มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดพัฒนาเทคโนโลยีดักจับคาร์บอนพลังงานต่ำเพื่อช่วยลดการปล่อยคาร์บอนทั่วโลก

ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดได้พัฒนาวิธีการใหม่ที่ใช้พลังงานต่ำเพื่อดักจับคาร์บอนไดออกไซด์จากบรรยากาศได้อย่างรวดเร็วโดยการให้ความร้อนแก่แร่ธาตุ เทคโนโลยีนี้ช่วยยกระดับกระบวนการผุกร่อนตามธรรมชาติโดยกักเก็บคาร์บอนในอัตราที่ไม่เคยมีมาก่อน และสามารถนำไปใช้ร่วมกับเกษตรกรรมและอุตสาหกรรมเพื่อไม่เพียงแต่ช่วยลดการปล่อยคาร์บอน แต่ยังช่วยปรับปรุงการเจริญเติบโตของพืชและสุขภาพของดินอีกด้วย

เทคโนโลยีดักจับคาร์บอนที่ก้าวล้ำ: ต้นทุนต่ำ ประสิทธิภาพสูง

ทีมวิจัยที่นำโดย Matthew Kanan ศาสตราจารย์ด้านเคมีจากคณะมนุษยศาสตร์และวิทยาศาสตร์ Stanford ได้พัฒนาวิธีการที่คุ้มทุนในการกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากชั้นบรรยากาศอย่างถาวร ผลการวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Nature เทคโนโลยีของพวกเขาทำการให้ความร้อนแร่ธาตุทั่วไป เพื่อเปลี่ยนให้กลายเป็นวัสดุที่มีปฏิกิริยาสูงซึ่งสามารถดูดซับและกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ตามธรรมชาติ

ศาสตราจารย์ Kannan กล่าวว่า “โลกมีแร่ธาตุมากมายที่สามารถกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากชั้นบรรยากาศได้ แต่การตอบสนองตามธรรมชาติของแร่ธาตุเหล่านี้ช้าเกินกว่าที่จะชดเชยการปล่อยก๊าซเรือนกระจกของมนุษย์ได้ การวิจัยของเรานำเสนอโซลูชันที่เป็นเอกลักษณ์และปรับขนาดได้”

การเร่งกระบวนการสลายตัวเพื่อการตรึงคาร์บอนอย่างรวดเร็ว ในธรรมชาติ แร่ซิลิเกตจะเปลี่ยนแปลงสภาพไปพร้อมกับน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์เพื่อสร้างไอออนคาร์บอเนตและไบคาร์บอเนตที่เสถียร แต่กระบวนการนี้อาจใช้เวลานานหลายร้อยหรือหลายพันปี นับตั้งแต่ทศวรรษ 1990 เป็นต้นมา นักวิทยาศาสตร์ได้พยายามค้นหาวิธีการในการเร่งการผุกร่อน ซึ่งจะทำให้หินดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ได้เร็วขึ้น

Yuxuan Chen นักวิจัยหลังปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัย Stanford และศาสตราจารย์ Kanan พัฒนากระบวนการใหม่ที่สามารถแปลงซิลิเกตที่ผุกร่อนช้าๆ ให้เป็นแร่ที่มีปฏิกิริยาได้มากขึ้น ซึ่งสามารถดักจับและกักเก็บคาร์บอนจากชั้นบรรยากาศได้อย่างรวดเร็ว การพัฒนาเทคโนโลยีนี้ยังได้รับการสนับสนุนจากโครงการ Sustainability Accelerator ของมหาวิทยาลัย Stanford อีกด้วย

“เราคิดค้นวิธีการทางเคมีแบบใหม่เพื่อกระตุ้นแร่ซิลิเกตเฉื่อยโดยผ่านปฏิกิริยาแลกเปลี่ยนไอออนแบบง่ายๆ และผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าวิธีนี้ได้ผลดีกว่าที่เราคาดไว้ด้วยซ้ำ” ดร.เฉินกล่าว

