พลังงานชีวภาพ (Bioenergy)

พลังงานชีวภาพ (Bioenergy) : เปลี่ยนสารอินทรีย์ให้เป็นพลังงาน

พลังงานชีวภาพคืออะไร?

พลังงานชีวมวลหรือเรียกว่า พลังงานชีวภาพ (Biomass energy or Bioenergy)   คือ โรงไฟฟ้าของธรรมชาติ ซึ่งใช้พลังงานที่เก็บไว้ในวัสดุอินทรีย์, รวมทั้งเศษพืช, ของเสียจากสัตว์, และแม้แต่ขยะมูลฝอยของเทศบาล เปรียบเสมือนการค้นหาวิธีบรรจุแสงแดด เพราะนั่นคือสิ่งที่พืชทำผ่านการสังเคราะห์แสง และเมื่อเราใช้ประโยชน์จากพลังงานที่เก็บไว้ เราก็จะปลดล็อก แหล่งพลังงานหมุนเวียนที่มีประสิทธิภาพและหลากหลาย

แต่นี่คือจุดที่น่าตื่นเต้นจริงๆ พลังงานชีวภาพไม่ใช่วิธีแก้ปัญหาแบบมิติเดียว แต่สามารถควบคุมได้ ด้วยวิธีที่มีประสิทธิภาพ 3 วิธี 

• ความร้อน ทำให้บ้านเราอบอุ่น

• ไฟฟ้า เพื่อส่องสว่างเมืองของเรา

• เชื้อเพลิงเหลว เพื่อขับเคลื่อนยานพาหนะของเรา

ความเอนกประสงค์นี้ ทำให้พลังงานชีวภาพกลายเป็นคู่แข่งที่แข็งแกร่งในเวทีพลังงานสีเขียว

ประเภทของทรัพยากรชีวภาพ(Types of bioenergy resource)

ทรัพยากรชีวภาพมาจาก

• วัสดุอินทรีย์หลากหลายชนิด โดยไม้และเศษไม้ เช่น เศษไม้และขี้เลื่อย เป็นแหล่งพลังงานที่ใหญ่ที่สุด อย่างไรก็ตาม แหล่งพลังงานชีวภาพมีขอบเขตที่กว้างกว่านั้นมาก ซึ่งรวมถึง

• เศษวัสดุทางการเกษตร เช่น ฟางข้าวโพด, ฟางข้าวสาลี และแกลบ ซึ่งมักเหลือทิ้งหลังการเก็บเกี่ยวและสามารถนำมาใช้ใหม่เป็นพลังงานได้

• พืชพลังงานที่ปลูกโดยเฉพาะ เพื่อผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพก็มีบทบาทสำคัญเช่นกัน ตัวอย่างเช่น หญ้าเนเปียร์และหญ้าแฝก ซึ่งขึ้นชื่อในเรื่องผลผลิตสูงและใช้ปัจจัยการผลิตต่ำ นอกจากนี้ 

• ขยะอินทรีย์ เช่น เศษอาหารและขยะจากสนามหญ้า สามารถแปลงเป็นพลังงานชีวภาพได้ ซึ่งช่วยลดขยะฝังกลบและผลิตพลังงานหมุนเวียนได้

พลังงานชีวภาพเป็นพลังงานหมุนเวียนหรือไม่?

คำตอบสั้นๆ คือ ใช่ พลังงานชีวภาพ ถือ เป็นพลังงานหมุนเวียนได้ เนื่องจากได้มาจากแหล่งอินทรีย์ ซึ่งแตกต่างจากเชื้อเพลิงฟอสซิลซึ่งต้องใช้เวลาหลายล้านปีในการสร้างขึ้น แหล่งพลังงานชีวภาพสามารถปลูก, เก็บเกี่ยว, และปลูกใหม่ได้ภายในเวลาไม่กี่เดือนถึงไม่กี่ปี

