ในปัจจุบันเราได้อ่านงานวิจัยและการพัฒนาเพื่อความยั่งยืนมากขึ้น โดยเฉพาะพลังงานสะอาดที่ไม่ก่อให้เกิดรอยเท้าคาร์บอน อันเป็นปัญหาที่ก่อให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจกและภาวะโลกร้อนในทุกวันนี้ 

และพลังงานสะอาดที่นักวิจัยกำลังพัฒนาอยู่ในตอนนี้เรียกว่า ซินก๊าซ (syngas) หรือก๊าซสังเคราะห์ (synthesis gas) ซึ่งเป็นส่วนผสมของไฮโดรเจนและคาร์บอนมอนอกไซด์ ปัจจุบันซินก๊าซถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตเชื้อเพลิง ยา พลาสติกและปุ๋ย เนื่องด้วยซินก๊าซแบบเดิมมักเกี่ยวข้องกับผลิตภัณฑ์ที่เหลือจากถ่านหินหรือปิโตรเลียม ดังนั้นผลิตภัณฑ์สุดท้ายจึงมักจะสร้างรอยเท้าคาร์บอนเสมอ แต่ซินก๊าซแบบใหม่นี้จะไม่สร้างก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สู่ธรรมชาติ

โดยเครื่องมือที่ใช้ในการสร้างซินก๊าซแบบใหม่นี้เรียกว่า ‘ใบไม้เทียม’ เพราะกระบวนการทำงานเหมือนกับใบไม้ที่สังเคราะห์แสง ตัวใบไม้เทียมนี้จะถูกจุมลงในน้ำและเมื่อได้รับพลังงานจากแสดงอาทิตย์ (ถึงแม้ในวันที่มีเมฆมากก็ยังทำงานได้) มันก็จะสร้างซินก๊าซออกมา ซึ่งเป็นซินก๊าซที่มีความยั่งยืน ที่ไม่ปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์สู่ธรรมชาติ 

“คุณอาจไม่เคยได้ยินชื่อของซินก๊าซมาก่อน แต่ทุกๆ วันคุณบริโภคผลิตภัณฑ์ที่ผลิตขึ้นมาจากซินก๊าซอยู่ งานวิจัยนี้มีขึ้นเพื่อสร้างความสามารถในการผลิตซินก๊าซอย่างยั่งยืน ซึ่งหากทำได้สำเร็จสิ่งนี้จะเป็นสิ่งสำคัญในการหยุดยั้งวัฏจักรคาร์บอนทั่วโลก และสร้างอุตสาหกรรมเคมีและเชื้อเพลิงที่ยั่งยืนขึ้นมาได้” เออร์วิน รีนเซอร์ นักเคมีจากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์กล่าว 

อุปกรณ์ที่เรียกว่าใบไม้เทียมนี้ เลียนแบบการสังเคราะห์ในพืช ด้วยการรวมแสงที่ผ่านเข้ามาในน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์เข้ากับตัวเร่งปฏิกิริยาโคบอลต์ที่เรียกว่าเพอร์โรฟสไคต์ (perovskite) จนได้ไฮโดรเจนและคาร์บอนมอนอกไซด์ออกมา ซึ่งสามารถทำให้เกิดซินก๊าซได้

และในขณะที่แหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น ลมและแสงอาทิตย์ ได้รับการตอบรับและมีการพัฒนาที่ดีขึ้นเรื่อยๆ ในการผลิตกระแสไฟฟ้า แต่ในบางอุตสาหกรรมนั้นต้องการพลังงานที่มากไปไกลกว่าไฟฟ้า เช่น การขนส่งขนาดใหญ่ การขนส่งทางเรือ และการเดินทางทางอากาศ ที่ล้วนต้องการเชื้อเพลิงที่สะอาดกว่าที่ใช้ในปัจจุบัน ซึ่งซินก๊าซที่ผลิตจากใบไม้เทียมตัวนี้จะสามารถเข้ามาทดแทนได้ 

นักวิจัยมีความมั่นใจในการทำงานของตัวเร่งปฏิกิริยาและวัสดุ ซึ่งเป็นสัญญาณที่ดีสำหรับอนาคต ซึ่งในที่สุดแล้วในกระบวนการนี้อาจจะไม่จำเป็นที่จะต้องผลิตออกมาเป็นซินก๊าซก็ได้ แต่อาจจะเป็นการผลิตเชื้อเพลิงเหลวที่ไม่มีรอยเท้าคาร์บอนไปเลยในกระบวนการเดียว 

“สิ่งที่เราต้องการจะทำต่อไปคือ แทนที่จะสร้างซินก๊าซก่อนแล้วจึงเปลี่ยนเป็นเชื้อเพลิงเหลว แต่เราควรจะทำให้เกิดเป็นเชื้อเพลิงเหลวได้เลยในขั้นตอนเดียวจากคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ” รีนเซอร์กล่าว

แม้ในขณะนี้ ประสิทธิภาพของเครื่องยังอยู่ในระดับต่ำ ซึ่งนักวิจัยจะต้องปรับปรุงและวิจัยเพิ่มเติม เพื่อให้มันสามารถนำไปใช้งานได้จริงในระดับอุตสาหกรรมได้ 

อ้างอิง

https://www.nature.com/articles/s41563-019-0501-6

https://www.sciencealert.com/an-artificial-leaf-has-been-developed-to-produce-a-new-route-to-synthetic-fuel

https://techxplore.com/news/2019-10-artificial-leaf-successfully-gas.html

ภาพ  : Virgil Andrei

Tags: สภาวะโลกร้อน, คาร์บอนไดออกไซด์, ปรากฏการณ์เรือนกระจก, พลังงานฟอสซิล