ได้รับแรงบันดาลใจจากการผลิตซีเมนต์ การจับกักคาร์บอนจึงมีประสิทธิภาพมากขึ้น

เทคโนโลยีนี้ได้รับแรงบันดาลใจจากการผลิตซีเมนต์แบบดั้งเดิม ขั้นตอนแรกในการผลิตซีเมนต์คือการให้ความร้อนหินปูนจนถึงอุณหภูมิประมาณ 1,400°C เพื่อเปลี่ยนเป็นแคลเซียมออกไซด์ ทีมสแตนฟอร์ดใช้แนวทางที่คล้ายกัน แต่แทนที่จะผสมกับทราย พวกเขากลับผสมแคลเซียมออกไซด์กับแร่ธาตุที่ประกอบด้วยแมกนีเซียมและซิลิเกต หลังจากผ่านการอบด้วยอุณหภูมิสูงแล้ว จะเกิดแมกนีเซียมออกไซด์และแคลเซียมซิลิเกตที่ทำปฏิกิริยากับคาร์บอนไดออกไซด์ที่เป็นกรดในอากาศอย่างรวดเร็ว

เมื่อแร่ธาตุเหล่านี้สัมผัสกับคาร์บอนไดออกไซด์ พวกมันจะทำปฏิกิริยาอย่างรวดเร็วและเปลี่ยนเป็นแร่คาร์บอเนตที่เสถียร ที่อุณหภูมิห้อง วัสดุจะผ่านกระบวนการคาร์บอไนซ์อย่างสมบูรณ์ในเวลาเพียงสองชั่วโมง ในขณะที่การทดสอบที่ใกล้เคียงกับสภาพจริงมากขึ้น ตัวอย่างเปียกที่สัมผัสกับอากาศจะผ่านกระบวนการคาร์บอไนซ์อย่างสมบูรณ์ภายในเวลาไม่กี่สัปดาห์ถึงไม่กี่เดือน ซึ่งเร็วกว่าการผุกร่อนตามธรรมชาติหลายพันเท่า

นำไปใช้ในด้านเกษตรกรรมและอุตสาหกรรม ได้ทั้งการปกป้องสิ่งแวดล้อมและประโยชน์ทางเศรษฐกิจ

เทคโนโลยีนี้มีประโยชน์ต่อการประยุกต์ใช้งานหลากหลาย ไม่เพียงแต่สามารถดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในพื้นที่ขนาดใหญ่เท่านั้น แต่ยังสามารถใช้ในภาคเกษตรกรรมเพื่อปรับปรุงคุณภาพดินได้อีกด้วย “โดยปกติแล้วเกษตรกรจะใช้แคลเซียมคาร์บอเนตเพื่อปรับค่า pH ของดิน แต่สารของเราไม่เพียงแต่สามารถทดแทนปูนขาวได้เท่านั้น แต่ยังสามารถปล่อยซิลิกอนที่พืชสามารถดูดซับได้ ทำให้ผลผลิตและความต้านทานเพิ่มขึ้น” ศาสตราจารย์ Kannan อธิบาย

นอกจากนี้ เทคโนโลยีนี้ยังสามารถบูรณาการกับอุปกรณ์ผลิตปูนซีเมนต์ที่มีอยู่เพื่อใช้เตาเผาอุตสาหกรรมเพื่อผลิตแร่ที่มีปฏิกิริยาจำนวนมาก ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนและเพิ่มความสะดวกในการใช้งานอีกด้วย

การขยายขนาด: จากห้องทดลองสู่ผลกระทบระดับโลก

ปัจจุบันห้องปฏิบัติการของทีมสแตนฟอร์ดสามารถผลิตวัสดุได้ประมาณ 15 กิโลกรัมต่อสัปดาห์ แต่เพื่อสร้างผลกระทบในระดับโลก จำเป็นต้องผลิตแมกนีเซียมออกไซด์และแคลเซียมซิลิเกตจำนวนหลายล้านตันทุกปี ทีมวิจัยวางแผนที่จะใช้เศษแร่ที่เกิดจากอุตสาหกรรมเหมืองแร่เป็นวัตถุดิบ เช่น โอลิวีนและเซอร์เพนไทน์ แร่ธาตุเหล่านี้มีอยู่มากมายและมีการผลิตกากแร่ที่เหมาะสมมากกว่า 400 ล้านตันทั่วโลกทุกปี ซึ่งถือเป็นแหล่งที่มีศักยภาพสำหรับการประยุกต์ใช้งานในระดับขนาดใหญ่ คาดว่าโลกมีสำรองโอลิวีนและเซอร์เพนไทน์มากกว่าสิบล้านล้านตัน เพียงพอที่จะกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ได้มากกว่าที่มนุษย์ปล่อยออกมาอย่างถาวร

