top of page
ค้นหา
  • รูปภาพนักเขียนNet Zero Techup

Green e-methanol คืออะไร และจะช่วยโลกบรรลุเป้าหมาย Net Zero ได้อย่างไร

อัปเดตเมื่อ 5 มี.ค. 2566


เมทานอล (Methanol) หรือที่รู้จักในชื่อ เมทิลแอลกอฮอล์ (Methyl Alcohol) เป็นหนึ่งในสารเคมีที่ผลิตอย่างแพร่หลายมากที่สุดในโลก โดยปัจจุบันมีการผลิตเกือบ 100 ล้านตันต่อปีทั่วโลก ซึ่งเมทานอลเกือบ 100% ผลิตจากเชื้อเพลิงฟอสซิล โดยคิดเป็น 65% ผลิตจากก๊าซธรรมชาติ และ 35% ผลิตจากถ่านหิน เมทานอลยังเป็นสารเคมีที่มีการนำเข้าอันดับต้นๆ ของประเทศไทย และมีอัตราการนำเข้าที่เติบโตอย่างต่อเนื่อง ในปัจจุบันเมทานอลสังเคราะห์จากก๊าซธรรมชาติ ซึ่งเป็นกระบวนการที่ปลดปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ประมาณ 0.5 - 1.5 ตันต่อการสังเคราะห์เมทานอล 1 ตัน ทั้งนี้ เมทานอลเป็นสารเคมีตั้งต้นที่สำคัญในห่วงโซ่คุณค่า (Value Chain) ที่ส่งผลกระทบต่อหลายอุตสาหกรรม เนื่องจากเป็นสารจำเป็นในการผลิตสารเคมีสำคัญๆ อีกหลายชนิด เช่น ฟอร์มัลดีไฮด์ (Formaldehyde) และกรดฟอร์มิก (Formic Acid) ซึ่งใช้ในการผลิตสารประกอบไฮโดรคาร์บอน (Hydrocarbon) พอลิเมอร์ (Polymer) และสารออกซิจิเนต (Oxygenates) ที่สามารถนำไปผลิตต่อกลายเป็น ไวนิลอะซีเตตมอนอเมอร์ (Vinyl Acetate Monomer), เมทิลเมทาคริเลต (Methyl Methacrylate), โอเลฟินส์ (Olefins) และ ไฮเออร์แอลฟาโอเลฟินส์ (Higher Alpha Olefins) เพื่อใช้ในอุตสาหกรรมพลาสติกและบรรจุภัณฑ์ การผลิตกรดเทเรฟทาลิก (Terephthalic Acid) ที่ใช้ในอุตสาหกรรมเส้นใย การผลิตกรดอะซิติก (Acetic Acid) และแอนไฮไดรด์ (Anhydride) ที่ใช้ในอุตสาหกรรมเคมีและอุตสาหกรรมยา การผลิตเมทิลีนไดฟีนิลไดไอโซไซยาเนต (Methylene Diphenyl Diisocyanate), เอ็มทีบีอี ( MTBE), ดีเอ็มอี (DME) และไดเมทิลคาร์บอเนต (Dimethyl Carbonate) ซึ่งสามารถใช้เป็นตัวทำละลายในหลายอุตสาหกรรม รวมถึงการผลิตเรซิน UF/PF และโพลิอะซีทัล (Polyacetal) ที่ใช้ในโครงสร้างพื้นฐานพลาสติกวิศวกรรม อุตสาหกรรมเครื่องใช้ไฟฟ้า และสารเคลือบผิว ดังนั้น การผลิตเมทานอลจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) จึงเป็นทางเลือกหนึ่งที่น่าสนใจที่จะช่วยให้โลกบรรลุเป้าหมาย Net Zero

