เรียบเรียงโดย ปิโยรส ปานยงค์
วันที่ 3 พฤศจิกายน 2567
อ้างอิงข้อมูลจาก GHG emissions of all world countries, Publications Office of the European Union, Luxembourg, 2023
มีเทนเป็นก๊าซเรือนกระจกประเภทหนึ่งเช่นเดียวกับคาร์บอนไดออกไซด์ที่กักความร้อนไว้ในชั้นบรรยากาศโลก อายุของมีเทนไม่ยาวนานเหมือนคาร์บอนไดออกไซด์ แต่ทำให้โลกร้อนขึ้นอย่างรวดเร็วเนื่องจากมีเทนเป็นก๊าซเรือนกกระจกที่มีฤทธิ์รุนแรงกว่าคาร์บอนไดออกไซด์ถึง 80 เท่าภายในช่วง 20 ปีแรกที่ถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ
ผลกระทบของมีเทนมีต่อภาวะโลกร้อนในระยะสั้น แต่ฤทธิ์ของ CO2 เกิดขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไปและส่งผลในระยะยาว แม้ว่าเราจะปล่อย CO2 ในปริมาณที่สูงกว่ามีเทนเป็น 100 เท่า แต่มีเทนก็ยังส่งผลกระทบต่อภาวะโลกร้อนได้มากกว่า มีเทนทำให้อุณหภูมิผิวโลกเพิ่มขึ้นร้อยละ 30 นับตั้งแต่ยุคปฏิวัติอุตสาหกรรม และในปัจจุบันเราก็กำลังรู้สึกถึงผลกระทบจากภัยพิบัติทางธรรมชาติอย่างอุทกภัย ภัยแล้ง และคลื่นความร้อนที่รุนแรงขึ้นและบ่อยครั้งขึ้น
มีเทนเร่งปฏิกิริยาของภาวะโลกร้อน ฤทธิ์ของคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดขึ้นอย่างช้าๆในระยะยาวเป็นปัจจัยที่กำหนดว่าโลกเราจะร้อนขึ้นเท่าใดในระยะยาว แต่ผลกระทบจากมีเทนจะเกิดขึ้นเร็วกว่ามาก ยิ่งเราปล่อยมีเทนมากเท่าใด อุณหภูมิผิวโลกก็ยิ่งเพิ่มสูงเร็วขึ้นเท่านั้น จนถึงระดับที่ภัยธรรมชาติอย่างพายุ อุทกภัย และภัยแล้งส่งผลกระทบต่อสังคมมนุษย์อย่างรุนแรง
ในปัจจุบัน สังคมและสื่อกระแสหลักกำลังพุ่งเป้าไปที่การลดมีเทนจากภาคเกษตร เพราะมีปริมาณคิดเป็นสัดส่วนถึง 42.9% ของปริมาณทั้งหมด อย่างไรก็ตาม การลดมีเทนจากภาคเกษตรนั้นทำได้ยาก เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมของประชากรโลกจำนวน 8 พันล้านคนให้หันมากินพืชเป็นอาหารหลักนั้นเป็นเรื่องที่ต้องใช้เวลา และหากการเปลี่ยนผ่านระบบอาหารจากเนื้อสัตว์มาเป็นพืชเป็นหลักถูกนำมาใช้อย่างไม่เหมาะสม ปัญหาเดิมๆที่เกี่ยวกับการละเมิดสิทธิชุมชน การทำเกษตรกรรมเชิงเดี่ยว และการแย่งยืดที่ดินก็จะเกิดขึ้นเช่นเดียวกับแนวทางลดก๊าซเรือนกระจกวิธีอื่นๆที่เอาเรื่องของการใช้ที่ดินเป็นเครื่องมือดำเนินการหลัก
