อุตสาหกรรมการบิน และ พาหนะบินได้ในระบบนิเวศด้านคมนาคมขนส่ง… ถูกระบุว่าเป็นต้นทางของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสู่ชั้นบรรยากาศ ที่ใกล้เคียงกับปริมาณไอเสียจากเครื่องยนต์สันดาปภายในของรถยนต์บนท้องถนน แต่ทิศทางของพาหนะบนท้องถนนที่กำลังมุ่งเป้า “ความยั่งยืน” ดูเหมือนจะมีคำตอบชัดเจนว่าจะเป็นมอเตอร์ไฟฟ้าที่ถูกนำมาทดแทนเครื่องยนต์สันดาปภายใน… ในขณะที่แนวทางเดียวกันนี้ดูเหมือนจะเอามอเตอร์ไฟฟ้าไปทดแทนเครื่องยนต์ที่ใช้กับเครื่องบินได้ยาก โดยเฉพาะเครื่องบินขนาดใหญ่ที่ต้องบรรทุกน้ำหนักหลายร้อยกิโลกรัมเดินทางไกลหลายร้อยกิโลเมตร… แค่การเค้นพลังเพื่อการ Takeoff และ Landing รวมทั้งปัญหาด้านการจัดการเที่ยวบินในอุตสาหกรรมการบิน ดูเหมือนจะไม่เป็นมิตรกับการใช้เครื่องบินแบบ Plug-in Charging… การหาเชื้อเพลิงมาทดแทนน้ำมันเครื่องบินเพื่อเป้าหมายสู่ “อุตสาหกรรมการบินเพื่อความยั่งยืน” จึงท้าทายอย่างมาก
ปี 2010… การตีพิมพ์ผลการวิจัย และ การประกาศความสำเร็จของโครงการ Electrofuels Program ของ ARPA-E หรือ Advanced Research Projects Agency-Energy โดย Dr. Ramon Gonzalez และ Dr. Eric Rohlfing เป็นผู้อำนวยการโครงการ โดยความร่วมมือของนักวิทยาศาสตร์จาก 12 มหาวิทยาลัยระดับ Ivy League และ นักวิจัย 13 ทีม ได้ร่วมกันพัฒนาเชื้อเพลิงสังเคราะห์แบบใหม่ที่เรียกว่า… ElectroFuels
ElectroFuels หรือ e-Fuels จะเป็น “เชื้อเพลิงสังเคราะห์ หรือ Synthetic Fuels ที่สามารถทดแทนเชื้อเพลิงจากการกลั่นปิโตรเลียม” ซึ่งอาศัยกระบวนการทางเคมีในการควบแน่น “คาร์บอนไดออกไซด์ หรือ คาร์บอนมอนอกไซด์ เข้ากับ ไฮโดรเจน” โดยนักวิทยาศาสตร์ใช้คาร์บอนไดออกไซด์ และหรือ คาร์บอนมอนอกไซด์จากการดักจับไอเสียจากโรงงานอุตสาหกรรม กับ ไฮโดรเจนที่ได้จากการแตกตัวของแอมโมเนียด้วยแสงอาทิตย์… ทำให้ได้เชื้อเพลิงที่ได้มีคุณสมบัติเทียบเท่า Kerosene หรือ น้ำมันก๊าด ที่สามารถทดแทนน้ำมันก๊าดสำหรับอุตสาหกรรมการบินได้อย่างดี… ชื่อเชื้อเพลิงชนิดใหม่อย่าง e-Kerosene หรือ Electro Kerosene จึงได้รับความสนใจในอุตสาหกรรมการบินอย่างมาก
ข้อมูลจาก European Federation for Transport and Environment ชี้ว่า… ยุโรปสามารถผลิต และ ใช้ e-Kerosene ได้มากถึง 1.83 ล้านตันภายในปี 2030 โดยผู้ผลิต 7 ราย จาก 23 โรงงานทั่วสหภาพยุโรป… ซึ่งจะลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้ราว 5 ล้านตัน
