โครงการพัฒนาวิธีการระบุตำแหน่งสร้างระบบรวบรวมก๊าซขยะเพื่อการผลิตพลังงานไฟฟ้าด้วยเทคโนยีอากาศยานไร้คนขับและธรณีฟิสิกส์

ก๊าซขยะเกิดจากการย่อยสลายแบบไม่ใช้อากาศของขยะที่ถูกบดอัด ประกอบด้วยส่วนผสมของ CH₄, CO₂, O₂ และ N₂ (Fand et al., 1987) ที่ผ่านมามีการสร้างและใช้ระบบรวบรวมก๊าซขยะแนวนอนเพื่อใช้ในการรวบรวมก๊าซขยะสำหรับผลิตกระแสไฟฟ้ากับทุกโรงไฟฟ้าก๊าซขยะในประเทศไทย อย่างไรก็ตามมีปัจจัยสำคัญหลายประการที่อาจส่งผลต่อประสิทธิภาพในการรวบรวมก๊าซด้วยระบบแนวนอน ได้แก่ คุณสมบัติของขยะที่ถูกฝังกลบ วัสดุกลบทับ การควบคุมอัตราการดูดก๊าซ ตลอดจนความลึกและระยะห่างแนวนอนของท่อรวบรวมก๊าซขยะแนวนอน ท่ามกลางปัจจัยเหล่านี้ ระยะห่างแนวนอนของท่อรวบรวมก๊าซขยะแนวนอนในประเทศไทยได้มีการศึกษาไว้แล้วโดย Wangyao และคณะในปี 2007 พบว่า เมื่อมีการออกแบบและก่อสร้างในบริเวณที่เหมาะสมแล้วนั้น ประสิทธิภาพของระบบรวบรวมก๊าซขยะแนวนอนสามารถทำได้มากกว่า 80% ซึ่งแตกต่างกันมากในกรณีของประเทศจีนที่ประสิทธิภาพของระบบรวบรวมก๊าซขยะทั้งแบบแนวดิ่งและแนวนอนจะอยูระหว่าง 8.3% ถึง 27.9% (Yue et al., 2014) นอกจากนี้ Barlaz และคณะ (2009) ได้คำนวณประสิทธิภาพของระบบรวบรวมก๊าซขยะโดยอิงจากอัตราการย่อยสลาย และแนะนำให้ใช้ค่าประสิทธิภาพของระบบรวบรวมก๊าซขยะใน Bioreactor landfill ระหว่าง 67% ถึง 84%

ส่วนการออกแบบรายละเอียดท่อรวบรวมก๊าซขยะนั้น ที่ผ่านมามีงานวิจัยหลายงานที่พยายามสร้างแนวทางและศึกษาปัจจัยด้านต่างๆ ในการออกแบบโดยการใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ (Zheng et al., 2018 และ 2019; Feng et al., 2015 และ 2016, Reddy et al., 2017; Zhan et al., 2015) ปัจจุบันเทคโนโลยีเครื่องบินไร้คนขับหรือ UAV ถูกนำมาใช้งานในหลายสาขาอาชีพ ด้วยความสามารถในการบินเหนือพื้นที่ศึกษา มีความกะทัดรัด ควบคุมการบินได้ด้วย controller ที่ภาคพื้นดิน จึงถูกนำมาพัฒนาในการตรวจวัดการปลดปล่อยก๊าซจากบ่อขยะ ภายใต้สมมุติฐานที่ว่า ในกระบวนการย่อยสลายของสสารในบ่อขยะจะทำให้มีความร้อนเกิดขึ้นและความร้อนที่เกิดขึ้นจะแปรผันตรงกับปริมาณก๊าซที่เกิดขึ้นเช่นกัน ด้วยสมมติฐานดังกล่าวจึงพัฒนา UAV ที่สามารถติดกล้องตรวจจับความร้อนหรือ Thermal infrared camera ให้ติดอยู่กับ UAV และบินถ่ายลักษณะความร้อนที่เกิดขึ้นในหลุมฝังกลบเพื่อวัดความผิดปกติของความร้อน ซึ่งถือเป็นเครื่องมือคัดกรองที่มีประสิทธิภาพ เนื่องจากสามารถสำรวจพื้นที่ขนาดใหญ่ได้ในระยะเวลาอันสั้นรวมถึงบริเวณที่ไม่สามารถเข้าถึงได้ด้วยการเดินเท้า (Capodici et al., 2015; Lewis et al., 2003; Tanda et al., 2017) ถึงอย่างไรการใช้เทคโนโลยีดังกล่าวก็ยังมีข้อจำกัดในเรื่องของระยะเวลาการใช้เครื่องมือ กล่าวคืออากาศยานไร้คนขับ Thermal UAV สามารถบินเก็บข้อมูลภาพถ่ายได้ไม่เกิน 30 นาที ต้องนำลงมาเปลี่ยนแบตเตอรี่ อีกทั้งยังต้องมีการศึกษาต่อถึงรูปแบบการบิน (ความสูง ความเร็วบิน มุมกล้อง ฯลฯ) เพื่อถ่ายภาพความร้อนที่ให้ค่าความแม่นยำของข้อมูล นอกจากนั้นเวลาการบินถ่ายภาพจะมีผลต่อค่าความร้อนที่เกิดขึ้น เพราะอาจเกิดจากความร้อนของแสงแดดหรือการแพร่ความร้อนของพื้นผิวโลกเป็นต้น สำหรับงานวิจัยนี้จะเป็นการศึกษาที่จะให้ข้อมูลสำหรับการใช้อากาศยานไร้คนขับเพื่อวิเคราะห์ปริมาณการเกิดก๊าซจากบ่อฝังกลบขยะมูลฝอยที่เหมาะสมที่สุด อีกทั้งเทคนิคดังกล่าวยังไม่เคยนำมาใช้ในการประยุกต์ใช้หาพื้นที่เหมาะสมสำหรับก่อสร้างระบบรวบรวมก๊าซขยะทั้งในต่างประเทศและประเทศไทยเลย ซึ่งหากสามารถพัฒนาเทคนิคนี้ได้ จะทำให้การระบุตำแหน่งก่อสร้างระบบรวบรวมก๊าซขยะเป็นเรื่องที่ง่ายในการทำงานจริงในสนาม ลดความผิดพลาดในการก่อสร้างในบริเวณที่ไม่มีก๊าซได้ ทำให้ประหยัดค่าใช้จ่ายได้เป็นจำนวนมาก