ประวัติความเป็นมาของกระบวนการผลิตเมทานอล

ในอดีตเมทานอลเป็นผลิตภัณฑ์พลอยได้ที่เกิดจากการกลั่นสุรา (Wood Spirit) ซึ่งมีปริมาณน้อยมากไม่สามารถผลิตในเชิงอุตสาหกรรม หลังจากนั้นการผลิตเมทานอลในระดับอุตสาหกรรมเริ่มต้นในประเทศเยอรมัน โดยบริษัท BASF ซึ่งใช้ก๊าซสังเคราะห์ (Syngas) เป็นสารตั้นต้น ทำปฏิกิริยาที่อุณหภูมิ 320 - 380 °C และความดัน 350 bar โดยอาศัยโครเมียมออกไซด์ ซิงค์ออกไซด์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา (Catalyst) แต่ในปัจจุบันการผลิตในอุตสาหกรรมนั้นจะใช้เทคโนโลยีของบริษัท ICI ซึ่งเป็นกระบวนการความดันต่ำที่ 50 - 80 bar และอุณหภูมิ 250 - 280 °C โดยอาศัยคอปเปอร์ซิงค์ออกไซด์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา


นอกจากนี้ เมทานอลสามารถผลิตได้จากกระบวนการเคมีความร้อน (Thermochemical Process) โดยอาศัยการทำปฏิกิริยาระหว่างก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) และก๊าซไฮโดรเจน (H2) ในอัตราส่วนที่เหมาะสม (CO:H2 = 1:2) โดยมีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ปนอยู่ในปริมาณเล็กน้อยประมาณร้อยละ 5 ที่อุณหภูมิประมาณ 250 - 280 °C และความดัน 60 - 80 บรรยากาศ โดยอาศัยออกไซด์ของทองแดงและสังกะสีเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา

ล่าสุดกระบวนการที่ได้รับความสนใจอีกกระบวนการหนึ่งคือ การผลิตเมทานอลจากก๊าซผสมระหว่างก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) และก๊าซไฮโดรเจน (H2) ในเครื่องปฏิกรณ์เบดนิ่ง (Fixed-bed หรือ Packed-bed) ที่อุณหภูมิ 260 ◦C ความดัน 80 bar ซึ่งมีข้อดีคือ อัตราการเกิดปฏิกิริยาที่สูงกว่าการใช้ก๊าซสังเคราะห์ วัตถุประสงค์ก็เพื่อใช้ประโยชน์จากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (Carbon Capture and Utilization: CCU) โดยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ใช้นั้นสามารถดักจับได้จากในอากาศที่เรียกว่า Direct Air Capture (DAC) และสามารถดักจับคาร์บอน (Carbon Capture)ได้โดยตรงจากก๊าซมลพิษที่ปล่อยจากโรงไฟฟ้าชีวมวล (BECCUS) หรือฟอสซิล เป็นต้น ซึ่งเทคโนโลยีดังกล่าวนี้ถือเป็นกุญแจสำคัญที่จะช่วยให้โลกบรรลุเป้าหมาย Net Zero

อุตสาหกรรมการผลิตเมทานอลจะใช้สีต่างๆ เพื่อระบุแหล่งที่มาขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีและประเภทวัตถุดิบ ดังนี้

• Brown Methanol คือ เมทานอลที่ผลิตโดยใช้เทคโนโลยี Coal Gasification ซึ่งเป็นการผลิตก๊าชสังเคราะห์จากถ่านหิน (Coal)


• Grey Methanol คือ เมทานอลที่เกิดจากกระบวนการรีฟอร์มมิ่งด้วยไอน้ำ (Steam Reforming) จากก๊าซธรรมชาติ (Natural Gas)


• Blue Methanol คือ เมทานอลที่ผลิตจากก๊าซผสมระหว่าง Blue Hydrogen และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ได้จากการดักจับคาร์บอน (Carbon Capture) ที่ไม่ได้ใช้พลังงานไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน (Renewable Electricity)


• Green Methanol จะเเบ่งออกเป็น 3 ประเภท คือ


  1. Bio-methanol คือ เมทานอลที่ผลิตจากกระบวนการ Gasification หรือ Reforming ของชีวมวล (Biomass)

  2. Bio-e-methanol คือ เมทานอลที่ผลิตจากก๊าซผสมระหว่าง Green Hydrogen และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ที่มาจากกระบวนการ Gasification หรือ Reforming ของชีวมวล (Biomass)

