Biobatteries แบตเตอรี่ชีวภาพ เส้นทางสู่”พลังงานที่ยั่งยืน”

- Advertisement -

4 ตุลาคม 2568

Biobatteries: A Potential Path to Sustainable Energy

“…..ประเทศไทย คือ ชาติเกษตรกรรมสำคัญที่โดดเด่น มีผลผลิตทางการเกษตรที่อุดมสมบูรณ์ รวมถึงมีแหล่งน้ำ แหล่งวัตถุดิบที่มีคุณค่าสำหรับผลิตภัณฑ์ชีวภาพหลากหลายประเภท นอกเหนือจากน้ำตาล ….”

ไบโอแบตเตอรี่ หรือแบตเตอรี่ชีวภาพ Biobatteries คือ อุปกรณ์ที่สร้างกระแสไฟฟ้าผ่านปฏิกิริยาทางชีวเคมีของสิ่งมีชีวิต Devices that Generates Electricity through the Biochemical Reactions of Living Organisms เช่น แบคทีเรีย Bacteria หรือเอนไซม์ Enzymes เพื่อสลายสารประกอบอินทรีย์ Breaking Down Organic Compounds .. แบตเตอรี่เหล่านี้ กำลังได้รับการพัฒนาให้เป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่มีศักยภาพ Potential Renewable Energy Source โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการส่งจ่ายพลังงานให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าขนาดเล็ก Powering Small Electrical Devices ..

Mediated Electron Transfer: MET Biobatteries / Biofuel Cells – Based Biobatteries for Net – Zero Energy Future | Credit: ScienceDirect

ไบโอแบตเตอรี่ Biobatteries ถือเป็นงานวิจัยที่น่าสนใจ โดยใช้ประโยชน์จากกระบวนการทางชีวภาพเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า Harnessing Biological Processes to Generate Electricity แบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลักตามตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพที่ใช้ ได้แก่ :-

1. ไบโอแบตเตอรี่เอนไซม์ Enzymatic Biobatteries : ไบโอแบตเตอรี่ Biobatteries เหล่านี้ ใช้เอนไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อสลายสารประกอบอินทรีย์ Enzymes as Catalysts to Break Down Organic Compounds ในฐานะที่เป็นเชื้อเพลิง Fuels เช่น น้ำตาล Sugars, กลูโคส Glucose, มอลโทเดกซ์ทริน Maltodextrin และกรดอะมิโน Amino Acids หรือแอลกอฮอล์ Alcohols เป็นต้น โดยการสลายตัวของสารประกอบอินทรีย์ จะปล่อยคายอิเล็กตรอน Electrons และโปรตอน Protons ออกมา .. ทั้งนี้ เอนไซม์ Enzymes จะช่วยอำนวยความสะดวกในการออกซิเดชันของเชื้อเพลิงที่ขั้วบวก Oxidation of the Fuel at the Anode และรีดักชันของออกซิเจนที่ขั้วลบ Reduction of Oxygen at the Cathode ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า .. ความท้าทายสำคัญในประเภทนี้ คือ การตรึง และความเสถียรของเอนไซม์บนอิเล็กโทรด Immobilization & Stability of the Enzymes on the Electrodes ซึ่งบริษัทโซนี่ หรือ Sony Group Corporation คือ ตัวอย่างของหนึ่งในบริษัทฯ ผู้บุกเบิกในการพัฒนาไบโอแบตเตอรี่เอนไซม์จากน้ำตาล Developing Sugar – Based Enzymatic Biobatteries ที่ประสบความสำเร็จ ..

2. ไบโอแบตเตอรี่จุลินทรีย์ Microbial Biobatteries หรือเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells – MFCs : ไบโอแบตเตอรี่เหล่านี้ ใช้จุลินทรีย์ที่มีชีวิต ได้แก่ แบคทีเรีย Bacteria, ยีสต์ Yeast และสาหร่าย Algae เพื่อเร่งการสลายตัวของสารตั้งต้นอินทรีย์ หรืออนินทรีย์ Breakdown of Organic or Inorganic Substrates เพื่อผลิตกำลังไฟฟ้า .. แบคทีเรียบางชนิดที่รู้จักกันในชื่อ “แบคทีเรียที่หายใจด้วยไฟฟ้า Electrogenic” หรือ “แบคทีเรียที่หายใจด้วยขั้วบวก Anode – Respiring Bacteria” เช่น แบคทีเรียกลุ่ม Geobacter Species, Shewanella Oneidensis และ E. coli ซึ่งสามารถถ่ายโอนอิเล็กตรอน Electrons ไปยังอิเล็กโทรด Electrode ได้โดยตรง ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการเผาผลาญ .. ทั้งนี้ เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells – MFCs สามารถใช้เชื้อเพลิงได้หลากหลายชนิด รวมถึงน้ำเสีย Wastewater, ชีวมวลจากพืช Plant Biomass หรือแม้แต่ดิน Dirt .. ไบโอแบตเตอรี่จุลินทรีย์ Microbial Biobatteries มักจะสามารถดำรงอยู่ได้ด้วยตัวเองเป็นเวลานาน เนื่องจากแบคทีเรีย Bacteria สามารถฟื้นฟูตัวเอง Replenish Themselves ได้ ..

ทั้งนี้ แบตเตอรี่ไมโครไบโอม Microbiome Batteries หรือที่รู้จักกันในชื่อแบตเตอรี่จุลินทรีย์ Microbial Batteries หรือไบโอแบตเตอรี่ Biobatteries คือ อุปกรณ์ที่ผลิตไฟฟ้าโดยใช้ประโยชน์จากกิจกรรมการเผาผลาญของจุลินทรีย์ Devices that Generate Electricity by Harnessing the Metabolic Activity of Microorganisms โดยเฉพาะแบคทีเรีย Bacteria เพื่อเปลี่ยนสารอินทรีย์ หรือของเสีย Organic Matters or Wastes ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า Electrical Energy .. นวัตกรรมแบตเตอรี่เหล่านี้ นำเสนอวิธีที่ยั่งยืน และต้นทุนต่ำในการผลิตไฟฟ้าจากแหล่งอินทรีย์สารที่หลากหลาย เช่น น้ำเสีย Wastewater, ตะกอน Sediments และชีวมวล Biomass ขณะเดียวกันก็นำเสนอโซลูชันข้อไขที่มีศักยภาพสำหรับการบำบัดขยะ Waste Remediation และการผลิตกำลังไฟฟ้าด้วยชุดแบตเตอรี่ชีวภาพในสถานที่ห่างไกล Remote Power Generation Using Biobattery Packs ไปพร้อมด้วย ..

Bacteria Biobatteries / Professor Seokheun ‘Sean’ Choi Developed a ‘Plug & Play’ Biobattery | Credi: Binghamton University

อย่างไรก็ตาม นอกเหนือจากการจำแนกประเภทตามตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพ 2 ประเภทนี้แล้ว แบตเตอรี่ชีวภาพ Biobatteries ยังสามารถจำแนกประเภทตามลักษณะอื่น ๆ ได้ดังนี้ :-

– แหล่งเชื้อเพลิง Fuel Source : การจำแนกประเภทตามแหล่งเชื้อเพลิง เช่น น้ำตาล Sugar – Based ซึ่งใช้กลูโคส Glucose, มอลโทเดกซ์ทริน Maltodextrin, การแยกประเภทตามของเหลวในร่างกาย Body Fluid – Based เช่น แลคเตตในเลือด Lactate in Blood, น้ำตา Tears หรือเหงื่อ Sweat รวมถึงการแยกประเภทตามน้ำเสีย Wastewater – Based หรือการใช้สารอินทรีย์ในน้ำเสียเป็นเชื้อเพลิง Employing Organic Matter in Wastewater as a Fuels และการแยกประเภทตามแหล่งเชื้อเพลิงที่เป็น Cellulose – Based โดยย่อยสลายเซลลูโลสจากวัสดุจากพืช Breaking Down Cellulose from Plant Materials ..