ในทางตรงกันข้าม การลดมีเทนในภาคอุตสาหกรรมนั้นแทบไม่ก่อให้เกิดผลเสียและแรงต่อต้านจากชุมชนเลยเลย หนำซ้ำปริมาณมีเทนที่ปล่อยจากภาคอุตสาหกรรมก็มิได้น้อยกว่าภาคเกษตรเท่าใด คือ 35.6% จากภาคพลังงานและ 21.5% จากภาคบำบัดน้ำเสียและฝังกลบขยะ เป็นภาคส่วนที่สามารถดำเนินการได้ทันที ในความพยายามที่จะลดมีเทน เราจึงควรเริ่มจาก Low Hanging Fruit คือภาคอุตสาหกรรมก่อน แทนที่จะเริ่มจากแหล่งที่ใหญ่ที่สุดแต่ทำได้ยากก่อน
แหล่งที่มาและสาเหตุ
- ภาคอุตสาหกรรมปิโตรเลียม การสกัดปิโตรเลียมจากบ่อน้ำมันดิบจะได้ by product เป็นก๊าซปิโตรเลียม (ก๊าซธรรมชาติดิบ) ในปริมาณที่สูงมาก ซึ่งส่วนใหญ่ (58%) ถูกอัดกลับเข้าไปในบ่อเพื่อรักษาระดับความดันในบ่อให้คงที่ อีก 27% ขายให้ตลาดที่รับซื้อ และที่เหลืออีก 15% จะหลุดรอดจากกระบวนการอัดกลับและกักเก็บและระเหยสู่บรรยากาศ ซึ่งบริษัทอาจเลือกที่จะปล่อยไปในอากาศหรือเผาทิ้งที่หอเผา (Flare) ซึ่งเป็นอุปกรณ์ความปลอดภัย ที่ช่วยเผาก๊าซส่วนเกินทิ้ง เพื่อไม่ให้ความดันภายในระบบก๊าซเกินค่ามาตรฐาน และป้องกันการปล่อยก๊าซมีเทนสู่ชั้นบรรยากาศโดยตรง เพื่อช่วยลดปัญหาโลกร้อน หรือปัจจุบันบางบริษัทได้นำเอาระบบดูดกลับก๊าซที่ถูกเผาทิ้งหรือ Flare Gas Recovery Systems (FGRS) มาใช้แทน Flare มากขึ้นเพราะมีต้นทุนที่ถูกกว่า
ก๊าซที่ต้องเผาทิ้งเป็นก๊าซเรือนกระจกปริมาณ 350 ล้านตันคาร์บอนเทียบเท่าต่อปี สิ่งที่เราต้องการคือให้ก๊าซที่เหลือ 15% นี้ถูกเผาทิ้งหรือดูดกลับให้หมด แต่ในทางปฏิบัตินั้นพบว่าในหลายโรงาน การเผาทิ้งเป็นการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์อันเนื่องมาจากการออกแบบ บำรุงรักษา และใช้อุปกรณ์ที่ไม่ถูกต้อง ทำให้มีเทนเล็ดรอนสู่บรรยากาศ นอกจากนี้ยังมีปัจจัยอื่นๆเช่น ก๊าซปิโตรเลียมถูกปล่อยออกมาในปริมาณที่น้อยเกินไปและไม่คงที่ (มีเทนเป็นก๊าซที่กำจัดหรือนำกลับมาใช้ใหม่ได้ยากมากภายใต้อุณหภูมิและความดันที่ไม่เพียงพอ)
นอกจากนี้ยังมีอุปสรรคด้านอื่นเช่นมีความเข้มข้นของสารปนเปื้อนอย่างก๊าซพิษและสารกัมมันตรังสีในก๊าซที่สูงมาก ทำให้ยากต่อการเผาทิ้ง ประการที่สอง ก๊าซยังคงผุดเป็นฟองขึ้นมาจากน้ำมันดิบต่อไปอีกระยะหนึ่งหลังจากสูบลงถังเก็บแล้วก็ตาม ก๊าซจำนวนนี้อาจนำไปใช้หรือปล่อยทิ้งตามแต่บริษัทจะตัดสินใจ ประการสุดท้าย สภาพอากาศและการเปลี่ยนแปลงอัตราการผลิตก็มีผลต่อการเผาทิ้ง ในบางกรณีนั้นทำให้ก๊าซที่ควรต้องเผาทิ้งนั้นไม่ได้ถูกเผาเลยและถูกปล่อยสู่สิ่งแวดล้อมทั้งหมด
