงินทุนสำหรับการติดตั้งเครื่องย่อยเกือบครึ่งหนึ่ง ในปี 2561 เป็นต้น ..

ตัวอย่างการดำเนินโครงการพลังงานทดแทนรูปแบบผสมผสาน Hybrid ซึ่งถูกนำไปประยุกต์ใช้งาน ณ ศูนย์อนุรักษ์ช้างไทย จ.ลำปาง เป็นกรณีศึกษาที่น่าตื่นเต้นในประเทศไทย .. การติดตั้งระบบผลิตก๊าซไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ Plants จากมูลช้าง โดยกรมพัฒนา และส่งเสริมพลังงาน .. โรงช้างต้น ซึ่งมีช้างหลวงสำคัญ 6 เชือก มีมูลช้าง ประมาณวันละ 250-300 กิโลกรัม และไม่มีหน่วยงานใดเคยนำมูลช้างปริมาณมากเช่นนี้ไปใช้ประโยชน์มาก่อนหน้านี้ .. ดังนั้น โครงการเฉลิมพระเกียรติฯ จึงเดินหน้าติดตั้งระบบผลิตก๊าซไบโอมีเทน Biomethane CH₄ Plants เพื่อใช้ประโยชน์จากมูลช้าง โดยจะไม่มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม และยังได้มาซึ่งพลังงานในรูปของก๊าซชีวภาพ Biogas เป็นผลผลิตที่สำคัญ .. ระบบผลิตก๊าซไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ ดังกล่าว ประกอบด้วยบ่อเติมมูล บ่อหมักมูลแบบโดมคงที่ขนาด 50 ลูกบาศก์เมตร จำนวน 1 บ่อ บ่อมูลล้น และลานตากมูลช้าง ..

การทำงานของระบบผลิตก๊าซไบโอมีเทน Biomethane CH₄ Production เริ่มต้นด้วยการนำมูลช้าง 250-300 กิโลกรัม มาผสมกับน้ำให้เป็นเนื้อเดียวกันที่บ่อเติมมูลแล้วปล่อยลงสู่บ่อหมัก เพื่อให้เกิดการย่อยสลายโดยแบคทีเรียชนิดไม่ใช้ออกซิเจน Anaerobic Digestion ทำให้ได้ผลผลิตที่เป็นก๊าซไบโอมีเทน Biomethane CH₄ ประมาณวันละ 15-20 ลูกบาศก์เมตรต่อวัน ซึ่งผลผลิตที่ได้ มีองค์ประกอบหลัก ได้แก่ ก๊าซมีเทน Methane : CH₄ โดยนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงในการหุงต้มอาหาร และเดินเครื่องยนต์สูบน้ำเพื่อการเกษตร .. ส่วนเหลือที่เป็นกากมูลที่ถูกย่อยสลายแล้ว จะไหลลงสู่บ่อมูลล้น เข้าลานตากมูลช้าง เพื่อนำไปทำเป็น Biochar และปุ๋ยบำรุงดิน หรืออัดเป็นแท่งเพาะชำต่อไป ..

นอกจากนี้ โครงการฯ ยังได้นำระบบผลิตก๊าซไบโอมีเทน Biomethane CH₄ ดังกล่าวมาประยุกต์ใช้ ณ โรงเลี้ยงช้างในพื้นที่ภาคเหนือของไทย เพื่อผลิตก๊าซชีวภาพ Biogas ปริมาณมาก ซึ่งมีช้างสำหรับลานแสดง จำนวน 47 เชือก สามารถเก็บมูลได้ประมาณวันละ 1,500-2,000 กิโลกรัม โดยใช้ระบบบ่อหมักแบบโดมคงที่ขนาด 100 ลูกบาศก์เมตร จำนวน 2 บ่อ ซึ่งสามารถผลิตก๊าซชีวภาพได้ประมาณวันละ 75-100 ลูกบาศก์เมตร ก๊าซที่ได้จะถูกนำส่งผ่านโครงข่ายระบบท่อในท้องถิ่น Local Gas Grids เพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงในการหุงต้มอาหารโรงเรือนต่างๆ รวมทั้งชุมชนในพื้นที่ใกล้เคียง และใช้สำหรับเดินเครื่องยนต์เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ส่วนมูลที่ย่อยสลายแล้วก็จะนำไปเป็นปุ๋ยบำรุงดินเช่นกัน ..