– กลไกการถ่ายโอนอิเล็กตรอน Electron Transfer Mechanism : การจำแนกประเภทลักษณะนี้ ได้แก่ การถ่ายโอนอิเล็กตรอนโดยตรง Direct Electron Transfer: DET โดยอิเล็กตรอน Electrons ถูกถ่ายโอนโดยตรงระหว่างเอนไซม์/จุลินทรีย์ Enzymes/Microorganisms และอิเล็กโทรด Electrodes กับการถ่ายโอนอิเล็กตรอนแบบมีตัวกลาง Mediated Electron Transfer: MET ซึ่งตัวกลางการถ่ายโอนถ่ายโอนอิเล็กตรอน Electron Shuttle Mediators จะถูกใช้เพื่ออำนวยความสะดวกในการถ่ายโอนอิเล็กตรอนระหว่างตัวเร่งปฏิกิริยาชีวภาพ Biocatalyst และอิเล็กโทรด Electrodes ..

ทั้งนี้ ยังมีการแยกประเภทตาม ‘รูปแบบระบบ System Type’ ซึ่งได้แก่ ระบบแบบพาสซีฟ Passive Systems และระบบแอคทีฟ Active Systems ซึ่งสารที่ทำปฏิกิริยาจะถูกดูดซึมเข้าสู่อิเล็กโทรดผ่านการแพร่กระจายตามธรรมชาติ Reactive Substances are Absorbed into the Electrodes through Natural Diffusion หรือสารที่เกิดปฏิกิริยาจะถูกป้อนเข้าสู่ระบบอย่างแข็งขัน Reactive Substances are Actively Introduced เช่น ผ่านการสูบ Pumping หรือการพาความร้อน Convection เป็นต้น ..

จนถึงวันนี้ งานวิจัยส่วนใหญ่ปัจจุบัน Current Research มุ่งเน้นไปที่การปรับปรุงกำลังผลิต Power Output, อายุการใช้งาน Lifespan และความเสถียรของไบโอแบตเตอรี่ Stability of Biobatteries เพื่อให้สามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้อย่างแพร่หลายในสาขาต่าง ๆ ได้ โดยไบโอแบตเตอรี่ Biobatteries ซึ่งผลิตกำลังไฟฟ้าจากกระบวนการทางชีวภาพ Generate Electricity from Biological Processes มีการใช้งานที่หลากหลาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นที่ที่แบตเตอรี่แบบดั้งเดิมไม่เหมาะสม หรือเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม เช่น อุปกรณ์ปลูกถ่ายทางการแพทย์ Medical Implants, อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พกพา Portable Electronics, ระบบนำส่งยา Drug Delivery Systems, การทดสอบตรวจโรคที่บ้าน Home Disease Testing และแม้กระทั่งการส่งจ่ายไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็ก Powering Small Electronic Devices และเซ็นเซอร์ระยะไกล Remote Sensors เป็นต้น ..

นอกจากนั้นแล้ว ไบโอแบตเตอรี่ Biobatteries สามารถใช้ชาร์จประจุไฟฟ้าให้แก่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ Charge Electronic Devices เช่น โทรศัพท์มือถือ Cell Phones และพาวเวอร์แบงค์ Power Banks ซึ่งเป็นทางเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่า ตลอดจนไบโอแบตเตอรี่ Biobatteries กำลังถูกสำรวจเพื่อนำไปใช้ในภาคส่วนความมั่นคง Defense Field สำหรับอุปกรณ์เฝ้าระวังระยะไกล Remote Surveillance Equipment, อุปกรณ์สอดแนม Spying, และอุปกรณ์เฝ้าสังเกตอื่น ๆ Other Monitoring Equipments โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสถานการณ์ที่การสับเปลี่ยนแบตเตอรี่เป็นเรื่องยาก รวมทั้งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ชั่วคราว Transient Electronics สำหรับการจ่ายกำลังไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบใช้แล้วทิ้ง หรือแบบย่อยสลายได้ Disposable or Biodegradable Electronics เช่น อุปกรณ์ที่ใช้ในการตรวจสอบสภาพแวดล้อม หรืออุปกรณ์ทางการแพทย์ชั่วคราว Environmental Monitoring or Temporary Medical Devices มาพร้อมด้วย เป็นต้น ..

แบตเตอรี่น้ำตาล Sugar Batteries สำหรับจัดเก็บพลังงาน Store Energy และการผลิตไฮโดรเจน Produce Hydrogen: H₂ ในระบบเศรษฐกิจไฮโดรเจน Hydrogen Economy ..

แบตเตอรี่น้ำตาล Sugar Batteries คือ แบตเตอรี่ชีวภาพที่ใช้น้ำตาลเป็นเชื้อเพลิง Biobatteries Using Sugar as Fuel กำลังถูกสำรวจว่า พวกมัน เป็นโซลูชันข้อไขการจัดเก็บพลังงานที่มีศักยภาพสำหรับเศรษฐกิจไฮโดรเจน Hydrogen Economy .. แม้ว่าจะไม่ได้ผลิตไฮโดรเจนโดยตรง แต่สามารถจัดเก็บพลังงานจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน Store Energy from Renewable Sources แล้วจึงผลิตไฮโดรเจน Produce Hydrogen: H₂ ผ่านกระบวนการแยกต่างหากได้อย่างยอดเยี่ยม ..

แบตเตอรี่น้ำตาล Sugar Batteries คือ แบตเตอรี่ชีวภาพรูปแบบใหม่ Emerging Type of Biobatteries ที่ใช้มอลโทเดกซ์ทริน Maltodextrin: C_6nH_(10n+2)O_(5n+1) เป็นเชื้อเพลิง Fuels และช่วยอำนวยความสะดวกโดยตัวเร่งปฏิกิริยาเอนไซม์ Facilitated by the Enzymatic Catalysts ..

แบตเตอรี่น้ำตาล Sugar Batteries สร้างกระแสไฟฟ้าโดยการออกซิเดชันหน่วยกลูโคสของมอลโทเดกซ์ทริน Oxidation of the Glucose Unit of Maltodextrin: C_6nH_(10n+2)O_(5n+1) .. ปฏิกิริยาออกซิเดชันของสารประกอบอินทรีย์ Oxidation of the Organic Compound จะก่อให้เกิดคาร์บอนไดออกไซด์ Carbon Dioxide: CO₂ และกระแสไฟฟ้า Electrical Current .. เอนไซม์ Enzymes จำนวน 13 ชนิด ถูกฝังอยู่ในแบตเตอรี่ เพื่อให้ปฏิกิริยาดำเนินไปจนเสร็จสมบูรณ์ และแปลงพลังงานเคมีส่วนใหญ่ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า Converts Most Chemical Energy into Electrical Energy ..

ผลการทดสอบทดลองแสดงให้เห็นว่า แบตเตอรี่น้ำตาลที่มีมวลเท่ากันกับลิเธี่ยมไอออนแบตเตอรี่ Sugar Batteries of the Same Mass to Lithium – Ion Batteries นั้น สามารถจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าได้อย่างน้อย 2 เท่า หรือมากถึง 10 เท่าของแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออนแบบเดิม Traditional Lithium – Ion Batteries .. คาดว่า แบตเตอรี่น้ำตาล Sugar Batteries จะเป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้าเคลื่อนที่ประเภทถัดไป Next General Type of Mobile Electric Power Source และเป็นแหล่งพลังงานที่เป็นไปได้สำหรับรถยนต์ไฟฟ้า Electric Cars ด้วยน้ำหนัก ปริมาตร และราคาที่ลดลงได้ .. แต่แรงดันไฟฟ้าขาออกของแบตเตอรี่น้ำตาล Sugar Battery’s Output Voltage อยู่ที่ 0.5 V ต่ำกว่าแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium – Ion Batteries ซึ่งอยู่ที่ 3.6 V ซึ่งทำให้กำลังไฟฟ้า หรืออัตราการถ่ายโอนพลังงานไฟฟ้านั้น ดูเหมือนจะยังคงต่ำเกินไป ..

