วัสดุที่สามารถดูดซับ CO2 จากอากาศเพื่อช่วยลดโลกร้อน

การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (Climate Change) กลายเป็นปัญหาระดับโลกที่หลายภาคส่วนต้องร่วมมือกันแก้ไข หนึ่งในแนวทางที่น่าสนใจคือการพัฒนา "วัสดุที่สามารถดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2)" จากชั้นบรรยากาศ เพื่อลดปริมาณก๊าซเรือนกระจกและผลกระทบต่อภาวะโลกร้อน บทความนี้จะพาไปรู้จักกับวัสดุและเทคโนโลยีเหล่านี้ รวมถึงโอกาสการนำไปใช้ในอนาคต

1. Metal–Organic Frameworks (MOFs)

1. โครงสร้างที่มีรูพรุนสูง
   
   
   
   • MOFs เป็นสารประกอบที่ประกอบด้วยโลหะ (Metal Ions) เชื่อมต่อกับลิแกนด์อินทรีย์ (Organic Ligands) เกิดเป็นโครงสร้างสามมิติที่มีรูพรุนขนาดนาโน
   
   
   • พื้นที่ผิว (Surface Area) สูงมาก ทำให้สามารถดูดซับโมเลกุล CO2 ได้ในปริมาณมาก
   
   
   
   


2. ปรับแต่งโครงสร้างได้
   
   
   
   • นักวิจัยสามารถเปลี่ยนแปลงชนิดของโลหะ หรือลิแกนด์เพื่อปรับคุณสมบัติการดูดซับ CO2 และความคงทนต่อความชื้นหรือสภาพแวดล้อมต่าง ๆ
   
   
   
   

2. Zeolites

1. วัสดุซิลิเกตที่มีรูพรุน
   
   
   
   • ซีโอไลต์เป็นวัสดุที่เกิดจากอะลูมิโนซิลิเกต มีโครงสร้างภายในเป็นรูพรุนที่สม่ำเสมอ
   
   
   • ใช้ในงานดูดซับหรือแยกสาร (Separation) มานาน เช่น การกลั่นน้ำมันหรือการกรองโมเลกุล
   
   
   
   


2. ประยุกต์ใช้ดูดซับก๊าซเรือนกระจก
   
   
   
   • ด้วยโครงสร้างรูพรุนและความสามารถในการแลกเปลี่ยนไอออน ซีโอไลต์บางชนิดสามารถจับ CO2 ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
   
   
   
   

3. Solid Sorbents: Amines-based Materials

1. เทคโนโลยีผงหรือเม็ดสารดูดซับ (Solid Amine)
   
   
   
   • เปลี่ยนการใช้สารละลายเอมีน (Amine Solution) ในการจับ CO2 จากกระบวนการอุตสาหกรรมมาเป็นรูปแบบเม็ดหรือเยื่อบาง (Membrane)
   
   
   • ลดการสูญเสียพลังงานที่เคยใช้ในการทำ Regeneration ของสารละลาย
   
   
   
   


2. การใช้งาน Direct Air Capture
   
   
   
   • สามารถนำไปสร้างระบบดักจับ CO2 จากอากาศในระดับโลก (Gigaton Scale) ช่วยลดความเข้มข้นของ CO2 ในชั้นบรรยากาศ
   
   
   
   

4. Nanoporous Carbons

1. วัสดุคาร์บอนที่ผ่านกระบวนการปรับแต่งรูพรุน
   
   
   
   • มีพื้นที่ผิวสูง ช่วยจับโมเลกุล CO2 ได้ดี
   
   
   • ราคาไม่แพงเท่าบางวัสดุ และอาจผลิตจากชีวมวล (Biomass) อย่างกะลามะพร้าว ขี้เลื่อย หรือของเสียทางเกษตร
   
   
   
   


2. ปรับแต่งผิวด้วยเคมี
   
   
   
   • การเคลือบเคมี (Functionalization) สามารถเพิ่มความชอบพอ (Affinity) ต่อโมเลกุล CO2
   
   
   
   

5. การประยุกต์ใช้ในวงกว้าง

1. Direct Air Capture (DAC)
   
   
   
   • ระบบ DAC ที่ใช้สารดูดซับ เช่น MOFs, Amines และ Nanoporous Carbons สามารถติดตั้งในพื้นที่ต่าง ๆ เพื่อดักจับ CO2 จากบรรยากาศโดยตรง
   
   
   • CO2 ที่ดักจับได้อาจนำไปใช้ในกระบวนการทางอุตสาหกรรม (Carbon Utilization) หรือเก็บรักษาในแหล่งกักเก็บใต้ดิน (Carbon Sequestration)
   
   
   
   


2. อุตสาหกรรมคอนกรีตและวัสดุก่อสร้าง
   
   
   
   • CO2 บางส่วนอาจใช้ในการบ่มคอนกรีต (CarbonCure) เพื่อเพิ่มความแข็งแรงและลดปริมาณ CO2 ในบรรยากาศ
   
   
   
   


3. การเก็บพลังงาน
   
   
   
   • บางแนวคิดพยายามผนวกเทคโนโลยีดูดซับ CO2 เข้ากับการผลิตเชื้อเพลิงสังเคราะห์ (Synthetic Fuels) เพื่อนำ CO2 มาใช้หมุนเวียน
   
   
   
   

ความท้าทาย

1. ต้นทุนและการผลิตในปริมาณมาก
   
   
   
   • วัสดุขั้นสูงเช่น MOFs ยังมีต้นทุนการผลิตที่สูง การพัฒนาเทคนิคการสังเคราะห์ราคาถูกจะเป็นกุญแจสำคัญ
   
   
   
   


2. การฟื้นฟูและใช้งานซ้ำ (Regeneration)
   
   
   
   • ต้องใช้พลังงานในการปลดปล่อย CO2 ออกจากวัสดุเพื่อใช้งานซ้ำ วัสดุที่ต้องใช้พลังงานต่ำจึงเป็นที่ต้องการ
   
   
   
   


3. การประเมินวงจรชีวิต (LCA)
   
   
   
   • ควรพิจารณาว่ากระบวนการผลิตวัสดุเองมีการปล่อยคาร์บอนหรือไม่ และคุ้มค่าในเชิงสิ่งแวดล้อมจริงหรือไม่
   
   
   
   

แนวโน้มอนาคต

• การวิจัยร่วมกับ AI: ใช้ปัญญาประดิษฐ์ในการคำนวณโมเลกุลและสภาพโครงสร้าง เพื่อออกแบบวัสดุใหม่ ๆ สำหรับดักจับ CO2 ที่มีประสิทธิภาพสูง


• ตลาดคาร์บอนเครดิต: มีโอกาสสร้างรายได้จากการดักจับ CO2 โดยนำเครดิตคาร์บอนเข้าสู่ตลาดซื้อขาย ลดแรงกดดันจากกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อม


• การสนับสนุนจากรัฐบาลและองค์กร: เริ่มมีนโยบายหรือกฎหมายสนับสนุนการวิจัยและการใช้งานเทคโนโลยีดูดซับ CO2 ให้เป็นโซลูชันที่ยั่งยืน

หากต้องการติดตามข่าวสารและบทความเพิ่มเติมเกี่ยวกับวัสดุที่สามารถดูดซับ CO2 จากอากาศเพื่อช่วยลดโลกร้อน สามารถเยี่ยมชม urlkub.com ซึ่งมีข้อมูลอัปเดตเกี่ยวกับเทคโนโลยีและนวัตกรรมด้านสิ่งแวดล้อม