International Energy Agency (IEA) คาดการณ์ว่ามีมีเทน 32 ล้านตันต่อปีถูกปล่อยจากกิจกรรมสกัดปิโตรเลียมตลอดสายการผลิตทั่วโลก เมื่อรวมกับมีเทนที่เผาทิ้งไม่หมดแล้วได้เท่ากับ 37 ล้านตันต่อปี ส่วนของประเทศไทยอยู่ที่ประมาณ 14.517 ตันคาร์บอนเทียบเท่าต่อปี
- ภาคอุตสาหกรรมก๊าซธรรมชาติ ต่างจากปิโตรเลียมที่กระบวนการผลิตก๊าซธรรมชาติทำให้เกิดก๊าซส่วนเกินที่ปล่อยสู่บรรยากาศน้อยมาก แต่จะไปเกิดมากจากการรั่วไหลตามแนวท่อส่งและอุปกรณ์การส่งก๊าซต่างๆก่อนถึงมือโรงกลั่นหรือผู้บริโภค โดยพบการรั่วบ่อยครั้งในอุปกรณ์ต่อไปนี้ ได้แก่ Compressor Station, Pneumatically Operated Controller และ Regulator
International Energy Agency (IEA) คาดการณ์ว่ามีมีเทน 23 ล้านตันต่อปีถูกปล่อยจากกิจกรรมผลิตก๊าซธรรมชาติตลอดสายการผลิตทั่วโลก เมื่อรวมกับมีเทนที่เผาทิ้งไม่หมดแล้วเท่ากับ 43 ล้านตันต่อปี ส่วนของประเทศไทยอยู่ที่ประมาณ 8.63 ตันคาร์บอนเทียบเท่าต่อปี - ภาคอุตสาหกรรมถ่านหิน ก๊าซมีเทนปริมาณสูงมากถูกกักอยู่ในแหล่งถ่านหิน ดังนั้นการทำเหมืองถ่านหินจึงเป็นการปล่อยมีเทนสู่บรรยากาศอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ในบางกรณีของการทำเหมืองใต้ดิน คนงานเหมืองจะเจาะท่อลงไปกลางแหล่งถ่านหินเพื่อให้ก๊าซที่เรียกว่า Firedamp Gas มีช่องระบายออก ป้องกันเหมืองระเบิด ในระหว่างการระบายก๊าซนี้ มีเทนความเข้มข้น 1% (ซึ่งเป็นความเข้มข้นที่สูงมาก) จะถูกดูดเข้าไปในระบบระบายอากาศและปล่อยสู่บรรยากาศ นอกจากนี้ยังมีมีเทนจำนวนหนึ่งยังระเหยออกมาจากกองถ่านหินและเหมืองร้างอยู่ตลอดเวลา การฟอร์มตัวของถ่านหินใกล้ผิวหน้าดินก็ทำให้มีเทนรั่วซึมออกมาในรูปแบบที่เรียกว่า Unconventional Gas ซึ่งเราอาจใช้ระบบ Coalbed Methane Capture ดักจับมีเทนที่รั่วซึมออกมาตามธรรมชาติได้ แต่ระบบนี้ก็จะทำให้เกิดคาร์บอนไดออกไซด์ขึ้นมาแทนที่
IEA คาดการณ์ว่ามีมีเทน 40 ล้านตันต่อปีถูกปล่อยจากอุตสาหกรรมถ่านหินตลอดสายการผลิตทั่วโลก ส่วนของประเทศไทยอยู่ที่ประมาณ 21.098 ตันคาร์บอนเทียบเท่าต่อปี - ภาคฝังกลบขยะ เนื่องจากหลุมฝังกลบมีสารอินทรีย์และการย่อยสลายที่ไม่ใช้ออกซิเจนในปริมาณมาก จึงเป็นแหล่งมีเทนที่สำคัญคิดเป็นสัดส่วนประมาณร้อยละ 18.2 ของปริมาณทั้งหมดทั่วโลกในปี 2014 เมื่อเราเทขยะลงในหลุมฝังกลบ ออกซิเจนในปริมาณมากจะทำให้เกิดการย่อยสลายแบบใช้ออกซิเจนในช่วงต้นๆของกระบวนการ ทำให้เกิดมีเทนในช่วงนี้เป็นประมาณน้อย แต่เมื่อออกซิเจนหมดไป (ใช้เวลาประมาณหนึ่งปี) กระบวนการย่อยสลายจะดำเนินต่อไปโดยเปลี่ยนมาเป็นแบบไม่ใช้ออกซิเจน (กระบวนการ Methanogens) ซึ่งกระบวนการนี้จะปล่อยก๊าซมีเทนสู่บรรยากาศ แม้แต่หลังจากที่เราปิดหลุมฝังกลบแล้วก็ตาม ขยะปริมาณมหาศาลก็จะปล่อยมีเทนออกมาอย่างสม่ำเสมอเป็นเวลาหลายปี