อย่างไรก็ตาม ตัวอย่างเชิงประจักษ์ โดยบริษัท Sony ซึ่งเป็นบริษัทสัญชาติญี่ปุ่น ได้เผยแพร่ทฤษฎีแบตเตอรี่น้ำตาลเป็นครั้งแรก First Published the Theory of Sugar Battery ในปี 2550 .. หลังจากนั้น ทีมวิจัยที่นำโดย ดร. Y.H. Percival Zhang จาก Virginia Tech ได้เผยแพร่ทฤษฎีดังกล่าวเป็นเวอร์ชั่นล่าสุด Latest Version มาตั้งแต่ปี 2557 โดยทีมวิจัยของเขา มุ่งเน้นไปที่การเชื่อมโยงกับเศรษฐกิจไฮโดรเจนเป็นอันดับแรก และพวกเขาได้ตีพิมพ์งานวิจัยเกี่ยวกับแบตเตอรี่น้ำตาลที่ใช้เอนไซม์ในกระบวนการออกซิเดชัน .. แบตเตอรี่น้ำตาล Sugar Batteries ชนิดนี้ มีความหนาแน่นพลังงานสูง High Energy Density .. คาดว่า แบตเตอรี่น้ำตาล Sugar Batteries จะสามารถใช้งานได้จริงภายในอีกไม่นานจากนี้ไป .. เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออนที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน Compared to the Currently Widely Used Lithium – Ion Batteries พบว่า แบตเตอรี่น้ำตาล Sugar Batteries มีประโยชน์หลายประการ ได้แก่ ความปลอดภัย Safety ซึ่งรวมถึงความจุที่เพิ่มขึ้น Increased Capacity, อายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น Longer Lifespan และประสิทธิภาพที่ดีขึ้น Improved Efficiency นอกจากนี้ยังมีศักยภาพในการลดต้นทุน Potential for Lower Cost และลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม Reduced Environmental Impact มาพร้อมด้วย ..

Sugar Batteries / Sony 4 Prototype Bio Battery Units / Sony Develops Sweet Little Bio Battery | Credit: Sony / NBC News

ปฏิกิริยาออกซิเดชันที่สมบูรณ์ของหน่วยกลูโคส Complete Oxidation Reaction of Unit Glucose ในสารละลายมอลโทเดกซ์ทริน Maltodextrin Solution ที่ 15 % ทำให้แบตเตอรี่น้ำตาล Sugar Batteries มีความหนาแน่นพลังงาน 596 Ah Kg^-1 ซึ่งสูงกว่าแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium – Ion Batteries ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายถึง 2 เท่า ซึ่งอยู่ที่ 270 Ah Kg^-1 .. ในการใช้งานจริง หมายความว่า อายุการใช้งานของแบตเตอรี่เพิ่มขึ้น Lifetime of the Battery Increases หรืออีกทางหนึ่ง มวล และปริมาตรของแบตเตอรี่จะลดลง Mass & Volume of the Battery Reduce ..

วิถีกระบวนสังเคราะห์ Synthetic Pathway นี้ ประกอบด้วยเอนไซม์ Enzymes จำนวน 13 ชนิด เพื่อให้มั่นใจว่า ปฏิกิริยารีดอกซ์จะเสร็จสมบูรณ์ นั่นคือ การผลิตอิเล็กตรอน Electrons ได้ 24 ตัวต่อหน่วยกลูโคส Glucose Unit เมื่อเติมเอนไซม์เร่งปฏิกิริยาเหล่านี้ทั้งหมดลงในวิถีกระบวนสังเคราะห์ Synthetic Pathway พบว่า สมการทางเคมีโดยรวมจะเป็นดังนี้ :-

C₆H₁₀O₅ + 7H₂O => 24e^– + 6CO₂ + 24H⁺

ในทางทฤษฎี หน่วยกลูโคสของมอลโทเดกซ์ทรินหนึ่งหน่วย Maltodextrin’s Glucose Unit: C₆H₁₀O₅ สร้างอิเล็กตรอน Electrons ได้ 24 ตัว ซึ่งทำให้ความหนาแน่นกระแสสูงสุดของแบตเตอรี่น้ำตาล Sugar Battery’s Maximum Current Density สูงกว่าความหนาแน่นกระแสสูงสุดของระบบที่คล้ายกันที่ใช้ดีไฮโดรจีเนส Dehydrogenases: NAD⁺/NADP⁺ จำนวน 2 ตัว อยู่ถึง 35 % .. ในทางปฏิบัติ นักวิจัยที่มหาวิทยาลัยเวอร์จิเนียเทค Virginia Tech ได้วัดประสิทธิภาพฟาราเดย์ Faraday Efficiency เป็นเปอร์เซ็นต์ของผลลัพธ์ที่วัดได้เทียบกับผลลัพธ์ทางทฤษฎี Percent of Measured Output against Theoretical Output ของปฏิกิริยารีดอกซ์ของแบตเตอรี่น้ำตาล Sugar Battery’s Redox Reaction ซึ่งผลลัพธ์ที่ได้ คือ 97.6 ± 3.0 % ภายใต้สภาวะที่ปราศจากออกซิเจน Oxygen – Free Conditions สำหรับแอโนด Anode Compartment ซึ่งบ่งชี้ว่า พวกมันมีประสิทธิภาพสูงในการส่งผ่านอิเล็กตรอน High Efficiency in the Electron Transmission ..

แตกต่างจากวิถีธรรมชาติ ซึ่งใช้เอนไซม์ที่ขึ้นอยู่กับ Nicotinamide Adenine Dinucleotide Phosphate: NADP .. วิถีกระบวนสังเคราะห์นี้ ใช้เอนไซม์ไซโตซอลอื่น ๆ Other Cytosolic Enzymes เป็นตัวกลางในการเกิดปฏิกิริยา ดังนั้น แบตเตอรี่น้ำตาล Sugar Batteries จึงไม่ต้องอาศัยการใช้สารเคมีอินทรีย์เชิงซ้อน เช่น อะดีโนซีนไตรฟอสเฟต Adenosine Triphosphate: C₁₀H₁₆N₅O₁₃P₃ ซึ่งมีราคาแพง และไม่เสถียร Expensive & Unstable ..

ทั้งนี้ โซนี่ Sony ได้พัฒนาต้นแบบ “แบตเตอรี่ชีวภาพ Biobatteries” ที่ผลิตกระแสไฟฟ้าจากสารละลายน้ำตาลโดยใช้เอนไซม์ Generates Electricity from Sugar Solution Using Enzymes มานานแล้ว โดยมีเป้าหมายเพื่อเป็นแหล่งพลังงานที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็ก Eco – Friendly Energy Source for Small Electronic Devices เช่น เครื่องเล่น MP3, Walkman Cassette Player และลำโพง Speakers เป็นต้น .. แบตเตอรี่นี้ หรือที่รู้จักกันในชื่อแบตเตอรี่พลังงานน้ำตาล Sugar – Powered Batteries ใช้การออกแบบแบบพาสซีฟ Passive – Type Design โดยจ่ายสารละลายน้ำตาลให้กับอุปกรณ์ และเอนไซม์จะสลายน้ำตาล ปล่อยคายอิเล็กตรอน Release Electrons: e^– และไฮโดรเจนไอออน Hydrogen Ions: H⁺ ซึ่งจะรวมตัวกับออกซิเจน Oxygen: O₂ เพื่อผลิตน้ำ Water: H₂O และผลิตกระแสไฟฟ้า Generate Electricity ..

ต้นแบบแบตเตอรี่ชีวภาพ Prototype Biobattery เมื่อปี พ.ศ. 2550 ของ Sony แสดงให้เห็นถึงกำลังไฟฟ้า 50 มิลลิวัตต์ Milliwatt: mW ที่เพียงพอสำหรับเครื่องเล่น MP3, Walkman Cassette Player และลำโพง Speakers ตามที่กล่าวถึง ซึ่งแม้ว่า เวลาจะผ่านมานาน และยังไม่ได้รับความนิยมอย่างแพร่หลายในหมู่ผู้บริโภคเท่าที่ควรในปัจจุบัน แต่แนวคิดแบตเตอรี่นี้ กำลังได้รับแรงบันดาลใจอีกครั้งจากแนวคิดการผลิตพลังงานทางชีวภาพ Biological Energy Generation เพื่อความยั่งยืน รวมถึงการใช้เอนไซม์ในการย่อยสารละลายน้ำตาลเพื่อผลิตกำลังไฟฟ้าในระบบแบบพาสซีฟ Using Enzymes to Break Down Sugar Solutions to Produce Electricity นั้น ถือเป็นนวัตกรรมชั้นเยี่ยม Great Innovation ที่ได้รับการคาดหวังว่าจะเป็นอนาคตระบบพลังงานรูปแบบกระจายยิบย่อยได้เป็นอย่างดีจากนี้ไป ..