แต่สิ่งสำคัญคือ เราต้องปฏิบัติตามกฎของธรรมชาติ, หากเราเก็บเกี่ยวป่าไม้ได้เร็วกว่าที่ป่าจะเติบโตใหม่ หรือหากเราถางป่าจำนวนมากเพื่อปลูกพืชพลังงานชีวภาพเราก็กำลังสร้างการเบิกจ่ายเกินความจำเป็นทางระบบนิเวศ, กุญแจสำคัญในการรักษาแหล่งพลังงานชีวภาพให้หมุนเวียนได้อย่างแท้จริง คือการจัดการอย่างรับผิดชอบ, ซึ่งก็คือการค้นหาสมดุลในการใช้ทรัพยากรธรรมชาติ โดยไม่ใช้ทรัพยากรเหล่านั้นอย่างผิดวิธี

พลังงานชีวภาพทำงานอย่างไร?

เคยสงสัยหรือไม่ว่า ใบไม้หรือขี้เลื่อยจำนวนหนึ่งสามารถสร้างแสงสว่างให้กับบ้านของเราได้อย่างไร การผลิตพลังงานชีวภาพเกี่ยวข้องกับการแปลงชีวมวลให้กลายเป็นพลังงานที่สามารถใช้งานได้ ซึ่งสามารถทำได้หลายวิธี

• การเผาไหม้โดยตรง(Direct combustion) เป็นวิธีการผลิตพลังงานชีวภาพที่ตรงไปตรงมาที่สุด ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเผาสารอินทรีย์ เช่น เศษไม้ ลำต้นข้าวโพด หรือแม้แต่กระดาษแข็งเก่าๆ ความร้อนที่เกิดขึ้นสามารถใช้โดยตรงเพื่ออุ่นพื้นที่, ต้มน้ำ, หรือสร้างไอน้ำเพื่อหมุนกังหันและผลิตไฟฟ้า

• การย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจน (Aeaerobic digestion) เป็นวิธีธรรมชาติในการย่อยสลายสารอินทรีย์ในสภาพแวดล้อมที่ไม่มีออกซิเจน, จุลินทรีย์ทำงานเพื่อผลิตก๊าซชีวภาพ ซึ่งเป็นส่วนผสมของมีเทนและคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งสามารถใช้ในการปรุงอาหาร ทำความร้อน และขับเคลื่อนยานพาหนะได้

• การแปลงทางเคมีความร้อน(Thermochemical conversion) จะเปลี่ยนแปลงสสารในระดับโมเลกุลโดยใช้กระบวนการสองสามอย่าง การเปลี่ยนก๊าซเกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนแก่ชีวมวล (biomass) จนถึงอุณหภูมิ 700 °C หรือมากกว่านั้นด้วยปริมาณออกซิเจนที่ควบคุมได้ ผลลัพธ์ที่ได้ คือ ก๊าซสังเคราะห์ (syngas) ซึ่งเป็นส่วนผสมของก๊าซที่ติดไฟได้ซึ่งสามารถใช้ในการผลิตไฟฟ้า, ผลิตความร้อน, หรือสังเคราะห์เชื้อเพลิงเหลวได้ ไพโรไลซิส(Pyrolysis) จะให้ความร้อนแก่ชีวมวล (biomass) ในสภาวะที่ไม่มีออกซิเจนโดยสิ้นเชิง ทำให้เกิดผลิตภัณฑ์ 3 ประเภท ได้แก่ ไบโอออยล์(bio-oil), ก๊าซสังเคราะห์(syngas), และไบโอชาร์ (biochar)

โรงไฟฟ้าชีวภาพไฮเทค

กระบวนการชีวภาพเหล่านี้ ดำเนินการในโรงงานที่ทันสมัยซึ่งออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับแต่ละวิธี ซึ่งเรียกว่าโรงงานชีวภาพ โรงงานเหล่านี้มีนวัตกรรมใหม่ๆ อยู่เสมอ โดยค้นหาวิธีใหม่ๆ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและใช้ประโยชน์จากทรัพยากรชีวภาพ ต่อไปนี้คือรายละเอียดของแต่ละกระบวนการ