ทั้งนี้ ประโยชน์ของการย่อยมูลสัตว์ Digesting Manure มีนัยสำคัญในภาคพลังงาน และภาคภูมิสังคม .. ไม่เพียงแต่ช่วยลดก๊าซเรือนกระจก Greenhouse Gases ได้อย่างมาก แต่อุณหภูมิที่สูงจะลดกลิ่นที่เกี่ยวข้องกับของเสียมนุษย์ มูลสัตว์ และลดเชื้อโรคที่อาจปนเปื้อนเข้าสู่แหล่งต้นน้ำ ลำธาร .. รายงานการวิจัยหลายชิ้นสรุปไว้ว่า การปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากฟาร์มโคนม สามารถลดลงได้กว่า 35% โดยรวม หากใช้กำลังไฟฟ้าจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ใช้ก๊าซไบโอมีเทน Biomethane CH₄ แทนที่กำลังไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้าในโครงข่ายระบบสายส่งที่ใช้น้ำมัน และก๊าซธรรมชาติ ..

หากมีการประมาณการน้ำหนักของแข็งระเหยง่ายที่เป็นมูลอุจจาระ สิ่งปฏิกูล ซึ่งผลิตโดยมนุษย์ สัตว์ หรือนกต่อวัน จะทำให้สามารถคำนวณกำลังผลิตก๊าซชีวภาพ Biogas ที่เป็นไปได้แต่ละชนิดสำหรับในแต่ละวัน ตัวอย่างเช่น หมูที่มีน้ำหนัก 150 ปอนด์จะผลิตของเสีย 0.7 ปอนด์ต่อวัน ในจำนวนนี้ 49% หรือ 0.34 ปอนด์ จะถูกทำลายโดยแบคทีเรีย เนื่องจากแบคทีเรีย ผลิตก๊าซได้ประมาณ 12 ลูกบาศก์ฟุตต่อปอนด์ของมูลอุจจาระ .. ดังนั้น สุกรที่มีน้ำหนัก 150 ปอนด์ จึงมีศักยภาพในการผลิตก๊าซไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ Gas ได้ประมาณ 4.1 ลูกบาศก์ฟุตต่อวัน เป็นต้น ..

คาดการณ์ตลาดไบโอมีเทนทั่วโลก Global Biomethane Market ..

ความต้องการไบโอมีเทน Demand of Biomethane : CH₄ ได้รับการคาดหมายว่าจะเพิ่มขึ้นเป็น 8.5 Exajoule : EJ หรือ 2,361.11 TWh ในปี 2593 ตามสถานการณ์การปล่อยมลพิษเป็นศูนย์สุทธิ Net Zero Emissions : NZE Scenario เนื่องจากเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานบนเครือข่ายก๊าซ Gas Networks หรือโครงข่ายระบบท่อส่ง Gas Grids ด้วยสัดส่วนเทียบกับก๊าซธรรมชาติ Natural Gas เฉลี่ยเพิ่มขึ้นสูงกว่า 80% ในหลายภูมิภาค และครึ่งหนึ่งของการใช้ไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ ทั้งหมดนั้น อยู่ในภาคอุตสาหกรรม Industry Sector ซึ่งไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ กำลังจะเข้ามาแทนที่ก๊าซธรรมชาติ Natural Gas ในฐานะแหล่งความร้อนสำหรับกระบวนการทางอุตสาหกรรมที่ใช้อุณหภูมิสูง ..