นอกจากนั้น ผลิตภัณฑ์ที่เป็นกล่อง และเปลือกแบตเตอรี่ชีวภาพของ Sony นั้น ยังทำขึ้นจากพลาสติกจากพืช Vegetable – Based Plastics .. ในแอโนด จะใช้เอนไซม์ย่อยน้ำตาล Sugar – Digesting Enzymes เช่น กลูโคสออกซิเดส Glucose Oxidase และตัวกลาง Mediator เช่น วิตามิน K3 หรือ Menadione: C₁₁H₈O₂ ขณะที่ในแคโทด Sony จะใช้เอนไซม์รีดิวซ์ออกซิเจน Oxygen – Reducing Enzymes เช่น แลคเคส Laccase และตัวกลาง Mediator เช่น โพแทสเซียมเฟอร์ริไซยาไนด์ Potassium Ferricyanide: K₃[Fe(CN)₆] .. เมื่อเติมน้ำตาลลงไป แอโนดจะสกัดอิเล็กตรอน และไอออนไฮโดรเจน Anode Extracts Electrons & Hydrogen Ions ออกมา และไอออนเหล่านี้จะเดินทางผ่านตัวแยกไปยังแคโทด ซึ่งจะรวมตัวกับออกซิเจนเพื่อผลิตน้ำ ซึ่งก่อให้เกิดกระแสไฟฟ้ามาพร้อมด้วย ..

จนถึงวันนี้ เซลล์แบตเตอรี่น้ำตาล Sugar Battery Cells ของ Sony ให้กำลังขับ Power Output สูงสุดมากกว่า 50 มิลลิวัตต์ Milliwatt: mW ไปแล้ว รวมทั้งแบตเตอรี่ชีวภาพ Biobatteries ของพวกเขา สามารถ “ชาร์จซ้ำ Recharged” ได้ด้วยเพียงการเติมสารละลายน้ำตาล Adding More Sugar Solution เนื่องจากพวกเขาใช้น้ำตาลเป็นเชื้อเพลิง Sugar Itself is the Fuel ..

อย่างไรก็ตาม ขนาดของเซลล์แบตเตอรี่ต้นแบบ Prototype Battery Cells มีขนาด 39 ลูกบาศก์มิลลิเมตร ซึ่งยังไม่เล็กพอสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ Modern Electronic Devices ทำให้ยังไม่เหมาะสำหรับอุปกรณ์ขนาดจิ๋วจริง ๆ ขณะที่การจัดเก็บ และการใช้พลังงานในระยะยาว Long – Term Storage & Energy Retention เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ทั่วไปแล้ว พบว่า แบตเตอรี่ชีวภาพ Biobatteries มีโอกาสน้อยกว่าที่จะรักษาระดับพลังงานไว้ได้เป็นเวลานาน ซึ่งสร้างความท้าทายสำหรับการใช้งาน และการจัดเก็บพลังงานระยะยาว Challenges for Long – Term Usage & Storage เป็นอย่างมาก .. ทั้งนี้ แม้ว่า Sony จะประกาศแผนงานสำหรับการเปิดตัวสู่ผู้บริโภค Plans for Consumer Introduction แต่ก็ยังไม่มีข้อบ่งชี้ว่าแบตเตอรี่ชีวภาพพลังงานน้ำตาล Sugar – Powered Biobatteries เหล่านี้ จะทำตลาดอย่างกว้างขวางได้หากมิได้รับการพัฒนาขึ้นไปอีกระดับหนึ่ง หรือให้มีขนาดเล็กลงอีก และมีความเสถียรในระยะยาวมากกว่านี้ เพื่อมุ่งไปสู่เส้นทางสำหรับอนาคตพลังงานที่ยั่งยืนให้สำเร็จได้ในที่สุด ..

Sugar Batteries / Sugar Battery Offers Hope of Green – Powered Gadgets within Three Years | Credit: Virginia Tech / Guardian News

ปัจจุบัน นักวิจัย ได้พัฒนาการออกแบบแบตเตอรี่น้ำตาล Sugar Batteries จากเซลล์เชื้อเพลิงเอนไซม์ต้นแบบ Prototyped Enzymatic Fuel Cells ซึ่งใช้เอนไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในปฏิกิริยารีดอกซ์ Enzymes as Catalysts in the Redox Reaction .. แบตเตอรี่น้ำตาล Sugar Batteries ใช้วิธีการหลายวิธีโดยอิงจากการออกแบบเซลล์เชื้อเพลิงเอนไซม์ทั่วไป Design of Regular Enzymatic Fuel Cells ที่มีราคาถูก และเสถียร เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของแบตเตอรี่ Overall Efficiency of the Battery is Improved ซึ่งประสบความสำเร็จเป็นอย่างดี .. คาดว่า การทำตลาดเชิงพาณิชย์อย่างกว้างขวางของ Sony กำลังจะเกิดขึ้นได้ในเร็ววันนี้ ..

สำหรับในประเด็นแนวโน้มการผลิตไฮโดรเจน Hydrogen: H₂ Production Potential นั้น ผลพลอยได้จากการออกซิเดชันของน้ำตาล Byproducts of the Sugar Oxidation รวมทั้งคาร์บอนไดออกไซด์ Carbon Dioxide: CO₂ สามารถนำไปใช้ผลิตไฮโดรเจน Produce Hydrogen: H₂ ได้โดยผ่านปฏิกิริยาเคมีอื่น ๆ ซึ่งทำให้ไฮโดรเจน Hydrogen: H₂ เป็นแหล่งเชื้อเพลิงที่มีศักยภาพ Potential Source of Fuel สำหรับเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน Hydrogen Fuel Cells นั่นเอง ..

ในบริบทของเศรษฐกิจไฮโดรเจน In the Context of the Hydrogen Economy นั้น แบตเตอรี่น้ำตาล Sugar Batteries อาจมีบทบาทในการจัดเก็บพลังงานจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ และพลังงานลม Solar & Wind Power .. ไฮโดรเจนที่ผลิตจากผลพลอยได้จากแบตเตอรี่น้ำตาล Hydrogen: H₂ Produced from Sugar Battery Byproducts สามารถนำไปใช้เป็นพลังงานให้กับเซลล์เชื้อเพลิง Power Fuel Cells ซึ่งเป็นโซลูชันข้อไขพลังงานที่สะอาด และยั่งยืน Clean & Sustainable Energy Solution .. การผสานรวมแบตเตอรี่น้ำตาลเข้ากับการผลิตไฮโดรเจน และเซลล์เชื้อเพลิง Integration of Sugar Batteries with Hydrogen Production & Fuel cells อาจสร้างระบบพลังงานแบบวงจรปิด Closed – Loop Energy System ซึ่งช่วยลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิล Minimizing Reliance on Fossil Fuels ได้อย่างเฉียบขาดมาพร้อมด้วย ..

ระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ชีวภาพในประเทศไทย Biobattery Energy Storage in Thailand ..

ประเทศไทย Thailand คือ ชาติเกษตรกรรมสำคัญที่โดดเด่น Significant Agricultural Country มีผลผลิตทางการเกษตรที่อุดมสมบูรณ์ รวมถึงมีแหล่งน้ำ แหล่งวัตถุดิบที่มีคุณค่าสำหรับผลิตภัณฑ์ชีวภาพหลากหลายประเภท Valuable Feedstock for Various Bio – Based Products นอกเหนือจากน้ำตาล .. รัฐบาล และภาคอุตสาหกรรมของไทย มุ่งเน้นการเพิ่มมูลค่าให้กับผลิตภัณฑ์ทางการเกษตร Adding Value to Agricultural Products โดยการแปรรูปเป็นพลาสติกชีวภาพ Bioplastics, เอทานอล Ethanol และสารชีวเคมีอื่น ๆ Other Biochemicals ซึ่งรวมทั้งพลังงานชีวภาพ Bioenergy ตามแนวทางเศรษฐกิจชีวภาพหมุนเวียนสีเขียว Bio – Circular – Green: BCG Economic Model อย่างแข็งขัน ซึ่งเน้นการพัฒนาอย่างยั่งยืน Emphasizes Sustainable Development, การจัดการขยะอินทรีย์ของเสียด้วยการแปลงเป็นพลังงาน Management of Organic Waste by Converting Waste to Energy และการสร้างสรรค์ผลิตภัณฑ์ชีวภาพที่มีคุณค่าสูง Creation of High – Value Bio – Based Products ..