ตุลาคม 2021… โรงงานผลิต e-Kerosene โรงแรกของยุโรปในเขต Emsland ทางตะวันตกเฉียงเหนือของเยอรมันได้เดินเครื่องเริ่มต้นการผลิตเชิงพาณิชย์ โดยมี Atmosfair Organization เป็นหัวเรือในการดำเนินงาน พร้อมด้วย Lufthansa Cargo ซึ่งเป็นสายการบินแรกในโลกที่มุ่งมั่นที่จะใช้ e-Kerosene ให้ถึง 25,000 ลิตรต่อปีโดยเฉลี่ย ระหว่างปี 2022-2027
เทคโนโลยีที่ Atmosfair ใช้ในการผลิต e-Fuels เรียกว่า Power-to-Liquid หรือ PtL โดยใช้ไฟฟ้าจากพลังงานหมุนเวียน และ กระบวนการทางเคมีคล้ายกับการสังเคราะห์เชื้อเพลิงชีวภาพแบบที่เรียกว่า Fischer-Tropsch Synthesis… เชื้อเพลิง หรือ ของเหลวที่ได้จากกระบวนการนี้ จะมีโครงสร้างทางเคมีเหมือนเชื้อเพลิงจากฟอสซิลทุกอย่าง… เป้าหมายต่อไปของ e-Fuels หรือ e-Kerosene จึงตรงไปที่การกลั่นเป็นน้ำมันเบนซิน… ดีเซล และ น้ำมันก๊าดเกรดการบิน หรือ JET A1 ด้วย
พูดถึงเทคโนโลยีการสังเคราะห์น้ำมันเชื้อเพลิงแบบ Power-to-Liquid หรือ PtL… ซึ่งได้กลายเป็นแนวทางหลักของอุตสาหกรรมการบินที่มุ่งสู่มาตรฐาน SAF หรือ Sustainable Aviation Fuel นั้น… แนวคิด Power-to-Liquid ถูกพัฒนาใช้ในเยอรมนีตั้งแต่ปี 1923 โดยนักเคมีชาวเยอรมันสองคน คือ Franz Fischer และ Hans Tropsch… โดยนักเคมีทั้งสองใช้วิธีสกัดถ่านหินซึ่งเป็นของแข็งให้อยู่ในรูปก๊าซไฮโครคาร์บอน ซึ่งในเยอรมนีใช้แก๊สจากถ่านหินในอุตสาหกรรมมาตั้งแต่ปี 1913… โดย Franz Fischer และ Hans Tropsch ได้หาเทคนิคการหลอมก๊าซจากถ่านหินให้กลายเป็นไฮโดรคาร์บอนเหลว หรือ แก๊สน้ำ โดยเรียกกระบวนการนี้ว่า Fischer-Tropsch Process… ซึ่งเป็นคาร์บอนมอนอกไซด์ผสมไฮโดรเจน และ ได้กลายเป็นน้ำมันสังเคราะห์ที่เป็นเชื้อเพลิงสำคัญในการทำสงครามโลกครั้งที่สอง ซึ่งข้อมูลที่ยืนยันโดยนักวิจัยจาก Airbus ชี้ว่า… เชื้อเพลิงของกองทัพอากาศนาซีเยอรมนีกว่า 92% เป็นแก๊สน้ำที่ริเริ่มโดย Franz Fischer และ Hans Tropsch และ มากกว่า 50% ของอุปทานปิโตรเลียมในทศวรรษ 1940 ทั่วโลก ถูกสร้างขึ้นโดยใช้กระบวนการ Fischer-Tropsch Process
แต่เทคนิคการหลอมก๊าซเป็นเชื้อเพลิงเหลวแบบ Power-to-Liquid มีรายละเอียดแตกต่างจาก Fischer-Tropsch Process ในหลายขั้นตอน รวมทั้งการเลือกวัถุดิบตั้งต้นที่เป็นมิตรกับแนวทางความยั่งยืน
References…