- ภาคบำบัดน้ำเสีย เครื่องบำบัดน้ำเสียทำงานโดยการคัดกรองเอาสารอินทรีย์ เศษวัสดุ เชื้อโรค และสารเคมีออกจากน้ำ ก๊าซมีเทนเกิดขึ้นในกระบวนการย่อยสลายสารอินทรีย์และตะกอนแบบไม่ใช้ออกซิเจน ซึ่งทำให้เกิดมีเทนตามหลักการดียวกับการฝังกลบขยะที่กล่าวข้างต้น
แนวทางลดมีเทนในแต่ละอุตสาหกรรม
- ภาคอุตสาหกรรมปิโตรเลียม
- ลดก๊าซส่วนเกินด้วยการติดตั้ง Separator สองตัวที่บ่อน้ำมัน
- ดักจับมีเทนเพื่อนำไปขายในรูปของก๊าซหรือก๊าซเหลวด้วยการติดตั้ง Vapor-recovery Unit เข้ากับถัง ลดปริมาณการเผาทิ้งในขณะทดสอบบ่อและสูบน้ำมัน และอัดมีเทนให้เป็นก๊าซเหลวเพื่อการขนส่ง
- ดักจับมีเทนแทนการเผาด้วยการอัดกลับเข้าถังและนำมาผลิตกระแสไฟฟ้า
- เพิ่มประสิทธิภาพของการเผาทิ้งด้วยการออกแบบหอเผาทิ้งให้เหมาะสมกับปริมาณที่แปรผันอยู่ตลอดเวลาของก๊าซ หอเผาที่เผาก๊าซทิ้งในปริมาณมากจะต้องติดตั้งอุปกรณ์ที่เรียกว่า Air- assist Devices หรือ Steam-assist Device ที่อัดออกซิเจนเข้าไปในห้องเผาไหม้ การเพิ่มปริมาณอออกซิเจนเข้าไปในระบบเช่นนี้จะทำให้ปริมาณควัน (และมีเทนในควัน) ลดลง แต่ถ้าอัดออกซิเจนเข้าไปมากเกินไป ประสิทธิภาพของการเผาจะลดลง การลดปริมาณควันให้น้อยที่สุดและคงประสิทธิภาพการเผาไหม้ไว้ด้วยนั้นทำได้ยากมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อ อุณหภูมิของก๊าซไม่สูงมากและหอเผาทำงานไม่เต็มกำลัง การที่จะทำเช่นนั้นได้จะต้องอาศัยวิศวกรที่เชี่ยวชาญเป็นอย่างมากเข้าควบคุมการปรับจูน การศึกษาเมื่อเร็วๆนี้พบว่าอัตราที่ทำได้ดีที่สุดได้แก่ประสิทธิภาพการเผาไหม้ที่ 98% โดยเกิดควันน้อยที่สุด
- ใช้เทคโนโลยีตรวจสอบการทำงานของหอเผาทิ้งที่เดินเครื่องได้จากระยะไกล ‘Flare Remote Monitoring’ ทำให้ทีมงานสามารถปรับจูนการทำงานของระบบเผาไหม้ให้อยู่ในสภาวะที่เหมาะสมได้ตลอดเวลา ในปัจจุบันมีใช้กันอยู่ 2 ระบบ ได้แก่ระบบ SmokePROOF ที่ใช้ Dual Wavelength Monitor (อุปกรณ์เลเซอร์ที่เปล่งแสง 2 ความยาวคลื่น) เพื่ออ่านค่าสัญญาณและสามารถปรับควบคุมปริมาณควันที่เกิดจากหอเผาทิ้ง และระบบ ‘Video Imaging Spectral Radiometer’ ที่ใช้การอ่านค่าจากสัญญาณภาพ