ประเทศไทย Thailand นับเป็นประเทศต้น ๆ ของโลกที่เฟื่องฟูไปด้วยความหลากหลายทางชีวภาพ Biodiversity Hotspot ไม่ว่าจะเป็นพืชพรรณ มากกว่า 13,500 ชนิด, นก และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม มากกว่า 1,000 ชนิด, ปลา 2,800 ชนิด, จุลินทรีย์ 150,000 ชนิด, สาหร่าย 5,000 ชนิด ตลอดจนแมลง มากกว่า 100,000 สายพันธุ์ .. สายพันธุ์สิ่งมีชีวิต Species of Life ประมาณ 10 % ของโลก ล้วนอยู่ในประเทศไทย ด้วยตำแหน่งที่ตั้งของประเทศที่เหมาะสม ดังนั้น ปัจจัยที่เอื้อต่อการดำรงชีวิตของพืช และสัตว์ต่าง ๆ ของไทย จึงอุดมสมบูรณ์มากกว่าพื้นที่ในประเทศอื่น ๆ ทั้งในเรื่องของดิน น้ำ และแร่ธาตุต่าง ๆ รวมถึงปริมาณแสงแดดที่ยอดเยี่ยมสำหรับผลิตกำลังไฟฟ้า อย่างน้อย 6 ชั่วโมงต่อวัน หรือมากกว่า 2,100 ชั่วโมงต่อปี และมีฝนตกอย่างต่อเนื่องด้วยปริมาณน้ำฝน 800,000 ล้านลูกบาศเมตรต่อปี โดยไม่มีการพัดถล่มของพายุที่รุนแรงเหมือนเช่นประเทศตามแนวชายฝั่งทะเล ตลอดจนมีแหล่งน้ำขนาดใหญ่ และขนาดกลาง กระจายอยู่ทั่วประเทศมาพร้อมด้วย ..

เป็นที่ชัดเจนว่า ระบบเศรษฐกิจชีวภาพไทยกำลังเติบโต Thailand’s Bioeconomy is Growing โดยมุ่งเน้นไปที่พลังงานที่ยั่งยืน Sustainable Energy และผลิตภัณฑ์ชีวภาพ Bio – Based Products รวมถึงการสนับสนุนจากนโยบายรัฐอย่างมากในการพัฒนาพลาสติกชีวภาพ และเชื้อเพลิงชีวภาพ Development of Bio – Plastics & Biofuels ตลอดจนการผลักดันเชิงกลยุทธ์เพื่อเป็นศูนย์กลางการผลิต และการรีไซเคิลแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicle: EV Battery Production & Recycling ในภูมิภาค .. แม้ว่าคำว่า “แบตเตอรี่ชีวภาพ Biobatteries” จะไม่ได้ถูกระบุไว้อย่างชัดเจนในแผนงานภาครัฐ แต่การพัฒนาชุดแบตเตอรี่ที่ผลิตโดยใช้วัสดุชีวภาพ หรือสำหรับการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับชีวภาพ Batteries Produced Using Bio – Based Materials or for Bio – Related Applications นั้น ประเทศไทย Thailand ได้เข้าไปมีส่วนร่วมอย่างแข็งขันในสาขาที่เกี่ยวข้อง เช่น เทคโนโลยีเชื้อเพลิงชีวภาพ และแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า Biofuel & EV Battery Technologies เป็นต้น ..

จนถึงปัจจุบัน ประเทศไทย Thailand กำลังพัฒนา และนำระบบจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่ Battery Energy Storage Systems: BESSs มาใช้อย่างแข็งขัน เพื่อเพิ่มเสถียรภาพของโครงข่ายไฟฟ้า และบูรณาการแหล่งพลังงานหมุนเวียนให้มากขึ้น โดยมีโครงการริเริ่มสำคัญ ๆ ของการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย หรือ กฟผ. Electricity Generating Authority of Thailand: EGAT และความร่วมมือต่าง ๆ เช่น แพลตฟอร์มแบ่งปันความรู้เกี่ยวกับ BESSs ที่นำโดย GIZ – Led BESS Knowledge Sharing Platform .. แม้ว่า “แบตเตอรี่ชีวภาพ Biobatteries” จะหมายถึงแบตเตอรี่ที่ใช้กระบวนการ หรือวัสดุทางชีวภาพในการจัดเก็บพลังงาน แต่ “ระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ชีวภาพ Biobattery Energy Storage” ในความหมายที่กว้างขึ้น และแพร่หลายมากขึ้นในประเทศไทยนั้น มักเป็นที่เข้าใจ และหมายถึง การบูรณาการเทคโนโลยีแบตเตอรี่ที่หลากหลายต่าง ๆ เข้ากับแหล่งพลังงานหมุนเวียน Integration of Various Battery Technologies with Renewable Energy Sources นั่นเอง ..

อย่างไรก็ตาม ประเด็นสำคัญของการจัดเก็บพลังงานในประเทศไทยที่เกี่ยวข้องกับแบตเตอรี่ชีวภาพ Biobatteries นั้น ประกอบไปด้วย :-

– บทบาทของ กฟผ. EGAT’s Role : การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย หรือ กฟผ. Electricity Generating Authority of Thailand: EGAT คือ ผู้เล่นหลัก โดยติดตั้งระบบจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าหลากหลายรูปแบบในระดับโครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้า Grid – Scale BESSs ณ สถานีไฟฟ้าย่อย เช่น ชัยบาดาล Chai Badan และบำเหน็จณรงค์ Bamnet Narong และใช้พลังงานน้ำแบบสูบกลับ Pumped Storage Hydropower: PSH เพื่อกักเก็บพลังงานระยะยาว .. นอกจากนี้ กฟผ.ยังกำลังศึกษาโครงการ PSH ใหม่ ๆ และขยายกำลังการผลิตจัดเก็บพลังงานในเขื่อนที่มีอยู่เดิม .. อย่างไรก็ตาม แม้ว่า กฟผ. EGAT จะมุ่งเน้นไปที่ระบบแบตเตอรี่ที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้าขนาดใหญ่ และระบบจัดเก็บพลังงานน้ำแบบสูบกลับ PSH เป็นหลักก็ตาม แต่งานวิจัยล่าสุดของ กฟผ. EGAT พบว่า ทีมงานวิจัยพวกเขา ยังได้สำรวจแนวคิดแบตเตอรี่ชีวภาพแบบใหม่ที่ใช้ปฏิกิริยาระหว่างแบคทีเรีย กับวัสดุชีวภาพ To Explore Novel Biobattery Concepts Using Bacteria & Biomaterials or Bacterial Interactions ในรูปแบบแบตเตอรี่ชีวภาพจากจุลินทรีย์ Microbial Biobatteries เพื่อการผลิตกำลังไฟฟ้า Power Generation มาพร้อมด้วย ..

– การบูรณาการพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy Integration : ระบบจัดเก็บพลังงานไฟฟ้า BESSs มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการจัดการความผันผวนของแหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ และพลังงานลม Solar & Wind Energy เพื่อให้มั่นใจว่าจะมีแหล่งพลังงานที่มีเสถียรภาพ และเชื่อถือได้ .. แผนพัฒนากำลังผลิตไฟฟ้าของประเทศไทย มีเป้าหมายที่จะเพิ่มพลังงานสะอาดอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งจะทำให้ระบบจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าทุกรูปแบบมีความสำคัญยิ่งขึ้น ซึ่งรวมไปถึงแบตเตอรี่ชีวภาพ Biobatteries ไปพร้อมด้วยเช่นกัน โดยใช้ พืช น้ำตาล และน้ำเสีย เป็นฐานทางชีวภาพ Using Plants, Sugar & Wastewater as a Bio – Base ..

– ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี และความร่วมมือ Technological Advancements & Partnerships :

ประเทศไทย Thailand กำลังส่งเสริมนวัตกรรมด้านเทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานผ่านโครงการริเริ่มต่าง ๆ เช่น แพลตฟอร์มแบ่งปันความรู้ BESS Knowledge Sharing Platform ซึ่งเปิดตัวโดย GIZ Thailand และกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ .. บริษัท พลังงานบริสุทธิ์ จำกัด (มหาชน) หรือ Energy Absolute Public Company Limited: EA ยังเป็นผู้เล่นสำคัญผ่านบริษัทในเครือ Amita Technology ซึ่งดำเนินธุรกิจระบบจัดเก็บพลังงานหลากหลายรูปแบบผ่านโรงงานผลิตแบตเตอรี่ขนาดใหญ่แห่งแรกในภูมิภาคอาเซียน ASEAN Region’s First Battery Gigafactory ..

