‘สหรัฐ’ คิดค้น ‘ผงดักจับคาร์บอน’ ใช้ไม่ถึง 2 ขีด ดูดก๊าซได้ 20 กก. เท่าต้นไม้ 1 ต้น
“สหรัฐ” คิดค้น “ผงดักจับคาร์บอน” สีเหลืองสดใส ใช้ไม่ถึง 2 ขีด ดูดก๊าซได้ 20 กิโลกรัม เทียบเท่าเท่าต้นไม้ 1 ต้น ในหนึ่งปี
KEY
POINTS
- “COF-999” ผงดักจับคาร์บอน ที่ใช้เพียง 7 ออนซ์ สามารถดักจับก๊าซคาร์บอนประมาณ 20 กิโลกรัมในหนึ่งปี ซึ่งเท่ากับปริมาณที่ต้นไม้ใหญ่หนึ่งต้นทำได้ในเวลาเท่ากัน
- โมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์จะยังคงอยู่ถูกดักจับไว้กว่านักวิทยาศาสตร์จะคลายโมเลกุลออกด้วยการใช้ความร้อนที่ 60 องศาเซลเซียส
- ผงนี้ดีกว่าวัสดุอื่น ๆ คือ สามารถนำมาใช้ซ้ำได้หลายหมื่นรอบโดยไม่เสื่อมสภาพ ซึ่งลดต้นทุนได้ดี
ในระยะเวลาหนึ่งปี ต้นไม้แต่ละต้นสามารถดูดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากอากาศได้มากถึง 20 กิโลกรัม แต่ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ คิดค้นผงดักจับคาร์บอนที่ทำหน้าที่เดียวกับต้นไม้ได้ โดยใช้ปริมาณเพียง 7 ออนซ์
สารชนิดนี้มีสีเหลืองสดที่มีรูพรุน ซึ่งเรียกว่า “COF-999” โดย COF ย่อมาจาก “โครงสร้างอินทรีย์โควาเลนต์” โครงสร้างเคมีที่แข็งแกร่งเป็นพิเศษที่ห้องทดลองพัฒนาขึ้น ถูกพัฒนาขึ้นโดยมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ โดยโอมาร์ ยากี ศาสตราจารย์ด้านเคมีจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ ซึ่งเป็นผู้นำในการพัฒนาวัสดุชนิดนี้กล่าวว่า
“แม้สารชนิดแรกที่ดูดซับคาร์บอน แต่ถือเป็นเทคโนโลยีก้าวกระโดดครั้งสำคัญ ในแง่ของความทนทานของสาร ตอนนี้เป็นโอกาสให้เราขยายการผลิตและเริ่มใช้มัน” ยากีกล่าว
COF-999 จะกักเก็บก๊าซเรือนกระจกไว้ในรูพรุนขนาดเล็กหลายพันล้านรู เพียง 7 ออนซ์ก็สามารถดักจับก๊าซคาร์บอนประมาณ 20 กิโลกรัมในหนึ่งปี ซึ่งเท่ากับปริมาณที่ต้นไม้ใหญ่หนึ่งต้นทำได้ในเวลาเท่ากัน เนื่องจากสารดังกล่าวใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพและมีความทนทานเป็นพิเศษ
เมื่อดูด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนชนิดส่องกราด จะเห็นผงเหมือนลูกบาสเกตบอลขนาดเล็กที่มีรูนับพันล้านรู โครงสร้างถูกยึดเข้าด้วยกันด้วยพันธะเคมีที่แข็งแกร่งที่สุดในธรรมชาติ รวมถึงพันธะเคมีที่เปลี่ยนอะตอมของคาร์บอนให้กลายเป็นเพชร สารประกอบที่เรียกว่าอะมีนจะติดอยู่กับโครงเลี้ยงเซลล์
เมื่ออากาศไหลผ่านโครงสร้าง ส่วนประกอบส่วนใหญ่ของโครงสร้างจะผ่านไปโดยไม่ได้รับการรบกวน แต่อะมีนที่เป็นเบสจะจับกับคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งเป็นกรด และโมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์จะยังคงอยู่ที่เดิมจนกว่านักวิทยาศาสตร์จะคลายโมเลกุลออกด้วยการใช้ความร้อน จากนั้นพวกเขาจะสามารถดูดโมเลกุลเหล่านี้เพื่อเก็บรักษาอย่างปลอดภัย ส่วนใหญ่แล้วจะเป็นใต้ดินลึก ๆ
ทันทีที่กำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากผงแล้ว ก็สามารถนำผงมาใช้ดูดซับคาร์บอนได้อีกครั้ง
ปัจจุบันระดับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศแตะระดับสูงสุดเป็นประวัติการณ์ ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศรุนแรง ตั้งแต่คลื่นความร้อนไปจนถึงพายุเฮอริเคน และต่อให้ตอนนี้จะหยุดปล่อยก๊าซเรือนกระจกใหม่ทั้งหมดแล้ว ก็ยังมีก๊าซเรือนกระจกเก่าจำนวนหลายพันล้านตันที่จำเป็นต้องกำจัดออก เพื่อช่วยรักษาเสถียรภาพของสภาพอากาศ
การดูดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากอากาศมีความจำเป็นพอ ๆ กับการลดการปล่อยคาร์บอนในเศรษฐกิจ แต่เทคโนโลยีการดักจับก๊าซเรือนกระจกในอากาศโดยตรงที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน มีราคาแพงเกินไปที่จะนำไปใช้ได้จริงในปริมาณมาก
เทคโนโลยีดักจับอากาศโดยตรงในยุคแรก ๆ ใช้ของเหลวในการดักจับก๊าซคาร์บอน แต่กระบวนการนี้ใช้พลังงานจำนวนมาก และของเหลวเองดังกล่าวก็เป็นพิษ ทำให้ยากต่อการกำจัด ทำให้ บริษัทบางแห่งใช้วัสดุแข็ง ซึ่งช่วยลดการใช้พลังงานได้บางส่วน แต่วัสดุเหล่านี้ไม่คงทนเพียงพอ
ผงนี้ดีกว่าวัสดุอื่น ๆ คือ สามารถนำมาใช้ซ้ำได้โดยไม่เสื่อมสภาพ ซึ่งลดต้นทุนได้ดี สามารถดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ และปล่อยออกไปเพื่อเก็บไว้ได้หลายหมื่นรอบกว่าจะเปลี่ยนใหม่
หากวัสดุที่โรงงานดักจับก๊าซคาร์บอนใช้กันอยู่ในปัจจุบัน โดนความชื้นอาจจะทำให้ได้รับความเสียหายได้ ดังนั้นบริษัทต่าง ๆ จำเป็นต้องใช้พลังงานมากขึ้นในการทำให้แห้ง ก่อนที่จะเอามาใช้ดักจับก๊าซคาร์บอน แต่สำหรับ COF-999 ไม่มีปัญหาดังกล่าว
อีกทั้งยังใช้พลังงานความร้อนน้อยกว่ามาก โดยสามารถปลดปล่อยคาร์บอนได้เมื่อได้รับความร้อนที่ 60 องศาเซลเซียส เมื่อเทียบกับ 120 องศาเซลเซียสในระบบอื่น ๆ ซึ่งการใช้อุณหภูมิที่ต่ำลงเปิดโอกาสให้ใช้ประโยชน์จากความร้อนเหลือทิ้ง (Waste Heat) หรือแม้แต่แหล่งพลังงานแวดล้อมคุณภาพต่ำ
ปัจจุบัน การดักจับคาร์บอนในอากาศโดยตรงอาจมีต้นทุนสูงถึง 600-1,000 ดอลลาร์ต่อคาร์บอนไดออกไซด์ที่จับได้ 1 ตัน แต่งผง COF-999 อาจลดต้นทุนลงมาได้เหลือ 100 ดอลลาร์ต่อตัน
ซาเมอร์ ทาฮา ซีอีโอของ Atoco บริษัทที่นำงานวิจัยของเบิร์กลีย์ไปใช้ในเชิงพาณิชย์ กล่าวว่า มีความเป็นไปได้ “เมื่อเราเพิ่มการขยายกำลังการผลิตแล้ว อาจทำให้ต้นทุนลดลงเหลือ 100 ดอลลาร์ หรืออาจลดมากกว่านั้นด้วยซ้ำ”
นักวิทยาศาสตร์ของมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ ยังคงพัฒนาวัสดุเพื่อเพิ่มศักยภาพในการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ได้มากขึ้น ซึ่งตอนนี้ทีมงานได้ทดสอบเวอร์ชันใหม่กว่าที่ใช้งานได้ 300 รอบก่อนที่การทดลองจะสิ้นสุดลง
“หากทดสอบได้ 100 รอบโดยไม่พบการเสื่อมสภาพใด ๆ แสดงว่าสามารถใช้ได้หลายพันรอบ แต่เราไม่รู้ว่าจะได้ถึงหลายแสนรอบหรือไม่” คลอส แลคเนอร์ ผู้อำนวยการก่อตั้งศูนย์การปล่อยคาร์บอนเชิงลบแห่งมหาวิทยาลัยแอริโซนาสเตตกล่าว
ในขณะเดียวกัน วิศวกรของ Atoco กำลังปรับแต่งวัสดุดังกล่าวเพื่อใช้ในอุตสาหกรรม และนำไปใส่ในโรงงานดักจับอากาศโดยตรงที่มีอยู่ได้ และกำลังเจรจากับบางบริษัท เพื่อทดสอบวัสดุดังกล่าวในอีกไม่กี่เดือนข้างหน้า และวางแผนขยายการผลิตเชิงพาณิชย์เต็มรูปแบบภายในสองปี
ที่มา: Fast Company, Los Angeles Times, The Guardian