  3. E-methanol คือ เมทานอลที่ผลิตจากก๊าซผสมระหว่าง Green Hydrogen และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ที่ได้จากการดักจับคาร์บอน (Carbon Capture) ในอากาศหรือโรงไฟฟ้าที่ใช้พลังงานไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน (Renewable Electricity)


หมายเหตุ: Blue Hydrogen, Green Hydrogen และการดักจับคาร์บอน (Carbon Capture) คืออะไร สามารถอ่านเพิ่มเติมจากโพสก่อนด้านล่างนี้



อย่างไรก็ดี กระบวนการผลิตแต่ละประเภทต่างก็มีข้อดีข้อเสียและความท้าทายที่แตกต่างกัน โดยเฉพาะกระบวนการผลิต Blue Methanol และ Green Methanol จะมีอุปสรรคและความท้าทายอย่างมาก ตัวอย่างเช่น กระบวนการผลิต Blue Methanol จำเป็นต้องมีการผลิต Blue Hydrogen จาก Gray Hydrogen ด้วยปฏิกิริยารีฟอร์มมิงด้วยไอน้ำ (Steam Reforming) และจะต้องติดตั้งหน่วยดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ สำหรับกระบวนการผลิต Green Methanol จำเป็นต้องมีการผลิต Green Hydrogen โดยอาศัยกระบวนการ Water Electrolysis ที่ใช้พลังงานหมุนเวียนเป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้า ดังนั้น การผลิต Blue Methanol และ Green Methanol จึงจำเป็นต้องได้รับการผลักดันให้กระบวนการมีความเป็นไปได้และมีความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ ซึ่งสามารถจำแนกปัญหาและอุปสรรคออกเป็น 4 ส่วนหลักๆ ได้แก่ ค่าใช้จ่ายในการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2), พลังงานที่ใช้ในกระบวนการแปลงก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2 Conversion), แหล่งที่มาและต้นทุนการผลิต Blue Hydrogen และ Green Hydrogen, ข้อจำกัดด้านขนาดของตลาด (Market Size) และการขาดแรงจูงใจในการลงทุน (Investment Incentives)

การประมาณการต้นทุนการผลิต E-methanol ในปี 2021

การผลิต E-methanol ในปริมาณมากๆ จะช่วยลดต้นทุนจากการประหยัดต่อขนาด (Economies of Scale) นอกจากนี้ยังขึ้นกับต้นทุนการผลิต Green Hydrogen และคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ที่ได้มาจากกระบวนการดักจับคาร์บอน (Carbon Capture) ตลอดจนต้นทุนในการสร้างโรงงานผลิต E-methanol โดยอ้างอิงการคำนวนต้นทุนการผลิตจากสำนักงานพลังงานทดแทนระหว่างประเทศ (International Renewable Energy Agency: IRENA) ดังนี้


• ต้นทุนการผลิต Green Hydrogen อยู่ระหว่าง 4 - 6 ดอลลาร์สหรัฐต่อกิโลกรัม หรือคิดเป็น 4,000 - 6,000 ดอลลาร์สหรัฐต่อตัน


• ต้นทุนการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศที่เรียกว่า Direct Air Capture (DAC) อยู่ระหว่าง 600-800 ดอลลาร์สหรัฐต่อตัน


• ต้นทุนการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่มาจากโรงไฟฟ้าชีวมวล หรือที่เรียกว่า Bio-Energy with Carbon Capture and Storage (BECCS) อยู่ระหว่าง 100 - 200 ดอลลาร์สหรัฐต่อตัน


• การผลิต E-methanol จำนวน 1 ตัน ต้องใช้ Green Hydrogen จำนวน 200 กิโลกรัม และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) จำนวน 1.5 ตัน

