วิทยาศาสตร์ ดาราศาสตร์ ฟิสิกส์ เคมี ชีววิทยา >>
เชื้อเพลิงมวลชีวภาพแบบดั้งเดิม
- ไม้ฟืน เป็นแหล่งเชื้อเพลิงหลักมาแต่อดีต
กระทั่งยุคปฏิวัติอุตสาหกรรมถ่านหินก็ได้เข้ามาแทนที่ในยุคแห่งพัฒนา
ไม้ยังคงเป็นแหล่งพลังงานหลักสำหรับความร้อนและการหุงต้ม
ไม้ฟืนแห้งต่อเมตริกตันจะให้ความรอนมากกว่าไม้สด
- ถ่านไม้ โดยการเผาไม้ในสภาพขาดอากาศเรียกว่า ไพโรไลซิส
ในยุโรปเตาเผาใต้ดินสืบย้อนหลังได้ถึง 5,500 ปี
มนุษย์รู้จักใช้ถ่านไม้เป็นเชื้อเพลิงถลุงโลหะมาตั้งแต่ยุคบรอนซ์ ยุคเหล็กแล้ว
ทุกวันนี้ถ่านไม้เป็นที่คุ้นเคยในฐานะของเชื้อเพลิงสำหรับย่างบาร์บีคิวในสวน
ไม้ประกอบด้วยสารระเหยทั้งที่เป็นก๊าซและของเหลวสารเหล่านี้จะสูญหายไประหว่างที่มีการเผาถ่านและเพราะว่าสารระเหยนี้มีค่าความร้อนร้อยละ
75 การเผาถ่านจึงเป็นวิธีการสูญเสียอย่างมาก และทำให้เกิดมลภาวะทางอากาศ
- เศษวัสดุเหลือทิ้งจากกิจกรรมการเกษตรของเสียจากไร่นาถูกนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงมาตั้งแต่ยุคต้นๆ แล้ว ของเสียเหล่านี้ประกอบด้วยมูลสัตว์แห้ง ส่วนที่เหลือจากพืช เช่น แกลบ ฟางข้าว และเศษไม้ เช่นเดียวกับมนุษย์รู้จักดายหญ้ามาทำเชื้อเพลิงนานนับพันปีมาแล้ว
เชื้อเพลิงมวลชีวภาพสมัยใหม่
- ของเสียจากอุตสาหกรรมการเกษตร ของเสียจากกระบวนการผลิตน้ำตาล ที่เรียกว่า
กากอ้อยวัสดุที่เป็นเส้นใยนี้เหมาะสำหรับเป็นเชื้อเพลิงหม้อไอน้ำผลิตไฟฟ้า
ของเสียอื่นทางเกษตรกรรม เช่น กาบและกะลามะพร้าว แกลบและฟางข้าว
มีจำนวนหลายพันหลายหมื่นเมตริกตันในช่วงของฤดูกาลผลิต
การเผาซังและฟางข้าวหลังการเก็บเกี่ยวกระทบต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าการเผาฟางข้าวเป็นเชื้อเพลิงเสียอีก
- มูลสัตว์ ของเสียเปียกจำพวกมูลสัตว์สามารถใช้ประโยชน์ได้เช่นเดียวกัน
น้ำเสียจากคอกวัวเมื่อผ่านกระบวนการย่อยสลายเพียง 2 3
วันในถังหมักขนาดใหญ่ที่เรียกว่า Anaerobic Digesters
จะให้ก๊าซเชื้อเพลิงที่มีประโยชน์ส่วนที่เหลืออยู่เมื่อทำให้แห้งใช้เป็นปุ๋ยได้
-
ของเสียจากอุตสาหกรรมป่าไม้ในอดีตของเสียดังกล่าวปล่อยทิ้งให้ผุพังโดยไร้ประโยชน์
พัฒนาการของเครื่องจักรกลเปลี่ยนเศษไม้ที่ยังใช้ได้เหล่านี้ให้เป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย
ทำให้แห้งแล้วขนส่งไปใช้เป็นเชื้อเพลิงเผาหม้อไอน้ำได้
-
ของเสียในครัวเรือนในแต่ละปีประเทศอุตสาหกรรมนำของเสียจากชุมชนไปฝังเป็นจำนวนมหาศาล
ต้องใช้เนื้อที่เป็นจำนวนมากในการกลบฝังเป็นทางเลือกที่แพงและสูญเสียเพิ่มขึ้นทุกปี
การนำพลังงานจากขยะชุมชนมาใช้มีอยู่ 2 วิธี คือ
แยกวัสดุที่เผาไหม้ได้ออกมาก่อนและกลบฝัง และใช้ที่กลบฝังขยะเป็นแหล่งผลิตก๊าซ
- หลุมขยะ การเผาขยะก่อนกลบฝังเป็นการลดปริมาณของเสีย ลดต้นทุนการกลบฝัง
และยังได้พลังงานที่นำไปใช้เป็นความร้อนชุมชน ผ่านกระบวนการไฟฟ้าความร้อนร่วม
(Combined Heat and Power scheme, CHP) ถ้าแยกขยะส่วนที่ไม่ติดไฟออกก่อน เช่น
โลหะ แก้ว การสันดาปจะมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้นทางเลือกอีกอย่างหนึ่งก็ คือ
นำขยะที่ติดไฟได้นี้ไปผ่านกระบวนการผลิตให้เป็นก้อนเป็นเชื้อเพลิงจากขยะ
(Refuse Derived Fuel, RDF)
-
พืชพลังงานในบางประเทศการลดพื้นที่เกษตรกรรมเพื่อผลิตอาหารลงและนำพื้นที่ไปใช้ปลูกพืชที่ให้พลังงาน
โดยเฉพาะไม้ที่โตเร็ว เช่น วิลโลว์ ยูคาลิปตัส กระถินณรงค์