ทั้งนี้ สำหรับภาคอาคาร Building Sector และภาคการขนส่ง Transportation Sector ในแต่ละพื้นที่ มีการใช้ไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ อีกประมาณ 20% .. นอกจากนี้ เครื่องย่อยสลายผลิตก๊าซชีวภาพในครัวเรือน ชุมชน และหมู่บ้าน Household , Communities & Village Biogas Digesters ในพื้นที่ชนบท ยังเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียน และการปรุงอาหารที่สะอาดสำหรับเกือบ 500 ล้านครัวเรือน ภายในปี 2573 ในสถานการณ์ Net Zero Emissions : NZE Scenario .. เครื่องย่อยสลายผลิตไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ Digesters ยังมีบทบาทสำคัญในการจัดการของเสีย ซึ่งส่งผลดีต่อสุขภาพอย่างมาก ..

อ้างถึงข้อมูลการตรวจสอบตลาดของ Fortune Business Insights พบว่า ขนาดธุรกิจในตลาดไบโอมีเทนทั่วโลก Global Biomethane Market มีมูลค่า 6.32 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2566 และคาดว่าจะเติบโตจาก 6.62 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2567 เป็น 9.73 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ภายในปี 2575 โดยมีอัตราการเติบโตต่อปี Compound Annual Growth Rate : CAGR หมายถึง อัตราผลตอบแทนสำหรับการลงทุนในตลาดไบโอมีเทนทั่วโลก Global Biomethane Market ที่เติบโตจากยอดดุลเริ่มต้นไปถึงยังยอดดุลสิ้นสุดรวมสมมติฐานว่ากำไรจะถูกนำกลับมาลงทุนหมุนเวียนใหม่ทุกสิ้นปีของช่วงอายุการลงทุน อยู่ที่ค่า CAGR 4.91% ในช่วงระยะเวลาที่คาดการณ์ ปี 2567-2575 ..

ยุโรป Europe ครองตลาดไบโอมีเทน Biomethane Market อย่างมีนัยสำคัญ ด้วยส่วนแบ่ง 61.08% ในปี 2566 .. ความตระหนักด้านสิ่งแวดล้อมที่เพิ่มขึ้น ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี และความต้องการก๊าซธรรมชาติหมุนเวียน Renewable Natural Gas : RNG ที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องสำหรับการใช้งานผลิตกำลังไฟฟ้า คือ ปัจจัยบางประการในการขยายตลาดในภูมิภาค ..

นอกจากนี้ ยุโรปยังมีโรงงานผลิตก๊าซธรรมชาติหมุนเวียน RNG Plants ที่เห็นได้ชัด และโครงการที่กำลังดำเนินการอยู่อย่างมากมายที่เกี่ยวข้องกัน .. เยอรมนี Germany, สหราชอาณาจักร UK, เนเธอร์แลนด์ Netherlands, เดนมาร์ก Denmark, สวีเดน Sweden และฝรั่งเศส France คือ ประเทศที่มีส่วนสนับสนุนหลัก ในช่วงไม่กี่ปีข้างหน้าจากนี้ไป .. ตลาดไบโอมีเทนในยุโรป European Biomethane CH₄ Market คาดหมายว่าจะเติบโตเนื่องจากการลงทุนที่เพิ่มขึ้นในเทคโนโลยีการอัปเกรดไบโอแก๊ส Biogas Upgrading Technologies และการสนับสนุนที่เพิ่มขึ้นจากรัฐบาลในภูมิภาค .. การมีอยู่ของผู้ผลิตหลักในตลาดยุโรป สร้างกระแสรายได้เนื่องมาจากนโยบายสนับสนุนของรัฐบาลหลายประเทศสำหรับการผลิตไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ ดังกล่าว ..

อเมริกาเหนือ North America มีแนวโน้มที่จะเติบโตอย่างมีนัยสำคัญตลอดช่วงคาดการณ์ .. ความต้องการความร้อน และกำลังไฟฟ้าในภูมิภาคนี้ เพิ่มขึ้น รวมทั้งภูมิภาคนี้ มักเผชิญกับฤดูหนาวเป็นเวลานานในหนึ่งปี ทำให้ความต้องการในการทำน้ำอุ่น และการผลิตกำลังไฟฟ้าเพิ่มขึ้น .. สหรัฐฯมีส่วนแบ่งในตลาดมากที่สุดในภูมิภาคนี้ ..