นักวิจัยประมาณการว่าหลังจากคำนึงถึงการปล่อยคาร์บอนจากการเผาก๊าซธรรมชาติหรือเชื้อเพลิงชีวภาพเพื่อใช้ในเตาเผาแล้ว ยังสามารถกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ได้ประมาณ 1 ตันต่อวัสดุที่ทำปฏิกิริยา 1 ตัน คาดว่าการปล่อยเชื้อเพลิงฟอสซิลทั่วโลกจะเกิน 37,000 ล้านตันในปี 2024 หากเทคโนโลยีนี้นำไปใช้ในวงกว้าง ก็จะส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการบรรเทาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ

สู่อนาคตปลอดคาร์บอน: พัฒนาเทคโนโลยีเตาไฟฟ้า

เพื่อลดปริมาณการปล่อยคาร์บอนให้น้อยลง ศาสตราจารย์ Kannan กำลังทำงานร่วมกับ Jonathan Fan รองศาสตราจารย์จากคณะวิศวกรรมไฟฟ้าของมหาวิทยาลัย Stanford เพื่อพัฒนาเตาเผาที่ใช้ไฟฟ้าแทนการเผาเชื้อเพลิงฟอสซิล “เราทราบวิธีการผลิตปูนซีเมนต์หลายพันล้านตันต่อปีแล้ว และเตาเผาปูนซีเมนต์สามารถทำงานได้หลายทศวรรษ “หากเราใช้ประโยชน์จากความรู้และการออกแบบเหล่านี้ ก็จะมีเส้นทางที่ชัดเจนจากการค้นพบในห้องปฏิบัติการไปจนถึงการกำจัดคาร์บอนในปริมาณมาก” ศาสตราจารย์ Kannan กล่าว

หากสามารถส่งเสริมให้นำไปใช้ในอุตสาหกรรมได้สำเร็จ ก็จะเป็นความก้าวหน้าสำคัญในการต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ และช่วยให้มนุษยชาติก้าวไปสู่อนาคตที่ยั่งยืนมากขึ้น

อ้างอิง

• มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดค้นพบวิธีการต้นทุนต่ำในการเปลี่ยนหินธรรมดาให้กลายเป็นอุปกรณ์ดักจับคาร์บอน
• Stanford Scientists Just Found a Faster, Cheaper Way to Store Carbon Permanently
• Reference: “Thermal Ca²⁺/Mg²⁺ exchange reactions to synthesize CO₂ removal materials” by Yuxuan Chen, and Matthew W. Kanan, 19 February 2025, Nature.DOI: 10.1038/s41586-024-08499-2

(ภาพหน้าปกจาก: Bill Rivard / Precourt Institute for Energy)

สำหรับการบด เรามีการปรับแต่งตามความต้องการในการประมวลผล เพื่อให้มีประสิทธิภาพสูงสุด

ยินดีต้อนรับที่จะติดต่อเรา เราจะมีคนที่จะตอบคำถามของคุณ

หากคุณต้องการใบเสนอราคาแบบกำหนดเองโปรดติดต่อเรา

เวลาทำการฝ่ายบริการลูกค้า : จันทร์ – ศุกร์ 09:00~18:00 น.

โทร : 07 223 1058

หากมีข้อสงสัยหรือคำถามที่ไม่ชัดเจนทางโทรศัพท์ โปรดอย่าลังเลที่จะส่งข้อความส่วนตัวถึงฉันทาง Facebook ~~

เฟซบุ๊ก HonWay: https://www.facebook.com/honwaygroup

คุณอาจสนใจ…