เส้นทางขยะสู่พลังงานสะอาดเพื่อโลกที่ยั่งยืน Waste-to-energy technology

ปัญหาขยะล้นโลก สร้างผลกระทบให้กับมนุษย์มากมาย ไม่ว่าจะเป็นเรื่องของสุขอนามัย การปนเปื้อนของไมโครพลาสติก รวมไปถึงก่อให้เกิดการแพร่พันธุ์ของสัตว์และแมลงที่เป็นพาหะนำโรคต่างๆ เช่น หนู แมลงสาบ แมลงวัน ฯลฯ

ซึ่งปัจจุบันจำนวนประชากรโลกมีอัตราเพิ่มสูงขึ้นเรื่อย ๆ ทำให้แนวโน้มที่จะมีจำนวนขยะเพิ่มมากขึ้นในอนาคต โดยจากรายงานโดย Verisk Maplecroft Environment Dataset พบว่า ในแต่ละปีมีขยะมูลฝอยเกิดขึ้นมากกว่าปีละ 2,100 ล้านตัน แต่กลับมีเพียง 16% เท่านั้นที่ถูกนำเข้าสู่กระบวนการรีไซเคิลอย่างถูกต้อง! วันนี้จึงชวนมารู้จักกับ เทคโนโลยี Waste-to-energy เปลี่ยนขยะมูลฝอยให้กลายเป็นพลังงานสะอาด เพื่อการกำจัดขยะที่มีประสิทธิภาพ และความยั่งยืนของสิ่งแวดล้อม

 

เทคโนโลยี Waste-to-energy คืออะไร

Waste-to-energy คือเทคโนโลยีที่สร้างพลังงานทดแทนด้วยการแปรรูปขยะ ไม่ว่าจะเป็นขยะมูลฝอย ขยะชุมชน รวมไปถึงขยะที่เกิดขึ้นจากอุตสาหกรรมการผลิตต่างๆ ซึ่งขยะเหล่านี้สามารถนำไปแปรรูปเพื่อเปลี่ยนเป็นพลังงานทดแทนรูปแบบต่างๆ ได้มากมาย เช่น

• พลังงานไฟฟ้า
• ก๊าซชีวภาพ
• น้ำมัน

ซึ่งพลังงานเหล่านี้มีประสิทธิภาพ และสามารถนำไปใช้งานในภาคครัวเรือน และอุตสาหกรรมต่าง ๆ ได้โดยไม่มีความแตกต่างจากพลังงานที่ถูกผลิตขึ้นโดยกรรมวิธีปกติเลยทีเดียว

ข้อดีของเทคโนโลยี Waste-to-energy

• นำขยะกลับมาใช้ใหม่ให้เกิดประโยชน์
• ลดปริมาณขยะ และกำจัดขยะได้อย่างมีประสิทธิภาพ
• ลดการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล
• ได้รับพลังงานสะอาด เพื่อความยั่งยืนของสิ่งแวดล้อม

ขยะอะไรบ้างที่สามารถเปลี่ยนให้เป็นพลังงานได้

แม้ว่าเทคโนโลยี Waste-to-energy จะช่วยกำจัดขยะได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่ไม่ใช่ขยะทุกประเภทที่จะสามารถนำเข้าสู่กระบวนการนี้ได้ โดยขยะที่สามารถนำไปแปรรูปเป็นพลังงานได้นั้น จะมีด้วยกันดังนี้

• ขยะอินทรีย์ และขยะที่ย่อยสลายได้ตามธรรมชาติ เช่น เศษอาหาร เศษผักผลไม้ ใบไม้ กิ่งไม้
• ขยะที่สามารถเผาไหม้ได้ เช่น พลาสติก กระดาษ ไม้ หนัง ผ้า

โดยขยะที่ไม่สามารถย่อยสลายได้ และขยะมูลฝอยบางประเภท เช่น แก้ว โลหะ อะลูมิเนียม พลาสติก ยาง จะถูกนำเข้าสู่กระบวนการรีไซเคิลเพื่อให้สามาถนำกลับมาใช้ใหม่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