นอกจากนี้ การก่อสร้างโรงงานผลิตก๊าซธรรมชาติหมุนเวียน RNG Plants แห่งใหม่ในสหรัฐฯแล้ว ยังคงเปลี่ยนแปลงความต้องการไฟฟ้าของโลก และสร้างแรงบันดาลใจให้ภาคอุตสาหกรรมเติบโตด้วยการลดก๊าซเรือนกระจกที่เป็นไปได้ และทางเลือกอื่นๆ เช่น การยกเลิกการใช้ถ่านหิน ..

ภูมิภาคเอเชียแปซิฟิก Asia Pacific Region คือตลาดที่ทำกำไรได้มากที่สุดสำหรับก๊าซธรรมชาติหมุนเวียน Renewable Natural Gas : RNG หรือไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ .. อัตราส่วนของเสียจากการเกษตรที่มากมายของภูมิภาคนี้ ผลักดันการเติบโตของตลาดต่อไป .. ความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับก๊าซธรรมชาติหมุนเวียน Renewable Natural Gas : RNG หรือไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ และกิจกรรมการนำเข้า และส่งออกในภูมิภาคนี้ จะส่งเสริมให้ตลาดเติบโต ประเทศหลักในภูมิภาค ได้แก่ จีน China, อินเดีย India, ไทย Thailand, มาเลเซีย Malaysia, สิงคโปร์ Singapore และญี่ปุ่น Japan ..

คาดว่า ละตินอเมริกา Latin America จะเติบโตขึ้นเนื่องจากความต้องการกำลังไฟฟ้า และความร้อนที่เพิ่มขึ้นสำหรับการใช้งานในที่อยู่อาศัย และอุตสาหกรรม ซึ่งผลักดันให้ตลาดในภูมิภาคนี้เติบโต นอกจากนี้ การสนับสนุนทางการเงินจากรัฐบาลสำหรับการสร้างโรงงานไบโอแก๊ส Biogas และก๊าซธรรมชาติหมุนเวียน Renewable Natural Gas : RNG หรือไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ Plants แห่งใหม่ๆ ยังช่วยส่งเสริมตลาดในภูมิภาคนี้ได้เป็นอย่างดีอีกด้วย ..

ตะวันออกกลาง และแอฟริกา Middle East & Africa แสดงให้เห็นถึงการเติบโตอย่างมีนัยสำคัญในตลาดนี้เช่นกัน เนื่องจากการนำโรงงานผลิตก๊าซธรรมชาติหมุนเวียน RNG Plants มาใช้อย่างรวดเร็ว และการสร้างโรงงานใหม่นั้น จะช่วยกระตุ้นตลาดในภูมิภาคนี้ ..

สรุปส่งท้าย ..

อนาคตของก๊าซชีวภาพ Biogas และไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ ไม่สามารถพิจารณาแยกต่างหากจากบริบทที่กว้างขึ้นของระบบพลังงานโลก Global Energy System .. ก๊าซชีวภาพ Biogas ที่เป็นไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ ได้รับการคาดหมายว่า กำลังจะเข้ามาแทนที่ก๊าซธรรมชาติ Natural Gas ได้ในที่สุด รวมทั้งมีแนวโน้มในอนาคตที่เป็นไปได้มากมายสำหรับระบบพลังงานในระดับโลก ซึ่งขึ้นอยู่กับการสร้างนวัตกรรมทางเทคโนโลยี Pace of Technological Innovation, นโยบายพลังงานเชิงรุกภาครัฐ Ambition of Energy State Policies, พลวัตของตลาด Market Dynamics, แนวโนม้ทางสังคม Societal Trends และปัจจัยอื่นๆ อีกมากมาย ..