หรือแม้แต่หญ้าบางชนิด จัดอยู่ในพืชพลังงาน (Energy Crops)
โดยใช้เทคนิคป่าละเมาะโดยตัดต้นใหม่ทุก ๆ 3 4 ปี เพื่อทำเชื้อเพลิง
ต้นใหม่ก็จะงอกขึ้นมาแทนที่ต้นเก่าเรื่อยไป
- เชื้อเพลิงเหลวจากพืช
เชื้อเพลิงมวลชีวภาพโดยทั่วไปเหมาะสำหรับความร้อนและไฟฟ้า
แต่เชื้อเพลิงเหลวสามารถใช้ได้ในการคมนาคมเอธานอล (Ethanol)
เป็นแอลกอฮอล์ชนิดหนึ่งซึ่งเผาไหม้ได้ดีและใช้ผสมกับเชื้อเพลิงได้ เช่น
น้ำตาลอ้อย และข้าวโพด เป็นวัตถุดิบสำหรับผลิตเอธานอล
พืชดังกล่าวเมื่อผ่านการหมักแล้วจะให้น้ำและแอลกอฮอล์
และทำให้เข้มข้นขึ้นได้ด้วยการกลั่น
น้ำมันพืชสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงได้โดยตรงเช่นกันแต่จะใช้ได้ดีขึ้นเมื่อผ่านกระบวนการปรับปรุงทางเคมีที่เรียกว่า
Esterification
เป็นกระบวนการที่รวมน้ำมันพืชกับแอลกอฮอล์หรือเมทานอลหรือเอธานอลอย่างใดอย่างหนึ่ง
- ไบโอดีเซล (Biodiesel) น้ำมันพืชชนิดต่าง ๆ ได้แก่ เมล็ดเรฟ ทานตะวัน งา ฝ้าย ถั่วลิสง ถั่วเหลือง ละหุ่ง สบู่ดำ มะพร้าว ปาล์มน้ำมัน และน้ำมันเหลือใช้หลังการปรุงอาหารจากภัตตาคาร และร้านอาหารประเภท fast-food นำมาเข้ากระบวนการเปลี่ยนแปลงทางเคมี เป็น Methyl ester ethyl ester หรือ butyl ester หรือเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า ไบโอดีเซล ซึ่งสามารถนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงแทนน้ำมันดีเซลในสัดส่วนผสมต่าง ๆ ได้โดยไม่เกิดผลกระทบต่อระบบต่าง ๆ กับเครื่องยนต์ดีเซล แม้จะใช้เป็นระยะสั้นและหรือยาว การใช้ไบโอดีเซลเป็นเชื้อเพลิงจะไม่เกิดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม สามารถย่อยสลายได้โดยกระบวนการทางชีวภาพ และเกิดมลพิษทางอากาศน้อยกว่าน้ำมันดีเซล เป็นต้น
ข้อดีของชีวมวล
ข้อดีที่สำคัญทางสิ่งแวดล้อม คือ
การใช้ชีวมวลในการผลิตความร้อนหรือไฟฟ้าจะไม่เพิ่มปริมาณสุทธิของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศโลก
ในกรณีที่เรามีการผลิตชีวมวลขึ้นมาเพื่อทดแทนชีวมวลที่ได้ใช้ไป
เพราะจะทำให้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ถูกหมุนเวียนมาใช้ในชีวมวลที่ผลิตใหม่เท่ากับปริมาณก๊าซที่ถูกผลิตจากการเผาไหม้ชีวมวลนั้น
ๆ
เนื่องจากพืชต้องหายใจเพื่อเอาก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เข้าไปใช้ในการเจริญเติบโตอีกทั้งชีวมวลยังมีปริมาณกำมะถันต่ำกว่าเชื้อเพลิงฟอสซิลมาก
นั่นหมายถึง การใช้ชีวมวลจะลดโอกาสในการเกิดปรากฏการณ์เรือนกระจก (Greenhouse
effect) ซึ่งตรงข้ามกับการใช้น้ำมันในภาคขนส่ง หรือถ่านหินในโรงไฟฟ้า
ข้อเสียของชีวมวล
ชีวมวลมีการเก็บรักษาและการขนส่งที่ยาก
และมีความเสี่ยงสูงในการจัดหาหรือรวบรวมปริมาณชีวมวลที่ต้องการใช้ให้คงที่ตลอดปี
เพราะชีวมวลบางประเภท เช่น กากอ้อยมีจำกัดเพียงบางเดือน
อีกทั้งชีวมวลทุกประเภทต่างต้องการพื้นที่ในการเก็บรักษาขนาดใหญ่กว่าเชื้อเพลิงฟอสซิล
เช่น หากต้องการปริมาณความร้อนที่เท่ากันจะต้องใช้แกลบในปริมาณที่มากกว่าน้ำมันเตา
เป็นต้น ดังนั้นการพัฒนาระบบวิธีการจัดเก็บและขนส่งจึงสำคัญและจำเป็นมาก
» ความสำคัญของพลังงานต่อสิ่งมีชีวิต
» ถ่านหิน
» เชื้อเพลิงมวลชีวภาพแบบดั้งเดิม
» การใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าในชีวิตประจำวัน
» การใช้เครื่องยนต์ให้ประหยัดพลังงาน