การประมาณการต้นทุนการผลิต E-methanol ในปี 2050

ต้นทุนการผลิต Green Hydrogen คาดว่าน่าจะลดต่ำกว่า 2 ดอลลาร์สหรัฐต่อกิโลกรัม ซึ่งต่ำพอที่จะสามารถแข่งขันในตลาดได้ภายในหนึ่งทศวรรษ โดยทั่วไปแล้วเทคโนโลยี BECCS จะถูกนำไปใช้ในกรณีที่ใช้พลังงานชีวมวล ในขณะที่เทคโนโลยี DAC สามารถนำไปใช้ในพื้นที่ทะเลทรายเพื่อผลิตไฮโดรเจนได้ในราคาที่ถูกลง ต้นทุนการผลิต E-methanol คาดว่าจะลดลงอย่างมีนัยสำคัญ หรือเทียบเท่ากับต้นทุนการผลิตไบโอเมทานอล (Biomethanol) อยู่ระหว่าง 250 - 630 ดอลลาร์สหรัฐต่อตัน ภายในปี 2050


• ในระยะยาวประมาณการต้นทุน Green Hydrogen จะอยู่ที่ 1.5 ดอลลาร์สหรัฐต่อกิโลกรัม หรือคิดเป็น 1,500 ดอลลาร์สหรัฐต่อตัน


• ในระยะยาวประมาณการต้นทุนการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยวิธี Direct Air Capture (DAC) อยู่ระหว่าง 200 ดอลลาร์สหรัฐต่อตัน


• ในระยะยาวประมาณการต้นทุนการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยวิธี Bio-Energy with Carbon Capture and Storage (BECCS) อยู่ระหว่าง 50 - 100 ดอลลาร์สหรัฐต่อตัน


• ในอนาคตประมาณการต้นทุนการผลิต E-methanol จำนวน 1 ตัน จะอยู่ที่ 450 ดอลลาร์สหรัฐต่อตันวัตถุดิบ (Green Hydrogen ที่ 300 ดอลลาร์สหรัฐต่อตัน และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ 150 ดอลลาร์สหรัฐต่อตัน)

การพัฒนาโครงการ Green e-methanol ของประเทศไทย

ปัจจุบันประเทศไทยกำลังอยู่ในขั้นตอนศึกษาโอกาสและความเป็นไปได้ โดยบริษัท ปตท.สำรวจและผลิตปิโตรเลียม จำกัด (มหาชน) ร่วมกับ Air Liquide, YTL PowerSeraya Pte. Limited, Oiltanking Asia Pacific Pte. Ltd., Kenoil Marine Services Pte Ltd) และ A.P. Moller - Maersk A/S ลงนามในบันทึกข้อตกลง “Green Methanol Value Chain Collaboration” เพื่อร่วมกันศึกษาโอกาสและความเป็นไปได้ (Feasibility Studies) ในการจัดตั้งโรงงานผลิต Green e-methanol ซึ่งเป็นหนึ่งในเชื้อเพลิงทางเลือกตามเป้าหมายขององค์การทางทะเลระหว่างประเทศ (International Maritime Organization - IMO) ปี ค.ศ. 2030/2050 โดยกระบวนการผลิต Green e-methanol ครั้งนี้ จะใช้เทคโนโลยีการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ชีวภาพ (Biogenic CO2) และการผลิต Green Hydrogen โดยนำพลังงานหมุนเวียนมาใช้ในการผลิต เบื้องต้นคาดว่าโรงงานดังกล่าว จะมีกำลังการผลิต Green e-methanol อย่างน้อย 50,000 ตันต่อปี

หมายเหตุ: Biogenic CO2 คือ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดจากการเผาไหม้ชีวมวล (Biomass) และเชื้อเพลิงชีวภาพ (Biofuels) เช่น ไบโอดีเซล (Biodiesel) และเอธานอลจากพืช (Bioethanol) ซึ่งคาร์บอนที่อยู่ในเชื้อเพลิงเหล่านี้ ให้พิจารณาว่าเป็นคาร์บอนชีวภาพ (Biogenic Carbon) ดังนั้นปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดขึ้นจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงประเภทดังกล่าว จะรายงานแยกเป็นปริมาณการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงชีวภาพ ไม่นับรวมในปริมาณการปล่อยก๊าซเรือนกระจกในภาคพลังงาน

ที่มาของข้อมูลเเละรูปภาพ:











---------------------------------------------------

ติดตามข้อมูลข่าวสารผ่านช่องทางต่างๆ ได้ที่


ดู 71 ครั้ง0 ความคิดเห็น

Comments


Post: Blog2_Post
bottom of page