พลังงานชีวภาพ Bioenergy ผลิตขึ้นจากสารอินทรีย์ Organic Material ที่เรียกว่า ชีวมวล Biomass ซึ่งมีคาร์บอน Carbon ที่พืชดูดซับไว้ผ่านการสังเคราะห์แสง Photosynthesis .. เมื่อนำชีวมวล Biomass เหล่านี้ไปใช้ในการผลิตพลังงาน คาร์บอน Carbon : ₆C จะถูกปล่อยออกมาระหว่างการเผาไหม้ และกลับสู่ชั้นบรรยากาศ .. ทั้งนี้ เมื่อพลังงานถูกผลิตจากมวลชีวภาพมากขึ้น ปริมาณคาร์บอนจะเท่ากันกับที่พืชดูดซับไว้ก่อนหน้านี้ขณะเจริญเติบโต หมายถึง พลังงานชีวภาพสมัยใหม่ Modern Bioenergy ซึ่งรวมถึง ไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ คือเชื้อเพลิงที่ปล่อยมลพิษเกือบเป็นศูนย์สุทธิ Near Zero-Emission Fuel และพวกมันคือ แหล่งพลังงานหมุนเวียน หรือแหล่งพลังงานทางเลือกที่ใหญ่ที่สุดทั่วโลก Largest Source of Renewable Energy Globally โดยคิดเป็น 55% ของพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy และมากกว่า 6% ของการจัดหาพลังงานทั้งหมดทั่วโลก Global Energy Supply ..

พลังงานชีวภาพสมัยใหม่ Modern Bioenergy คือแหล่งพลังงานหมุนเวียน Renewable Sources ที่สำคัญ โดยมีส่วนสนับสนุนความต้องการพลังงานขั้นสุดท้ายของทุกภาคส่วน Final Energy Demand Across All Sectors ซึ่งในปัจจุบัน การใช้พลังงานชีวภาพสมัยใหม่ Modem Bioenergy มีสูงกว่าพลังงานลม Wind Energy และพลังงานแสงอาทิตย์ Solar PV Energy รวมกันถึง 5 เท่า แม้ว่าจะไม่รวมถึงการใช้ชีวมวลแบบดั้งเดิม Traditional Use of Biomass ด้วยก็ตาม ..

ในสถานการณ์ Net Zero Emissions: NZE Scenario ชี้ว่ากว่า 60% ของ 100 Exajoule : EJ สำหรับแหล่งพลังงานชีวภาพทั่วโลก Global Bioenergy Supply ในปี 2593 ผลิตขึ้นจากขยะอินทรีย์ของเสียยั่งยืน Sustainable Waste ซึ่งไม่ต้องการการใช้ที่ดินโดยเฉพาะ เมื่อเทียบกับ 20% ในวันนี้ ซึ่งรวมถึงขยะของเหลือทิ้งจากการเกษตร Agriculture Residues, ของเสียขยะอินทรีย์เทศบาล Organic Municipal Waste, มูลสัตว์, สิ่งปฏิกูลของมนุษย์ และของเสียตกค้างจากการแปรรูปไม้จากอุตสาหกรรมป่าไม้ และอื่นๆ นั้น ให้พลังงานชีวภาพ 20 EJ ในปี 2593 ในสถานการณ์ Net Zero Emissions : NZE Scenario .. นี่คือน้อยกว่าครึ่งหนึ่งของการประมาณการที่ดีที่สุดในปัจจุบันของศักยภาพทางเทคนิคทั้งหมดการลงทุนในการรวบรวมขยะ และการเรียงลำดับในสถานการณ์ NZE Scenario จะถูกปลดล็อคไปใกล้เคียงกับ 45 EJ ของแหล่งพลังงานชีวภาพจากแหล่งขยะของเสียที่ยั่งยืนต่างๆ นอกภาคป่าไม้ .. สิ่งเหล่านี้ใช้เป็นเกณฑ์คำนวณหลักในการผลิตก๊าซไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ Gas และเชื้อเพลิงชีวภาพขั้นสูง Advanced Biofuels ..