– ตลาด และการลงทุนที่กำลังเติบโต Growing Market & Investment : ตลาดจัดเก็บพลังงานในประเทศไทย Energy Storage Market in Thailand กำลังเติบโต โดยได้รับแรงหนุนจากความต้องการพลังงานสะอาดที่เพิ่มขึ้น และความมุ่งมั่นของรัฐบาลในการเปลี่ยนแปลงพลังงานสีเขียว Green Energy Transformation .. นอกจากนั้น ประเทศไทย Thailand ยังให้แรงจูงใจ Provide Incentives อย่างมากมายจากนโยบายภาครัฐ ซึ่งมีส่วนช่วยผลักดันให้เกิดประสิทธิภาพการใช้พลังงานโดยรวมขึ้นได้ ..

ทั้งนี้ สำหรับประเทศไทยนั้น ทั้งแบตเตอรี่น้ำตาล Sugar Batteries และแบตเตอรี่น้ำเสีย Wastewater Batteries ยังคงถือว่าอยู่ในขั้นตอนการวิจัย และพัฒนาเป็นส่วนใหญ่ เพื่อให้สามารถนำไปใช้งานได้จริงสำหรับอนาคตอันใกล้จากนี้ไป แม้ว่าจะมีข้อได้เปรียบที่น่าสนใจในแง่ของความยั่งยืน และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม แต่ก็ต้องเผชิญกับความท้าทายในการบรรลุความหนาแน่นของกำลัง Power Density, อายุการใช้งาน Longevity และความสามารถในการปรับขนาด Scalability เป็นต้น ..

อย่างไรก็ตาม การวิจัยอย่างต่อเนื่อง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสาขาต่าง ๆ เช่น วิศวกรรมเอนไซม์ Enzyme Engineering, การเพิ่มประสิทธิภาพจุลินทรีย์ Microbial Optimization และวัสดุศาสตร์ Material Science กำลังผลักดันขอบเขตของความเป็นไปได้อย่างต่อเนื่อง เนื่องจากความต้องการโซลูชันข้อไขพลังงานที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม และการจัดการขยะอย่างยั่งยืนทั่วโลกกำลังเติบโต .. เทคโนโลยีแบตเตอรี่ชีวภาพ Biobattery Technologies เหล่านี้ จึงได้รับความสนใจ และการลงทุนเพิ่มมากขึ้น โดยมีแนวโน้มว่าจะถูกนำไปใช้งานเฉพาะกลุ่มในระยะแรก เช่น ในการสำรวจระยะไกล Remote Sensing, อุปกรณ์พกพาพลังงานต่ำ Low – Power Portable Devices หรือระบบบำบัดน้ำเสียแบบบูรณาการ Integrated Wastewater Treatment Systems ก่อนที่จะขยายไปสู่ระบบจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ Expanding to Larger – Scale Energy Storage ในระยะต่อไป ..

ศักยภาพในการพัฒนาแบตเตอรี่ชีวภาพในอนาคต Potential for Future Biobattery Development ของไทยนั้น แม้ว่าจะไม่มีการระบุรายละเอียดเกี่ยวกับ “แบตเตอรี่ชีวภาพจากน้ำตาล Sugar – Based Biobatteries” เฉพาะเจาะจง แต่โครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่ Existing Infrastructure และการสนับสนุนจากนโยบายภาครัฐสำหรับอุตสาหกรรมชีวภาพ Government Support for Bio – Based Industries ชี้ให้เห็นว่า การวิจัย และพัฒนาด้านพลังงานชีวภาพ และวัสดุชีวภาพขั้นสูง ซึ่งอาจรวมถึง ‘เทคโนโลยีแบตเตอรี่แบบใหม่ที่ใช้น้ำตาล หรืออนุพันธ์ของน้ำตาล New Battery Technology Using Sugar or Sugar Derivatives’ กำลังดำเนินการอยู่ หรือคาดหมายว่า พวกมันจะให้ผลสัมฤทธิ์ที่เป็นไปได้สำหรับอนาคตภายใต้กรอบเศรษฐกิจชีวภาพหมุนเวียนสีเขียวของไทย Thailand’s BCG Economic Framework ได้สำเร็จจากนี้ไป ..

คาดการณ์ตลาดแบตเตอรี่ชีวภาพทั่วโลก Global Biobatteries Market ..

อ้างถึงข้อมูลการสำรวจตลาดของ Allied Market Research พบว่า ตลาดแบตเตอรี่ชีวภาพทั่วโลก Global Biobatteries Market ประเมินว่าจะมีมูลค่าประมาณ 140.8 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2573 จาก 87.9 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2567 และคาดว่าจะเติบโตถึง 295.5 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ภายในปี 2583 ด้วยอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปี Compound Annual Growth Rate: CAGR หมายถึง อัตราผลตอบแทนสำหรับตลาดแบตเตอรี่ชีวภาพทั่วโลก Global Biobatteries Market ที่เติบโตจากยอดดุลเริ่มต้นไปถึงยังยอดดุลสิ้นสุด รวมสมมติฐานว่ากำไรจะถูกนำกลับมาลงทุนหมุนเวียนใหม่ทุกสิ้นปีของช่วงอายุการลงทุน อยู่ที่ค่า CAGR 7.8 % ในช่วงระยะเวลาที่คาดการณ์ ปี 2574 – 2583 .. รายงานฉบับนี้นำเสนอการวิเคราะห์อย่างละเอียดเกี่ยวกับแหล่งลงทุนชั้นนำ Analysis of the Top Investment Pockets, กลยุทธ์ที่ประสบความสำเร็จสูงสุด Top Winning Strategies, ปัจจัยขับเคลื่อน และโอกาส Drivers & Opportunities, ขนาด และการคาดการณ์ของตลาด Market Size & Estimations, ภูมิทัศน์การแข่งขัน Competitive Landscape และแนวโน้มตลาดที่เปลี่ยนแปลงไป Evolving Market Trends .. การศึกษาตลาดนี้ เป็นแหล่งข้อมูลที่มีประโยชน์สำหรับผู้นำตลาด Helpful Source of Information for the Frontrunners, ผู้ประกอบการรายใหม่ New Entrants, นักลงทุน Investors และผู้ถือหุ้น Shareholders ในการกำหนดกลยุทธ์สำหรับอนาคต และยกระดับสถานะของตนในตลาด ..

Global Biobatteries Market | Credit: Allied Market Research

หากจำแนกตามประเภท By Type พบว่า กลุ่มแบตเตอรี่ชีวภาพจากเอนไซม์ Enzymatic Biobattery Segment ได้รับการคาดหมายว่าจะมีส่วนแบ่งตลาดสูงสุด ในปี 2573 คิดเป็นเกือบครึ่งหนึ่งของตลาดแบตเตอรี่ชีวภาพทั่วโลก Global Biobatteries Market และจะครองตลาดในแง่ของรายได้จนถึงปี 2583 .. กลุ่มเดียวกันนี้จะมีอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีสูงที่สุด อยู่ที่ค่า CAGR 8.0 % ตลอดระยะเวลาที่คาดการณ์ โดยกลุ่มผลิตภัณฑ์น้ำตาล จุลินทรีย์ และอื่น ๆ Sugar, Microbial & Others Segments มีอัตราการเติบโตต่อปีลดหลั่นกันตามลำดับมาพร้อมอีกด้วย ..

ทั้งนี้ เมื่อพิจารณาตามการใช้งาน By Application พบว่า กลุ่มอุปกรณ์ฝังในทางการแพทย์ Medical Implants Segment ได้รับการคาดหมายว่าจะมีส่วนแบ่งตลาดสูงสุด ในปี 2573 คิดเป็นเกือบ 1 ใน 3 ของรายได้จากตลาดแบตเตอรี่ชีวภาพทั่วโลก Global Biobatteries Market และคาดว่าจะครองตลาดสูงสุด ภายในปี 2583 คาดว่ากลุ่มผลิตภัณฑ์เดียวกันนี้ จะมีอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีสูงที่สุด อยู่ที่ค่า CAGR 8.2 % ตลอดระยะเวลาที่คาดการณ์ โดยกลุ่มผลิตภัณฑ์อื่น ๆ เช่น โทรศัพท์มือถือ และแท็บเล็ต เครื่องมือไฟฟ้าขนาดเล็ก ของเล่น และอื่น ๆ มีอัตราการเติบโตต่อปีลดหลั่นกันตามลำดับมาพร้อมอีกด้วย ..