• โรงไฟฟ้าชีวมวล (Biomass power stations): โรงงานเหล่านี้เปรียบเสมือนกองไฟขนาดใหญ่ ที่มีเทคโนโลยีสูง, ซึ่งเผาชีวมวลเพื่อผลิตไฟฟ้าในปริมาณมหาศาล ด้วยเทคโนโลยีล้ำสมัย และกังหันไอน้ำที่มีประสิทธิภาพ โรงงานเหล่านี้จะเปลี่ยนเศษไม้ เป็น พลังงานไฟฟ้า (Watts) ในขณะที่ลดการปล่อยมลพิษให้เหลือน้อยที่สุด

• โรงงานก๊าซชีวภาพ (Biogas plant): ลองนึกภาพเมืองที่คึกคักของจุลินทรีย์ที่ทำงานตลอด 24 ชั่วโมงทุกวัน เพื่อเปลี่ยนเศษอาหารของคุณให้เป็นพลังงาน, นั่นคือโรงงานก๊าซชีวภาพ, สิ่งอำนวยความสะดวกเหล่านี้ มอบสภาพแวดล้อมที่ปราศจากออกซิเจนที่สมบูรณ์แบบ สำหรับจุลินทรีย์ในการ "กิน" ขยะอินทรีย์และผลิตก๊าซชีวภาพ, เชื้อเพลิงที่มองไม่เห็นนี้สามารถให้ความอบอุ่นแก่บ้านของเรือน, จ่ายไฟให้เตาของเรา หรือแม้แต่เติมน้ำมันให้รถยนต์ 

• โรงกลั่นชีวภาพแบบบูรณาการ (Integrated biorefineries): ลองนึกภาพสถานที่ ที่สามารถแปลงต้นไม้ เป็นเชื้อเพลิงสำหรับรถยนต์, สารเคมีสำหรับแชมพู, และไฟฟ้าสำหรับบ้านของเราได้ในเวลาเดียวกัน โรงงานผลิตพลังงานชีวภาพขั้นสูงเหล่านี้ ไม่ได้หยุดอยู่แค่ผลิตภัณฑ์เดียว, แต่ผลิตผลิตภัณฑ์หลายอย่าง (เช่น เชื้อเพลิงชีวภาพ(biofuel), สารเคมีชีวภาพ(biochemical), และไฟฟ้า) จากวัตถุดิบชีวมวล

การใช้พลังงานชีวภาพ: การประยุกต์ใช้ในโลกแห่งความเป็นจริง

มาดูกันว่าพลังงานชีวภาพ กำลังเปลี่ยนแปลงโลกที่อยู่รอบตัวเราอย่างไร ยุคแห่งไฟที่มีควันได้ผ่านไปแล้ว ระบบชีวมวลที่ทันสมัยในปัจจุบัน เช่น เตาขี้เลื่อยที่มีสไตล์, ให้ความอบอุ่นที่สะอาดและมีประสิทธิภาพ ซึ่งทำให้เครื่องทำความร้อนแบบเดิมไม่ต้องมีฝุ่นผง อุตสาหกรรมต่างๆ โดยเฉพาะกระดาษและเยื่อกระดาษ กำลังเปลี่ยนขยะให้เป็นพลังงาน โดยเปลี่ยนขี้เลื่อยให้เป็นเงินออม

ในระดับที่ใหญ่กว่า พลังงานชีวภาพกำลังสร้างรอยประทับในการผลิตไฟฟ้า, โรงไฟฟ้าชีวภาพซึ่งขยายตัวไปทั่วโลก

ในปัจจุบันผลิตพลังงานและความร้อนได้ในปริมาณมาก, โรงไฟฟ้า Drax ในสหราชอาณาจักร ซึ่งครั้งหนึ่งเคยเป็นยักษ์ใหญ่ที่ใช้ถ่านหิน ได้ผ่านการเปลี่ยนแปลงให้เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม และปัจจุบันกำลังผลิตพลังงานให้บ้านหลายล้านหลังด้วยการเผาขี้เลื่อยไม้