การให้ความร้อน Heating ยังคงเป็นการใช้พลังงานชีวภาพ Bioenergy ที่ถือว่ามีขนาดใหญ่ที่สุด และในขณะที่พลังงานความร้อนที่ได้ จะถูกนำไปใช้ผลิตพลังงานไฟฟ้ามากขึ้นเรื่อยๆ .. พลังงานชีวภาพ Bioenergy โดยเฉพาะเชื้อเพลิงชีวภาพ Biofuels, ก๊าซชีวภาพ Biogas และไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ อาจมีกำลังมีบทบาทสำคัญในบางภาคส่วนที่ใช้พลังงานไฟฟ้าได้ยาก Hard-to-Electrify Sectors เช่น ภาคการบิน Aviation และการเดินทะเล Shipping เนื่องจากพลังงานชีวภาพ Bioenergy ให้กำลังขับที่เหนือชั้นด้วยพลังงานจำเพาะ Specific Energy ที่สูงกว่า ..

กระบวนการปรับปรุงไบโอแก๊สให้เป็นไบโอมีเทน Process of Upgrading Biogas to Biomethane : CH₄ ได้รับการคาดหมายว่า พวกมัน อาจเป็นแหล่งพลังงานหลักสำหรับการเติบโตในอนาคต Major Energy Source of Future Growth .. ปัจจุบันอุตสาหกรรมไบโอมีเทน Biomethane Industry ยังถือว่ามีขนาดเล็กอยู่มาก แม้ว่าจะมีความสนใจเพิ่มขึ้นในหลายประเทศสำหรับศักยภาพในการส่งมอบพลังงานสะอาดให้กับผู้ใช้ปลายทางจำนวนมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อสามารถใช้งานได้ด้วยโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่เดิม ..

ผลิตภัณฑ์ร่วมหลักของการอัปเกรดไบโอแก๊สให้เป็นไบโอมีเทน Main Co-Product of Biogas Upgrading to Biomethane : CH₄ คือ CO₂ ซึ่งผลิตขึ้นในรูปแบบที่ค่อนข้างเข้มข้น ดังนั้น จึงสามารถใช้สำหรับวัตถุประสงค์ทางอุตสาหกรรม หรือเกษตรกรรม หรือรวมกับไฮโดรเจน Hydrogen : H₂ เพื่อให้ได้ก๊าซไบโอมีเทน Biomethane: CH₄ เพิ่มเติม .. อีกทางเลือกหนึ่ง คือการจัดเก็บไว้ใต้ดิน Store it Underground ซึ่งในกรณีนี้ ไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ จะเป็นแหล่งพลังงานที่มีการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์เป็นลบสุทธิ CO₂ Negative Source of Energy ..

ปัจจุบัน มีการผลิตไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ ประมาณ 3.5 ล้านตันเทียบเท่าน้ำมันดิบ Million or Mega Tonnes of Oil Equivalent: Mtoe ทั่วโลก .. การผลิตส่วนใหญ่อยู่ในตลาดยุโรป Europe และอเมริกาเหนือ North America โดยบางประเทศ เช่น เดนมาร์ก Denmark และสวีเดน Sweden มีส่วนแบ่งมากกว่า 10% ของไบโอแก๊ส และไบโอมีเทนในการขายก๊าซทั้งหมด Biogas/Biomethane in Total Gas Sales .. ประเทศนอกยุโรป และอเมริกาเหนือ กำลังตามมาติด ๆ อย่างรวดเร็ว โดยจำนวนโรงงานปรับปรุงในบราซิล จีน และอินเดีย เพิ่มขึ้นเป็น 3 เท่า นับตั้งแต่ปี 2558 เป็นต้นมา ..