- ภาคอุตสาหกรรมก๊าซธรรมชาติ เนื่องจากมีเทนในภาคขนส่งก๊าซเกินมากที่สุดจากการรั่วตามแนวท่อส่ง ดังนั้นการลดก๊าซมีเทนในอุตสาหกรรมนี้จึงขึ้นอยู่กับว่าผู้ประกอบการสามารถตรวจจับจุดรั่วได้เร็วที่สุดเพื่อส่งช่างเข้าซ่อมบำรุงได้อย่างไร ซึ่งมีเทคโนโลยีที่ใช้หลายหลากตั้งแต่ระบบ Acoustic Monitoring, Gas Sampling, Flow Monitoring, Software-based Dynamic Modeling Monitoring, และล่าสุดได้แก่ Millimeter Wave Radar Systems ที่สร้างภาพจากสัญญาณเรดาร์เหนือแนวท่อส่งก๊าซโดยอาศัยระบบ Backscatter Imaging เนื่องจากมีเทนเบากว่าอากาศมากทำให้ก๊าซที่รั่วปรากฏเป็นภาพเรืองแสงชัดบนจอเรดาร์บอกตำแหน่งที่จะส่งช่างเข้าซ่อมบำรุงได้
- ภาคอุตสาหกรรมถ่านหิน แม้ว่าจะมีเทคโนโลยีลดมีเทนจากเหมืองถ่านหิน ใช้กันอยู่หลายเหมืองทั่วโลก แต่ก็ยังห่างจากการนำมาใช้เป็นมาตรฐานในการดำเนินงานอยู่มาก เนื่องจากอุปสรรคด้านต้นทุนและกฎหมายเกี่ยวกับความเป็นเจ้าของมีเทน
มีการประมาณการว่าเราสามารถลดมีเทนจากเหมืองถ่านหินลงได้ถึงครึ่งหนึ่งด้วยเทคโนโลยีที่มีอยู่ในปัจจุบัน ต้นทุนของการลดมีเทนต่างกันไปตามลักษณะของเหมือง ความเข้มข้นของมีเทน ปริมาณที่ปล่อยสู่บรรยากาศ และขนาดของเหมือง ปริมาณและความเข้มข้นของมีเทนจากเหมืองถ่านหินนั้นจะแปรผันอยู่ตลอดเวลา ตามปกติแล้วอากาศที่ระบายออกมาจากเหมืองใต้ดินมันประกอบด้วยมีเทนอยู่ต่ำกว่า 1% ยิ่งมีเทนมีความเข้มข้นน้อยเท่าไร การกำจัดก็ยิ่งยากและมีต้นทุนสูงขึ้นตามไปด้วย
เหมืองที่มีการวางแผนกำจัดมีเทนเป็นอย่างดีก่อนการดำเนินงานจะนำเอาระบบ Degasification มาใช้สำหรับดักจับมีเทนที่มีความเข้มข้นสูง ตัวอย่างเช่นบ่อและท่อระบายก๊าซสามารถดักจับมีเทนจากแหล่งถ่านหินโดยตรง ซึ่งทำให้ปริมาณมีเทนที่ต้องระบายทิ้งในระหว่างการผลิตลดลงมาก ก๊าซที่ได้จะนำไปผลิตความร้อนหรือกระแสไฟฟ้าหรือขายให้อุตสาหกรรมต่อไป
อีกวิธีหนึ่งได้แก่การเผาทิ้งเช่นเดียวกับที่ปฏิบัติกันในภาคปิโตรเลียม เนื่องจากปริมาณและความเข้มข้นของมีเทนจากเหมืองถ่านหินแปรผันอยู่ตลอดเวลา ผู้ประกอบการอาจต้องใช้ระบบ Degasification ควบคู่ไปกับ Flare เพื่อให้มั่นใจว่าจะไม่มีมีเทนหลุดรอดสู่บรรยากาศได้