รถประจำทางในเมืองทั่วโลกก็กำลังเปลี่ยนมาใช้พลังงานชีวภาพเช่นกัน, โดยใช้ไบโอดีเซลและไบโอเอธานอล ทำให้รถประจำทางเหล่านี้เป็น “นักเรียนดีเด่น” ของระบบขนส่งสาธารณะ เนื่องจากช่วยลดการปล่อยมลพิษ

ประโยชน์ด้านอื่นๆ ที่น่าตื่นเต้นจากการผลิตพลังงานชีวภาพ ก็กำลังจะเกิดขึ้นในอนาคตอันใกล้นี้ ในโรงกลั่นชีวภาพ นักวิทยาศาสตร์กำลังคิดค้นทางเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมสำหรับผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม, โดยเปลี่ยนเศษซากพืชผล เป็นสารเคมีที่ดีต่อโลกมากขึ้น นี่คือการปฏิวัติชีวมวล ที่ของเสียกลายมาเป็นความมั่งคั่ง และปูทางไปสู่โอกาสทางเศรษฐกิจและความยั่งยืนใหม่ๆ

ข้อดีและข้อเสียของพลังงานชีวภาพ

พลังงานชีวภาพเป็นคู่แข่งที่แข็งแกร่งในการแข่งขันเพื่อพลังงานที่ยั่งยืน ซึ่งนำมาซึ่งประโยชน์มากมาย แต่ก็มีอุปสรรคบางประการเช่นกัน ต่อไปนี้คือสิ่งที่ทำให้พลังงานชีวภาพเป็นตัวเลือกที่น่าสนใจ

• ประโยชน์ต่อสิ่งแวดล้อม: พลังงานชีวภาพ ช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในทุกสิ่ง ตั้งแต่พลังงานที่ใช้ในการผลิต, พลังงานในบ้าน, ไปจนถึงพลังงานที่ใช้เติมในรถยนต์ เมื่อได้รับพลังงานอย่างยั่งยืน ชีวมวลสามารถเป็นส่วนหนึ่งของวงจรที่เป็นกลางทางคาร์บอน ซึ่งหมายความว่า CO2 ที่ปล่อยออกมาในระหว่างการผลิตพลังงานจะถูกนำกลับมาใช้ใหม่โดยพืชที่กำลังเติบโต

• การจัดการขยะ: พลังงานชีวภาพ เป็นวิธีแก้ปัญหาที่มีประสิทธิภาพในการจัดการขยะอินทรีย์ ไม่เช่นนั้นขยะอินทรีย์ก็จะถูกฝังกลบ พลังงานชีวภาพ ช่วยลดการปล่อยก๊าซมีเทนจากการย่อยสลายสารอินทรีย์ โดยการแปลงขยะเหล่านี้ให้เป็นพลังงาน ทำให้ปัญหาสิ่งแวดล้อมที่อาจเกิดขึ้นกลายเป็นทรัพยากรที่มีค่า

• ประโยชน์ทางเศรษฐกิจ: นอกจากนี้ ภาคพลังงานชีวภาพยังเป็นผู้สร้างงานที่สำคัญ โดยเฉพาะในพื้นที่ชนบท, การจัดหาแหล่งรายได้เพิ่มเติมให้กับเกษตรกรและเจ้าของป่าไม้ ความคิดริเริ่มด้านพลังงานชีวภาพสามารถช่วยกระจายความเสี่ยงและเสริมสร้างเศรษฐกิจในท้องถิ่นได้อีกด้วย

• ความมั่นคงด้านพลังงาน: ไม่เหมือนเชื้อเพลิงฟอสซิลที่มักนำเข้าและมีราคาผันผวน, ชีวมวลสามารถหาได้จากท้องถิ่นเกือบทุกที่ นี่อาจเป็นกุญแจ สู่ความเป็นอิสระด้านพลังงาน ทำให้เราสามารถควบคุมอนาคตด้านพลังงานของเราได้