ความสนใจที่เพิ่มขึ้นในไบโอมีเทน Rising Interest in Biomethane : CH₄ หมายความว่า จำนวนโรงงานที่ดำเนินการผลิตไบโอมีเทนขนาดใหญ่ทั่วโลก Biomethane : CH₄ Plants Worldwide คาดว่าจะมีมากกว่า 1,000 แห่ง ในระหว่างปี 2567-2573 .. โรงงาน ประมาณ 60% ที่ดำเนินการอยู่ และอยู่ระหว่างการพัฒนาฉีดอัดไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ เข้าไปในเครือข่ายการส่งจ่ายก๊าซ Gas Grids และอีก 20% ใช้เพื่อจ่ายเชื้อเพลิงให้ยานพาหนะ ส่วนที่เหลือ จะนำไปผลิตเป็นก๊าซมีเทนสำหรับใช้ในท้องถิ่น และพื้นที่ชุมชนต่างๆ Variety of Communities & Local End Uses ..

สำหรับประเทศไทยนั้น นโยบายภาครัฐในการส่งเสริมการวิจัย และพัฒนาเทคโนโลยีชีวภาพ Biotechnologies ภายในประเทศ รวมทั้งส่งเสริมให้เกิดการลงทุนในธุรกิจ Bioenergy เพื่อการผลิตก๊าซชีวภาพ Biogas, ไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ และเชื้อเพลิงชีวภาพ Biofuels รูปแบบต่างๆ รวมทั้งการผลิตไฮโดรเจนจากก๊าซชีวภาพ Hydrogen : H₂ Production from Biogas ทั้งจากภาครัฐ และเอกชนที่มีศักยภาพ หรือกระจายสู่ชุมชนด้วยราคาพลังงานที่เหมาะสม ไม่แพงเกินไปนั้น ได้กลายเป็นความจำเป็นสำคัญที่ขาดไม่ได้ ..

การให้สิทธิพิเศษทางภาษีจากคณะกรรมส่งเสริมการลงทุน BOI, การสนับสนุนการวิจัย และพัฒนา รวมไปถึงการให้ความรู้ทางด้านเชื้อเพลิงชีวภาพ Biofuels และการผลิตก๊าซไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ Production แก่ประชาชน กลายเป็นเรื่องจำเป็นสำคัญที่ขาดไม่ได้ในระดับยุทธศาสตร์ด้านพลังงานของชาติเช่นกัน เพื่อให้มั่นใจว่า ประเทศไทยจะสามารถบรรลุเป้าหมายการผลิตพลังงานหมุนเวียน Renewables ในประเทศ และใช้ก๊าซชีวภาพ Biogas, ไบโอมีเทน Biomethane : CH₄ และเชื้อเพลิงชีวภาพ Biofuels เหล่านี้เป็นหลักทดแทนเชื้อเพลิงฟอสซิล Fossil Fuels ที่ต้องนำเข้า และไม่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม อันจะนำไปสู่การพัฒนาเศรษฐกิจและสังคมแบบยั่งยืนอย่างมั่นคงด้วย Sustainable BCG Economy ให้สำเร็จได้ในที่สุด ..

………………………………………

คอลัมน์ : Energy Key

By โลกสีฟ้า ..

สนับสนุนคอลัมน์ โดย E@ บริษัท พลังงานบริสุทธิ์ จำกัด (มหาชน)

ขอบคุณเอกสารอ้างอิง :-

Renewable Natural Gas Production | US DOE :-

https://afdc.energy.gov/fuels/natural-gas-renewable

An Introduction to Biogas and Biomethane | IEA :-

https://www.iea.org/reports/outlook-for-biogas-and-biomethane-prospects-for-organic-growth/an-introduction-to-biogas-and-biomethane

What is Biomethane and How is it Produced? | Repsol :-

https://www.repsol.com/en/energy-and-the-future/sustainable-mobility/biomethane/index.cshtml#:~:text=Biomethane%2C%20also%20called%20renewable%20gas,methane%20ratio%20of%20around%2095%25

Biomethane Market Size, Share And Growth Report, 2030 | Fortune Business Insights :-

https://www.fortunebusinessinsights.com/industry-reports/bio-methane-market-100272

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