อย่างไรก็ตาม เมื่อจำแนกตามภูมิภาค By Region พบว่า อเมริกาเหนือ North America ครองส่วนแบ่งหลัก ในปี 2573 ซึ่งมีส่วนช่วยสร้างรายได้มากกว่า 1 ใน 3 ของตลาดแบตเตอรี่ชีวภาพทั่วโลก Global Biobatteries Market และคาดว่าจะรักษาส่วนแบ่งนี้ไว้ได้มากที่สุด ภายในปี 2583 ขณะเดียวกัน ภูมิภาคเดียวกันนี้ จะมีอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีสูงที่สุด อยู่ที่ค่า CAGR 8.1 % ตลอดระยะเวลาที่คาดการณ์ โดยพื้นที่อื่น ๆ ได้แก่ ยุโรป Europe, เอเชียแปซิฟิก Asia – Pacific และ LAMEA มีสัดส่วนรายได้ลดหลั่นกันตามลำดับมาพร้อมอีกด้วย ..

ปัจจุบัน ผู้เล่นหลักในตลาดไบโอแบตเตอรี่ Key Players in the Biobatteries Market ที่โดดเด่น ได้แก่ บริษัทที่มีชื่อเสียง เช่น Sony, Panasonic Energy Co., Ltd. และ SEC Battery ควบคู่ไปกับบริษัทฯ และสถาบันการศึกษาวิจัยผู้ริเริ่มนวัตกรรมใหม่ เช่น Nexus Solar Energy, BeFC, Bioo Scientific, Inc., Living Batteries (UK), E3 Technologies, LLC, BlueSolutions, Binghamton University, Max Planck Institute of Colloids & Interfaces, University of São Paulo: USP และ Circular BioEnergy Technologies Ltd. เป็นต้น ..

บริษัทฯ เหล่านี้ มีส่วนร่วมอย่างแข็งขันในการพัฒนา และนำเทคโนโลยีไบโอแบตเตอรี่ออกสู่เชิงพาณิชย์ Developing & Commercializing Biobattery Technologies ซึ่งใช้ประโยชน์จากกระบวนการ หรือวัสดุทางชีวภาพ Leverage Biological Processes or Materials เพื่อผลิตกำลังไฟฟ้า Generate Electricity โดยมีข้อได้เปรียบ เช่น การย่อยสลายได้ทางชีวภาพ Biodegradability, ความปลอดภัย Safety และศักยภาพในการใช้ทรัพยากรหมุนเวียน Potential for Using Renewable Resources ..

สรุปส่งท้าย ..

แบตเตอรี่ชีวภาพ Biobatteries คือ ความหวังสำคัญสำหรับอนาคตของพลังงาน Significant Promise for the Future of Energy โดยนำเสนอทางเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม Environmentally Friendly และความยั่งยืนแทนที่แบตเตอรี่แบบดั้งเดิม Sustainable Alternative to Traditional Batteries ด้วยการผลิตกระแสไฟฟ้าผ่านกระบวนการทางชีวภาพ Generating Electricity through Biological Processes เช่น เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells หรือการออกซิเดชันสารประกอบอินทรีย์ที่เร่งปฏิกิริยาด้วยเอนไซม์ Enzyme – Catalyzed Oxidation of Organic Compounds ..

การประยุกต์ใช้ที่เป็นไปได้ครอบคลุมหลากหลายสาขา เช่น อุปกรณ์ฝังในทางการแพทย์ Medical Implants, ระบบนำส่งยา Drug Delivery Systems, ชุดตรวจโรคที่บ้าน Home Disease Testing Kits และการส่งจ่ายพลังงานสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็ก Powering Miniature Electronics โดยมีการวิจัยอย่างต่อเนื่องที่มุ่งเน้นไปที่การปรับปรุงประสิทธิภาพ Improving Efficiency, ความสามารถในการปรับขนาด Scalability และการสำรวจวัสดุใหม่ ๆ Exploring Novel Materials เช่น การนำวัสดุที่ได้จากเปลือกสัตว์จำพวกกุ้ง Crustacean Shells มาประยุกต์ใช้ เป็นต้น ..

ความจุของแบตเตอรี่ชีวภาพ Capacity of Biobatteries แต่ละประเภท มีความแตกต่างกันอย่างมาก ขึ้นอยู่กับการออกแบบ และการใช้งานที่ต้องการ โดยบางรุ่นให้กำลังไฟฟ้าที่เหมาะสมสำหรับเซ็นเซอร์แบบใช้แล้วทิ้ง Disposable Sensors และบางรุ่นมีศักยภาพในการจัดเก็บพลังงานได้สูงกว่า แม้ว่าความพร้อมจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ ยังคงมีอยู่อย่างจำกัดในปัจจุบัน ..

ทั้งนี้ สำหรับประเด็นการเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Comparison to Lithium – Ion Batteries นั้น งานวิจัยบางชิ้นแสดงให้เห็นว่า ในทางทฤษฎีแล้ว แบตเตอรี่ชีวภาพที่ใช้พลังงานจากน้ำตาล Sugar – Powered Biobatteries สามารถจัดเก็บพลังงานได้สูงกว่าแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออนอย่างมาก Lithium – Ion Batteries ตัวอย่างเช่น เซลล์เชื้อเพลิงเอนไซม์บางชนิดที่มีสารละลายมอลโทเดกซ์ทริน Some Enzymatic Fuel Cells with Maltodextrin Solution มีความหนาแน่นในการจัดเก็บพลังงาน อยู่ที่ 596 Ah Kg^-1 ซึ่งสูงกว่าแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออนทั่วไป Typical Lithium – Ion Batteries ซึ่งอยู่ที่ประมาณ 42 Ah Kg^-1 และรวมถึงกลูโคส Glucose ในทางทฤษฎีนั้น สามารถปลดปล่อยพลังงานได้มากถึง 3,574 Ah Kg^-1 มาพร้อมอีกด้วย ..

Biobatteries & Sugar Batteries | Sony’s Bio Battery Turns Waste Paper into Electricity | Credit: Sony / Eco – Business

จนถึงวันนี้ แนวโน้มสำคัญของไบโอแบตเตอรี่สำหรับอนาคต Key Aspects of Biobatteries for the Future นั้น สามารถสรุปเป็นประเด็นหลัก ๆ ได้ดังนี้ :-

– แหล่งพลังงานที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม Eco – Friendly Power Source : ไบโอแบตเตอรี่ Biobatteries ไม่ก่อให้เกิดมลพิษ Non – Polluting, ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ Biodegradable และค่อนข้างปลอดภัย Relatively Safe .. ดังนั้น จึงช่วยลดการพึ่งพาโลหะที่เป็นพิษที่พบในแบตเตอรี่ทั่วไป Reducing Reliance on Toxic Metals Found in Conventional Batteries และลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมให้น้อยที่สุด Minimizing Environmental Impact ได้อย่างยอดเยี่ยม ..

– การใช้งานที่หลากหลาย Diverse Applications : คุณสมบัติเฉพาะ Unique Characteristics ของไบโอแบตเตอรี่ Biobatteries ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานเฉพาะทาง เช่น การจ่ายไฟให้กับเครื่องกระตุ้นหัวใจ Powering Pacemakers และปั๊มอินซูลิน Insulin Pumps .. การทำให้เซ็นเซอร์ที่จ่ายกำลังไฟฟ้าได้เองเพื่อการติดตามสุขภาพ Health Monitoring อย่างต่อเนื่อง และการพัฒนาอุปกรณ์วินิจฉัยโรคแบบใช้แล้วทิ้ง Developing Disposable Diagnostic Devices โดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นที่ห่างไกล หรือพื้นที่ที่มีทรัพยากรจำกัด คือ แนวโน้มการใช้งานที่ให้ประโยชน์สูงยิ่ง ..

