การผลิตยูเรียจากก๊าซไอเสียด้วยปฏิกิริยาเชิงเคมีไฟฟ้า

หนึ่งในกิจกรรมที่ปลดปล่อยก๊าซเรือนกระจกมากที่สุดในประเทศไทยคือกระบวนการผลิตไฟฟ้า คิดเป็น 30% ของปริมาณก๊าซเรือนกระจกทั้งหมด เพื่อที่จะพิชิตหมุดหมายการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสุทธิเป็นศูนย์ (Net zero emission) ให้ได้ในปี 2065 ตามที่ได้ประกาศไว้ในการประชุม COP26 ประเทศไทยจะต้องพัฒนาเทคโนโลยีการดักจับ การใช้ประโยชน์ และการกักเก็บคาร์บอน (Carbon Capture, Utilization, and Storage, CCUS) เพื่อจัดการกับก๊าซไอเสียจากโรงไฟฟ้าอย่างเป็นรูปธรรม เทคโนโลยี CCUS ที่ใช้จัดการก๊าซไอเสียจากโรงไฟฟ้าในต่างประเทศนั้นไม่เหมาะสมกับบริบทของประเทศไทย เนื่องจากกระบวนการดักจับก๊าซ CO₂ จากก๊าซไอเสียต้องใช้งบลงทุนสูง ใช้พลังงานมหาศาล และยังต้องอาศัยโครงสร้างพื้นฐานในการผลิตก๊าซไฮโดรเจนเพื่อทำปฏิกิริยารีดักชันของ CO₂ ไปเป็นสารเคมีหรือวัสดุที่มีคุณค่าในอุตสาหกรรม ดังนั้นเพื่อเพิ่มศักยภาพในการแข่งขันของประเทศไทยในตลาดการซื้อขายคาร์บอนของโลก จำต้องมีการพัฒนาเทคโนโลยีการนำก๊าซไอเสียไปใช้ประโยชน์แบบใหม่ ที่ใช้งบลงทุนต่ำกว่ากระบวนการที่มีในปัจจุบัน และทำให้สามารถใช้งานได้อย่างกระจายศูนย์ (decentralized) มากขึ้น

ชุดโครงการวิจัยในหัวข้อ “การเปลี่ยนก๊าซไอเสียจากโรงไฟฟ้าเป็นสารเคมีและวัสดุมากมูลค่า เพื่อมุ่งสู่การปลดปล่อยก๊าซเรือนกระจกสุทธิเป็นศูนย์” มุ่งเน้นการพัฒนาเทคโนโลยีการนำก๊าซไอเสียจากโรงไฟฟ้าไปใช้ประโยชน์โดยตรง โดยไม่ต้องผ่านกระบวนการแยก และไม่ต้องใช้ก๊าซไฮโดรเจนในการทำปฏิกิริยารีดักชันของ CO₂ โดยทีมวิจัยมีผลิตภัณฑ์เป้าหมาย 3 กลุ่ม 1) กรดฟอร์มิก ผลิตผ่านกระบวนการรีดักชันเชิงเคมีไฟฟ้าของ CO₂ 2) ยูเรีย สังเคราะห์ได้จากกระบวนการเชิงเคมีไฟฟ้าของ CO₂ และ N₂ ซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของก๊าซไอเสีย และ 3) วัสดุคาร์บอน ซึ่งผลิตได้จากทำปฏิกิริยากับโลหะอัลคาไลน์ ผลิตภัณฑ์ทั้ง 3 ชนิด ล้วนมีตลาดขนาดใหญ่และมีมูลค่าสูง หากสามารถพิสูจน์ความเป็นไปได้ทางเทคโนโลยีและทางเศรษฐศาสตร์ของกระบวนการดังกล่าวให้เป็นที่ประจักษ์ อาจนำไปสู่โอกาสทางเศรษฐกิจใหม่ให้กับประเทศไทย

โครงการนี้เป็นความร่วมมือระหว่างนักวิจัยจากศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี และมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี มีระยะเวลาดำเนินการทั้งหมด 1 ปี ใช้งบวิจัยทั้งหมด 846,000 ล้านบาท โดยคาดว่าจะมีผลผลิต ผลลัพธ์ และผลกระทบจากงานวิจัยที่สอดคล้องกับ OKR คือ ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีความสามารถในการผลิตยูเรียได้ องค์ความรู้เรื่องประสิทธิภาพในการเกิดปฏิกิริยาการผลิตยูเรียเชิงเคมีไฟฟ้าในสภาวะ CO₂ เจือจางและปนเปื้อนด้วย O₂ ร่างบทความเชิงวิชาการ 1 ฉบับ ต้นแบบระดับห้องปฏิบัติการ (TRL4) 1 ต้นแบบ ผลกระทบในระยะยาวของโครงการนี้ คือการสร้างเทคโนโลยี CCUS ทางเลือกที่เป็นฐานความรู้ของประเทศไทย และเหมาะสมกับบริบทของอุตสาหกรรมพลังงานและการผลิตเคมีภัณฑ์อย่างยั่งยืนของประเทศไทย