แม้ว่าพลังงานชีวภาพจะมีแนวโน้มที่ดี แต่ก็ไม่ได้ปราศจากความท้าทาย ประสิทธิภาพและต้นทุนยังคงเป็นอุปสรรคสำคัญ หากหวังที่จะแข่งขันกับแหล่งพลังงานที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้น ข่าวดีก็คือ นักวิจัยกำลังทำงานอย่างหนักเพื่อยกระดับสิ่งเหล่านี้ แต่ก็ยังมีอีกมากที่ต้องพัฒนา การผลิตพลังงานชีวภาพในปริมาณมาก อาจทำให้เกิดความกังวลเกี่ยวกับการแข่งขันกับการผลิตอาหาร และก่อให้เกิดปัญหาด้านสิ่งแวดล้อม เช่น การเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดิน(Indirect land use change), ผลกระทบต่อแหล่งน้ำและคุณภาพอากาศ, และอย่าลืมเรื่องความปลอดภัย เมื่อจัดการกับชีวมวล จะต้องปฏิบัติตามขั้นตอนความปลอดภัยที่เหมาะสม เพื่อป้องกันอุบัติเหตุหรือการสัมผัสกับสารอันตราย

มาตรฐานพลังงานชีวภาพ: กุญแจสำคัญสู่การแก้ปัญหาที่ยั่งยืน

เราจะมั่นใจได้อย่างไรว่า เชื้อเพลิงชีวภาพที่ใช้เป็นไปตามมาตรฐานความปลอดภัยและคุณภาพที่เข้มงวด นั่นคือที่มาของมาตรฐานสากล ลองนึกถึง ISO 13065  ว่าเป็นกระดูกสันหลังของโลกพลังงานชีวภาพ, มาตรฐานที่ครอบคลุมนี้ ทำหน้าที่เป็นแนวทางแบบครบวงจรสำหรับอุตสาหกรรมทั้งหมด ซึ่งครอบคลุมทุกสิ่ง ตั้งแต่ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ไปจนถึงความรับผิดชอบต่อสังคมและความสามารถในการดำรงอยู่ทางเศรษฐกิจ

มาตรฐานที่เกี่ยวข้องประกอบไปด้วย

ISCC EU: มาตรฐานการรับรองคาร์บอนและความยั่งยืนระหว่างประเทศ (ISCC EU)

ISO13065:2015 เกณฑ์ความยั่งยืนสำหรับพลังงานชีวภาพ (Sustainability criteria for bioenergy)

ISO20675:2018 การผลิต, การปรับสภาพ, การปรับปรุง, และการใช้ประโยชน์จากก๊าซชีวภาพ

ISO23590:2020 ข้อกำหนดของระบบก๊าซชีวภาพในครัวเรือน: การออกแบบ, การติดตั้ง, การดำเนินการ, การบำรุงรักษา, และความปลอดภัย

การนำระบบมาตรฐานทางด้านความยั่งยืน (Sustainability standard) เช่น CFO/ISO14064-1, การรับรองคาร์บอนและความยั่งยืนระหว่างประเทศ ISCC (International Sustainability and Carbon Certification) ทั้ง ISCC EU, ISCC PLUS, หรือ ISCC CORSIA มาประยุกต์ใช้เป็นหนึ่งในเครื่องมือที่ช่วยให้องค์กร เสริมสร้างความมุ่งมั่น ก้าวสู่การเป็นองค์กรที่มีความยั่งยืน, ใส่ใจสิ่งแวดล้อมและมีความสอดคล้องตามพันธกิจที่เกี่ยวข้อง เพิ่มความเชื่อมั่นให้กับลูกค้า, ผู้บริหารและผู้มีส่วนได้ส่วนเสียต่าง ๆ 

สนใจฝึกอบรม, จัดทำระบบ ติดต่อเรา ยินดีให้คำปรึกษากับทุกองค์กร

ติดต่อที่ปรึกษาจัดทำระบบ ISO14001, ISO50001, CFO, ISCC หรืออื่น ๆ  โทร. 084-1147666 

#ISCC, #Environment, #ISCCEU, #Bioenergy, #Sustainability, #CFO