วิธีการตรวจวัดทางธรณีฟิสิกส์ เป็นวิธีการที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการตรวจวัดและติดตามผลการเปลี่ยนแปลงไปของคุณสมบัติขยะในบ่อขยะในรูปแบบทางกายภาพ นอกจากนี้ ข้อมูลจำนวนมากยังสามารถรวบรวมได้ด้วยระยะเวลาสั้นๆ ได้อีกด้วย โดยที่ผ่านมาจะพบว่าที่ในการวิจัยในไทยและต่างประเทศจะเป็นในเชิงรูปแบบการประยุกต์ใช้กับงานทางด้านการออกแบบบ่อขยะในเชิงวิศวกรรมหรือการแก้ปัญหาการปนเปื้อนที่เกิดขึ้นมาในภายหลัง เทคนิคการตรวจวัดทางธรณีฟิสิกส์ที่นิยมนำมาใช้ในงานสำรวจแหล่งฝังกลบขยะ คือเทคนิคการวัดสภาพต้านทานไฟฟ้า (Electrical resistivity survey - ERT) และการตรวจวัดการเหนี่ยวนำโพลาไรเซชัน (Induced Polarization survey -IP) โดยกระบวนการสำรวจทางธรณีฟิสิกส์เป็นกระบวนการสำรวจที่ครอบคลุมพื้นที่สำรวจได้ดีทั้งข้อมูลด้านกว้างและด้านลึกของบ่อฝังกลบ ใช้งบประมาณน้อยกว่าวิธีการประเมินคุณภาพขยะแบบเดิมด้วยการสุ่มเจาะ (Drilling grid) ที่ไม่คำนึงการกระจายเชิงพื้นที่ของทรัพยากรและมีค่าใช้จ่ายสูงซึ่งวิธีการเดิมจะทำให้มีความเสี่ยงสูง แต่มักได้ผลตอบแทนต่ำ นอกจากนี้กระบวนการสำรวจทางธรณีฟิสิกส์เป็นวิธีการสำรวจที่ไม่ทำลายวัสดุในพื้นที่สำรวจ ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อย ให้ข้อมูลเกี่ยวกับองค์ประกอบขยะและยังเป็นวิธีที่เพิ่มการผลิตก๊าซในแหล่งฝังกลบอีกด้วย (Nguyen. et al, 2018) แต่ในปัจจุบันก็ยังไม่มีงานวิจัยที่ดึงเอาศักยภาพของวิธีการตรวจวัดทางธรณีฟิสิกส์มาใช้ในการระบุตำแหน่งสร้างระบบรวบรวมก๊าซขยะเพื่อการผลิตพลังงานไฟฟ้าอีกเช่นกัน ดังนั้น วิธีการวัดทางอ้อมด้วยเทคโนยีอากาศยานไร้คนขับและวิธีการทางธรณีฟิสิกส์ เพื่อใช้ในการระบุตำแหน่งสร้างระบบรวบรวมก๊าซขยะเพื่อการผลิตพลังงานไฟฟ้าจึงเป็นวิธีการใหม่ที่สามารถเข้ามาช่วยให้เกิดการพัฒนาโครงการโรงไฟฟ้าได้ต่อไป ตลอดจนสามารถแก้ไขปัญหาหลักและลดต้นทุนให้กับผู้พัฒนาโครงการได้