6 เทคโนโลยี Waste-to-energy เปลี่ยนขยะสู่พลังงานสะอาด

ปัจจุบันเทคโนโลยี Waste-to-energy นั้นมีด้วยกันมากมาย ซึ่งแต่ละรูปแบบก็กลั่นกรองพลังงานออกมาได้แตกต่างกัน เรามาดูกันว่า 6 เทคโนโลยี Waste-to-energy ในปัจจุบันนั้นมีอะไรบ้าง มีกระบวนการแบบไหน และได้รับพลังงานอะไร

1. เทคโนโลยีเผาขยะในระบบเตาเผา (Incineration)

เทคโนโลยีเผาขยะในระบบเตาเผา (Incineration) คือ เทคโนโลยี Waste-to-energy เผาขยะมูลฝอยในเตาเผาที่ถูกออกแบบมาพิเศษ ซึ่งความร้อนที่ได้จากการเผานั้นสามารถแปรเปลี่ยนไปเป็นไอน้ำเพื่อใช้สำหรับการผลิตกระแสไฟฟ้าได้

นอกจากนี้ ขี้เถ้าที่เหลือจากการเผา สามารถนำไปใช้แปรรูปเป็นปุ๋ยสำหรับเกษตรกรรม รวมไปถึงใช้เป็นวัสดุสำหรับปูพื้น หรือผิวถนนได้อีกด้วย

โดยเตาเผาที่ใช้ในปัจจุบันจะมีด้วยกัน 2 ระบบ ได้แก่

1. ระบบเตาแบบตะกรับ (Stoker Incinerator) คือ เตาเผาที่นิยมใช้กันมากที่สุดในปัจจุบัน โดยจะใช้ระบบลำเลียงขยะเข้าสู่เตาเผาด้วยแผงตะกรับ โดยระหว่างการลำเลียง จะมีการปล่อยก๊าซความร้อนเข้ามาทางด้านล่างของแผงตะกรับ ซึ่งความร้อนที่เกิดขึ้นจะถูกนำไปเข้าสู่กระบวนการแลกเปลี่ยนความร้อนในเครื่องกำเนิดไอน้ำอีกทีหนึ่ง
2. ระบบเตาเผาแบบใช้ตัวกลางนำความร้อน (Fluidized Base Incinerator) เตาเผาประเภทนี้จะใช้แร่ควอทซ์ หรือทรายแม่น้ำเพื่อใช้เป็นตัวกลางในการนำความร้อน โดยขยะที่ถูกนำเข้าเตาเผาระบบนี้จะถูกตัดเป็นชิ้นเล็กๆ แล้วทำการกวนผสมเข้ากับตัวกลางนำความร้อน เมื่อเริ่มการเผาไหม้ จะทำให้ความชื้นที่อยู่ภายในขยะนั้นถูกขับออกมาเป็นไอน้ำอย่างสมบูรณ์

อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้จะต้องให้ความสำคัญกับการปล่อยมลพิษเป็นอย่างมาก เนื่องจากเขม่าควันต่างๆ อาจลอยออกมาสู่ชั้นบรรยากาศ ส่งผลเสียต่อสิ่งแวดล้อมได้

2. เทคโนโลยีหมักย่อยสลายขยะแบบไม่ใช้ออกซิเจน (Anaerobic Digestion)

เทคโนโลยีหมักย่อยสลายขยะแบบไม่ใช้ออกซิเจน (Anaerobic Digestion) คือ เทคโนโลยี Waste-to-energy ที่ใช้การหมักขยะอินทรีย์จำพวกเศษอาหาร ผัก ผลไม้ ซากพืชซากสัตว์ต่างๆ ภายในบ่อหมักที่ถูกออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อไม่ให้มีอากาศเข้าไป

โดยกระบวนการนี้จะทำให้ภายในบ่อหมักเกิดสภาวะไร้ออกซิเจน ซึ่งจะไปกระตุ้นจุลินทรีย์ในขยะอินทรีย์เหล่านี้ให้เกิดเป็นก๊าซชีวภาพ ซึ่งสามารถนำไปใช้เป็นก๊าซหุงต้ม หรือใช้สำหรับกระบวนการผลิตไฟฟ้าได้

นอกจากนี้ ซากขยะอินทรีย์ที่หลงเหลือจากการหมัก ยังสามารถนำไปแปรรูปเป็นปุ๋ยสำหรับเกษตรกรรม หรือสารปรับปรุงสภาพดินได้อีกด้วย

3. เทคโนโลยีก๊าซชีวภาพจากหลุมฝังขยะ (Landfill Gas to Energy)