ระบบระบายอากาศเป็นวิธีการกำจัดมีเทนที่สำคัญที่สุดในอุตสาหกรรมเหมืองถ่านหิน โดยสามารถกำจัดมีเทนลงได้ถึง 30% จากปริมาณทั้งหมดทั่วโลก แต่การที่จะให้เหมืองใช้วิธีนี้จะต้องมีการบังคับโดยกฎหมายหรือมีผลตอบแทนให้ (เช่นนำมาคิดเป็นเครดิต) เนื่องจากก๊าซที่ระบายออกไม่สามารถนำกลับมาใช้ประโยชน์ได้
ส่วนทางเลือกอื่นๆ ได้แก่ Oxidation แต่ก็มีราคาแพงและยากต่อการใช้งาน แต่มีข้อดีคือสามารถกำจัดมีเทนได้แม้จะมีความเข้มข้นต่ำ ส่วนมีเทนที่รั่วไหลออกมาจากอุปกรณ์ ถังเก็บ หรือระหว่างการขนส่งนั้นต้องใช้การปรับปรุงประสิทธิภาพการเผาไหม้และใช้ระบบ Process Control System เข้าช่วยเพื่อดักจับการรั่วไหลของมีเทนและเผาทิ้ง ปิดเหมืองหรือหลุมที่ไม่ใช้แล้วหรือทำท่อส่งมีเทนไปยังระบบกำจัด - ภาคบำบัดน้ำเสียและฝังกลบขยะ
- ภาคฝังกลบขยะ งดการฝังกลบ เพราะทำให้เกิดก๊าซมีเทนระเหยออกจากหลุมฝังกลบซึ่งไม่คุ้มค่าต่อการกำจัดหรือรีไซเคิล แล้วเปลี่ยนมาจัดการขยะอนินทรีย์ด้วยการเผาในระบบปิดเพื่อรีไซเคิลพลังงานแทน ส่วนขยะอินทรีย์ให้นำไปผลิตปุ๋ยหมักด้วยการชักชวนให้ครัวเรือนติดตั้งเครื่องหมักขยะ เพื่อกำจัดขยะอินทรีย์เสียตั้งแต่ต้นทาง
- ภาคบำบัดน้ำเสีย
- ติดตั้งระบบย่อยสลายตะกอนแบบไม่ใช้ออกซิเจนที่บำบัดน้ำเสียและนำมีเทนที่ได้ไปผลิตไบโอก๊าซเพื่อการผลิตไฟฟ้าหรือพลังงานความร้อน
- ติดตั้งระบบดักจับมีเทนที่บ่อพักแบบเปิดแบบไม่ใช้ออกซิเจน ซึ่งเป็นวิธีการที่ง่ายและถูกที่สุดแทนที่จะลงทุนก่อสร้างโรงบำบัดแบบใช้ออกซิเจนใหม่ โครงการเพียงแต่ทำบ่อระบบปิดแล้วดักจับมีเทน
- โรงบำบัดแบบใช้ออกซิเจน (Centralized Aerobic Treatment System) เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการกำจัดมีเทนจากการบำบัดน้ำเสีย เป็นทางเลือกที่มีต้นทุนสูงและเหมาะสำหรับพื้นที่ที่มีประชาการหนาแน่นและมีระบบพลังงานและสาธารณูปโภคขั้นพื้นฐานที่เหมาะสม
- ติดตั้งเครื่องลดก๊าซหรือ Degassing Device ที่ท่อน้ำทิ้งจากถังบำบัดแบบไม่ใช้ออกซิเจน
จะเห็นได้ว่าแทนที่ภาครัฐจะมุ่งไปที่การลดมีเทนจากภาคเกษตรซึ่งมีความซับซ้อนและทำให้เกิดผลกระทบข้างเคียงสูง โดยต้องเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมการบริโภคอาหารของประชากร และการทำเกษตรกรรมเชิงเดี่ยวที่จะเพิ่มขึ้นเพราะต้องปลูกพืชทดแทนการเลี้ยงสัตว์ แต่หันมาลดมีเทนในภาคอุตสาหกรรมที่มีปริมาณไม่ได้น้อยกว่าภาคเกษตรเท่าไร การลดมีเทนก็จะมีความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วกว่าที่ดำเนินการกันอยู่ในปัจจุบัน