– แหล่งพลังงานหมุนเวียน Renewable Fuel Sources : ไบโอแบตเตอรี่ Biobatteries ใช้สารประกอบอินทรีย์ที่มีอยู่ทั่วไป เช่น กลูโคส Glucose หรือแม้แต่ปัสสาวะของมนุษย์ Human Urine เป็นเชื้อเพลิง Fuels จึงเป็นใช้แหล่งพลังงานหมุนเวียนที่มีอยู่อย่างมากมาย ไร้ข้อจำกัด ..

– ศักยภาพในการย่อส่วน และบูรณาการ Potential for Miniaturization & Integration : ไบโอแบตเตอรี่ Biobatteries สามารถบูรณาการเข้ากับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็ก Integrated with Miniaturized Electronics ซึ่งอาจนำไปสู่สิ่งที่เรียกกันว่า “ฝุ่นอัจฉริยะ Smart Dust” และเครือข่ายเซ็นเซอร์ที่ซับซ้อน Complex Sensor Networks สำหรับวัตถุประสงค์การตรวจสอบ และวินิจฉัย Monitoring & Diagnostic Purposes ที่หลากหลาย ..

– การวิจัย และพัฒนาอย่างต่อเนื่อง Ongoing Research & Development : ความพยายามในการวิจัยที่สำคัญกำลังดำเนินการเพื่อเพิ่มความสามารถในการจัดเก็บพลังงาน Enhance their Energy Storage Capacity, ปรับปรุงประสิทธิภาพ Improve Efficiency และพัฒนากระบวนการผลิตที่ปรับขนาดได้ Develop Scalable Manufacturing Processes โดยมีเป้าหมายเพื่อทดแทน หรือเสริมแบตเตอรี่แบบเดิมในขอบเขตการใช้งานที่กว้างขึ้นในที่สุด ..

อย่างไรก็ตาม แม้ว่าไบโอแบตเตอรี่ หรือแบตเตอรี่ชีวภาพ Biobatteries เหล่านี้ จะแสดงให้เห็นถึงศักยภาพ และการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง แต่ก็ยังไม่มีการใช้งานอย่างแพร่หลายในเชิงพาณิชย์มากนัก .. ความพยายามในการวิจัย และพัฒนาในปัจจุบัน Current Research & Development Efforts มุ่งเน้นไปที่การพัฒนาขีดความสามารถ และการสำรวจการประยุกต์ใช้งานที่หลากหลาย โดยมีประเด็นข้อพิจารณาที่โดดเด่นบางประการสำหรับความต้องการในสาขาเฉพาะทาง Niche or Specialized Areas เช่น อุปกรณ์ปลูกถ่ายทางการแพทย์ Medical Implants และต้นแบบการวิจัย Research Prototypes โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ไบโอแบตเตอรี่ Biobatteries สามารถปรับขนาดให้เล็กลงได้มาก ทำให้เหมาะสำหรับการส่งจ่ายกำลังไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์ขนาดเล็กจิ๋ว .. ในอนาคต ไบโอแบตเตอรี่ Biobatteries ได้รับการคาดหมายว่าจะถูกนำมาใช้เพื่อส่งจ่ายกำลังไฟฟ้าให้กับเครือข่ายเซ็นเซอร์ และอุปกรณ์ทั้งหมด Power Entire Networks of Sensors ในสภาพแวดล้อมที่ห่างไกล หรือท้าทาย Remote or Challenging Environments ..

เมื่อเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่ทั่วไป และเซลล์เชื้อเพลิงเอนไซม์อื่น ๆ แล้ว ยังพบอีกด้วยว่า แบตเตอรี่ไมโครไบโอม Microbiome Batteries หรือเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells คือ แบตเตอรี่ชีวภาพ Biobatteries ที่สามารถใช้เป็นแหล่งกำลังไฟฟ้าที่เหมาะสมที่สุดสำหรับอิเล็กทรอนิกส์ที่สวมใส่ได้ Wearable Electronics เพราะเซลล์จุลินทรีย์ทั้งหมด All Microbial Cells เหล่านี้ คือ ตัวเร่งปฏิกิริยาชีวภาพทำให้เกิดปฏิกิริยาเอนไซม์ที่คงที่ และมีอายุยาวนาน .. เหงื่อจากร่างกาย Body Sweat ของมนุษย์เอง คือ ตัวอย่างที่น่าตื่นเต้น ซึ่งสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงที่มีประสิทธิภาพ เพื่อทำให้แบคทีเรีย Bacteria อยู่รอด และทำให้เกิดการทำงานระยะยาว Long – Term Operations ของเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells ได้อย่างน่าพิศวง ..

ทั้งนี้ เนื่องจากไบโอแบตเตอรี่ Biobatteries ซึ่งใช้ประโยชน์จากส่วนประกอบทางชีวภาพ Leveraging Biological Components เช่น จุลินทรีย์ Microorganisms หรือเอนไซม์ Enzymes เพื่อผลิตกำลังไฟฟ้า ถือเป็นอนาคตที่สดใสในฐานะแหล่งพลังงานที่สะอาด Significant Promise for the Future as a Clean, เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม Environmentally Friendly และให้แนวโน้มที่ดีซึ่งสามารถชาร์จพลังงานได้เอง Potentially Self – Recharging Power Source สำหรับการใช้งานที่หลากหลาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พกพา Portable Electronics, ชีวอิเล็กทรอนิกส์ Bioelectronics และอุปกรณ์ทางการแพทย์ Medical Devices .. แม้ว่าจะมีความท้าทาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านประสิทธิภาพ Efficiency และความสามารถในการปรับขนาด Scalability เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่แบบดั้งเดิม Traditional Batteries แต่การวิจัย และพัฒนาที่กำลังดำเนินอยู่ก็กำลังรุดหน้าไปอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งจะทำให้ศักยภาพของไบโอแบตเตอรี่ นั้น สูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง ..

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

A Spoonful of Sugar Makes a Better Battery | Credit: Anthropocene Magazine & Future Earth

ดังนั้น นโยบายภาครัฐในการส่งเสริมการวิจัย และพัฒนาเทคโนโลยีชีวภาพ Biotechnologies ให้เกิดขึ้นภายในประเทศ ตลอดจนการส่งเสริมให้เกิดการลงทุนในธุรกิจ Bioenergy เพื่อการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ Biofuels ทั้งจากภาครัฐ และเอกชนที่มีศักยภาพ หรือกระจายสู่ชุมชนด้วยราคาพลังงานที่แพงเกินไปนั้นไม่ได้ ซึ่งรวมถึงการพัฒนาเพื่อการผลิตแบตเตอรี่ชีวภาพ Development for Biobattery Production มาพร้อมด้วยนั้น คือ หนึ่งในประเด็นยุทธศาสตร์ที่ไม่อาจละเลยได้สำหรับ BCG Economy Model .. การให้สิทธิพิเศษทางภาษีจากคณะกรรมส่งเสริมการลงทุน BOI, การสนับสนุนการวิจัย และพัฒนา รวมไปถึงการให้ความรู้ทางด้านเทคโนโลยีชีวภาพ Biotechnologies แก่ประชาชน กลายเป็นเรื่องจำเป็นสำคัญที่ขาดไม่ได้ในระดับยุทธศาสตร์ด้านพลังงานของชาติเช่นกัน เพื่อให้มั่นใจว่า ประเทศไทยจะสามารถบรรลุเป้าหมายการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ Biofuels ในประเทศ และใช้เชื้อเพลิงชีวภาพ Biofuels เป็นหลักทดแทนเชื้อเพลิงฟอสซิล Fossil Fuels ที่ต้องนำเข้า รวมทั้งการนำแบตเตอรี่ชีวภาพมาใช้งานเฉพาะทางบางประเภท Use of Biobatteries for Some Specific Applications ทดแทนแบตเตอรี่แบบดั้งเดิม Traditional Batteries ในพื้นที่ที่แบตเตอรี่แบบดั้งเดิมไม่เหมาะสม หรือเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม เป็นต้นเหล่านี้ อันจะนำไปสู่การพัฒนาทางเศรษฐกิจ และสังคมแบบยั่งยืนอย่างมั่นคงด้วย Sustainable BCG Economy ให้สำเร็จได้ในที่สุดจากนี้ไป ..

………..

คอลัมน์ : Energy Key

By…โลกสีฟ้า

สนับสนุนโดย…..บริษัท พลังงานบริสุทธิ์ จำกัด (มหาชน)