เทคโนโลยีก๊าซชีวภาพจากหลุมฝังขยะ (Landfill Gas to Energy) คือ เทคโนโลยี Waste-to-energy ที่จะทำการปรับปรุง และพัฒนาหลุมฝังกลบขยะให้สามารถสร้างก๊าซชีวภาพต่างๆ ได้แก่ ก๊าซมีเทน ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ไฮโดรเจนซีลไฟต์ และไนโตรเจน เพื่อนำไปใช้สำหรับกระบวนการผลิตกระแสไฟฟ้า

ปัจจัยสำคัญสำหรับกระบวนการนี้คือ หลุมฝังขยะนั้นจะต้องมีความลึกมากกว่า 12 เมตรขึ้นไป และสามารถสร้างสภาวะไร้ออกซิเจนได้ เนื่องจากในช่วงแรกนั้น จะปล่อยให้ขยะเกิดการย่อยสลายด้วยตัวเองในสภาวะที่มีอากาศถ่ายเทตามปกติ จากนั้นจึงปรับเปลี่ยนเป็นการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน

4. เทคโนโลยีผลิตเชื้อเพลิงขยะ (Refuse Derived Fuel)

เทคโนโลยีผลิตเชื้อเพลิงขยะ (Refuse Derived Fuel หรือ RDF) คือ เทคโนโลยี Waste-to-energy ที่นำขยะมูลฝอยไปแปรรูปให้กลายเป็นเชื้อเพลิงอัดแท่ง เพื่อนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น ใช้เผาร่วมกับถ่านหินในกระบวนการผลิตกระแสไฟฟ้าของโรงไฟฟ้าถ่านหิน

5. เทคโนโลยีผลิตก๊าซเชื้อเพลิง (Gasification)

เทคโนโลยีผลิตก๊าซเชื้อเพลิง (Gasification) คือ เทคโนโลยี Waste-to-energy ที่จะทำการนำขยะมูลฝอยไปเผาด้วยอุณหภูมิสูงในสภาวะควบคุมปริมาณออกซิเจน เพื่อให้เกิดปฏิกิริยาทางเคมีที่มีชื่อว่า ปฏิกิริยาสันดาปแบบไม่สมบูรณ์ (Partial Combustion) เพื่อเปลี่ยนขยะให้กลายเป็นก๊าซชีวภาพ

โดยปฏิกิริยาสันดาปแบบไม่สมบูรณ์จะทำให้สารอินทรีย์ในขยะสร้างก๊าซชีวภาพต่างๆ ขึ้นมา เช่น คาร์บอนมอนออกไซด์ ไฮโดรเจน และมีเทน โดยก๊าซเหล่านี้จะถูกนำเข้าสู่กระบวนการผลิตกระแสไฟฟ้าต่อไป

6. เทคโนโลยีพลาสม่าอาร์ค (Plasma Arc)

เทคโนโลยีพลาสม่าอาร์ค (Plasma Arc) คือ เทคโนโลยี Waste-to-energy ขั้นสูงที่สามารถกำจัดขยะมูลฝอยได้มากมายหลายประเภท โดยใช้การยิงกระแสไฟฟ้าให้ความร้อนกับก๊าซเพื่อสร้างความร้อนสูงถึง 2,200 – 11,000 องศา จึงสามารถกำจัดขยะได้อย่างมีประสิทธิภาพ

โดยเทคโนโลยีพลาสม่าอาร์คนั้นมีด้วยกัน 2 ระบบ ได้แก่

1. ระบบเตาเผาไหม้โดยตรง (Plasma Incinerator) ใช้สำหรับกำจัดขยะมูลฝอยควบคู่ไปกับกระบวนการผลิตความร้อน
2. ระบบเตาแก๊สซิไฟเออร์ (Plasma Gasifier) ใช้สำหรับแปรรูปสารอินทรีย์ในขยะให้กลายเป็นก๊าซชีวภาพ และนำก๊าซที่ได้ไปใช้สำหรับกระบวนการผลิตไฟฟ้า

นอกจากนี้ เทคโนโลยีพลาสม่าอาร์คยังสามารถกำจัดขยะอันตราย และขยะติดเชื้อได้ จึงนับเป็นเทคโนโลยี Waste-to-energy ที่สามารถกำจัดขยะได้อย่างมีประสิทธิภาพเป็นอย่างมาก