ท่อนาโนคาร์บอน เพิ่มมูลค่าขยะปิโตรฯ

“ท่อนาโนคาร์บอน (Carbon Nanotube:CNT) วัสดุสังเคราะห์ที่มีลักษณะโครงสร้างพิเศษ ก่อนหน้านี้ สถาบันวิจัยของ ปตท. ได้ทำการพัฒนาอยู่แล้วโดยใช้วัตถุดิบจากกากน้ำมันซึ่งเป็นของเหลือจากกระบวนการผลิตปิโตรเลียม ต่อมาทาง ปตท.สผ.พบว่า “ก๊าซส่วนเกิน” ก็สามารถใช้เป็นวัตถุดิบได้เช่นกัน จึงเป็นที่มาของโครงการวิจัยนี้

นัดหารืออังกฤษส่งต่องานวิจัย

พิชญ สุวกูล วิศวกรสิ่งแวดล้อม ฝ่ายบริหารสิ่งแวดล้อม บริษัท ปตท. สำรวจและผลิตปิโตรเลียม จำกัด (มหาชน) หรือ ปตท.สผ. กล่าวถึงโครงการวิจัย “การพัฒนาท่อนาโนคาร์บอนจากก๊าซส่วนเกินจากกระบวนการผลิต” ว่า ปตท.สผ.มีก๊าซส่วนเกินฯ จากแหล่งพลังงานนอกชายฝั่งทะเล (offshore) ราว 20 ล้านลูกบาศก์ฟุต ในขณะที่ onshore มีอยู่ราว 5-6 ล้านลูกบาศก์ฟุต

ก๊าซส่วนเกินจากกระบวนการผลิต (FlareGas) เป็นส่วนที่ต้องเผาทิ้ง เพราะหากปล่อยทิ้งไว้จะส่งผลต่อแรงดันในท่อส่งก๊าซ ที่สามารถสร้างความเสียหายให้เกิดขึ้นมหาศาล เมื่อเทียบกับค่าใช้จ่ายสำหรับพลังงานในการเผาก๊าซส่วนเกินนี้ทิ้ง

ท่อนาโนคาร์บอนในรูปผงที่ได้มีขนาด 50 นาโนเมตร ความบริสุทธิ์ 90% ขึ้นไป ซึ่งเป็นเกรดมาตรฐานของตลาดที่สามารถนำไปใช้งานได้หลากหลาย ทั้งในรูปของวัสดุทนแรงในอุตสาหกรรมยานยนต์ วัสดุนำไฟฟ้า เช่น แผงวงจรหรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เป็นต้น

หลักการผลิตท่อนาโนคาร์บอนจากก๊าซส่วนเกินฯ คล้ายกับท่อนาโนคาร์บอนจากกากน้ำมัน โดยจำเป็นต้องพัฒนาเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ต้นแบบและตัวเร่งปฏิกิริยา พร้อมทั้งปรับความดันในกระบวนการผลิตให้เหมาะสม ใช้ความร้อน 800 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 2 ชั่วโมงต่อรอบ

กากน้ำมันที่ใช้ศึกษาเป็นของเหลวจะมีคาร์บอนจำนวนมากกว่า ในขณะที่น้ำหนักของก๊าซเบากว่าทำให้ต้นทุนก๊าซ 1 พันลูกบาศก์ฟุตผลิตได้ท่อนาโนคาร์บอนในรูปผงได้มากถึง 3 กิโลกรัม โดยมีคุณสมบัติเชิงกลที่พิเศษ คือเป็นโครงสร้างนาโนที่มีความแข็งแกร่ง น้ำหนักเบาและมีความยืดหยุ่นอย่างมาก

จากการศึกษาของบรรดานักวิทยาศาสตร์ พบว่าโครงสร้างมีความแข็งแกร่งมากกว่าเหล็ก 60 เท่า มีน้ำหนักที่เบามากและมีความยืดหยุ่นสูง จากการศึกษาพบว่าสามารถทนต่อแรงดึงได้มากกว่าเหล็กถึง 20 เท่า จึงนำมาใช้เป็นวัสดุเสริมแรงในผลิตภัณฑ์หลายชนิด อย่างเช่น อุปกรณ์กีฬากอล์ฟและเทนนิส การทำชิพในเครื่องคอมพิวเตอร์ ทำสายเคเบิล อุปกรณ์ไฟฟ้า หรืออุปกรณ์วัดระดับสารเคมี เป็นต้น และมีแนวโน้มในการใช้ผลิตเป็นโครงสร้างของเครื่องบินอีกด้วย

อธิคม ผู้พัฒนพงศ์ นักวิเคราะห์อาวุโส เทคโนโลยีแอพพิเคชั่น แผนกเทคโนโลยีแอพพิเคชั่น ปตท.สผ. กล่าวว่า ปัจจุบันผลผลิตที่ได้ยังเป็นเกรดมาตรฐานที่มูลค่าไม่สูง จึงต้องอัพเกรดให้ขนาดท่อนาโนคาร์บอนเล็กลง ความบริสุทธิ์มากขึ้น เพื่อให้มูลค่าเพิ่มสูงขึ้น

การวิจัยและพัฒนาจึงต้องเดินหน้าต่อ พร้อมกับเริ่มการขยายสเกลเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เพิ่ม 100 เท่า หลังจากหน่วยงานเริ่มมองเชิงการตลาดโดยเป็นลักษณะของพันธมิตร ก็มีบริษัทจากอังกฤษสนใจและนัดเจรจาในรายละเอียด

มุ่งสู่นวัตกรรมมูลค่าสูง

“การพัฒนาท่อนาโนคาร์บอนจากก๊าซส่วนเกินจากกระบวนการผลิต” ของ ปตท.สผ. นำเสนอในงานนิทรรศการและการประชุมนานาชาติทางด้านนาโนเทคโนโลยี ครั้งที่ 18 (Nano Tech 2019) ที่ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ(สวทช.) และเครือข่ายวิจัยทั้งภาครัฐและเอกชน ร่วมนำเสนอผลงานความก้าวหน้า

ศ.ไพรัช ธัชยพงษ์ ประธานกรรมการบริหารศูนย์นาโนเทคฯ กล่าวว่า ประเทศไทยมีศักยภาพด้านนาโนเทคโนโลยีที่เพิ่มขึ้นทุกปี จึงไม่น่าห่วงว่าองค์ความรู้จะตามไม่ทันระดับโลก แต่สิ่งที่กังวลคือ การสนับสนุนจากภาครัฐ ซึ่งแม้รัฐบาลปัจจุบันจะพูดเรื่องวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีและนวัตกรรม (วทน.) อย่างชัดเจนมากที่สุด แต่ก็ยังต้องการความต่อเนื่องและสม่ำเสมอของกลไกการสนับสนุนด้านนี้

“สิ่งที่หวังไม่ใช่งบลงทุนทุกอย่างต้องมาจากภาครัฐ แต่ภาคเอกชนต้องขยับและเข้ามามีส่วนร่วม เพื่อพัฒนาขีดความสามารถที่ไม่เพียงแค่ด้านนาโนเทคโนโลยี แต่เป็น วทน. ทั้งหมด ให้เดินหน้าไปอย่างเข้มแข็ง”