บ้าน
เกี่ยวกับบริษัท Fuji Electric
เรื่องราว
การปล่อยมลพิษที่มีความเข้มข้นต่ำไม่ใช่เรื่องเสียหาย! ก้าวหน้าสู่ความเป็นกลางทางคาร์บอนด้วยเทคโนโลยีระบบแยกและกู้คืน CO2 ใหม่

การปล่อยมลพิษที่มีความเข้มข้นต่ำไม่ใช่เรื่องเสียหาย! ก้าวหน้าสู่ความเป็นกลางทางคาร์บอนด้วยเทคโนโลยีระบบแยกและกู้คืน CO2 ใหม่

ญี่ปุ่นตั้งเป้าหมายที่จะลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกและบรรลุความเป็นกลางทางคาร์บอนภายในปี 2050 แต่การบรรลุเป้าหมายดังกล่าวไม่ใช่เรื่องง่าย การบรรลุเป้าหมายดังกล่าวต้องลดการปล่อย CO2 จากก๊าซไอเสียที่มีความเข้มข้นของ CO2 ต่ำ ซึ่งก่อนหน้านี้มักถูกมองข้ามไป ปัจจุบันมีการพยายามกู้คืน CO2 จากก๊าซไอเสียที่ปล่อยออกมาจากโรงงานขนาดเล็กและเรือจำนวนมาก
เราได้พูดคุยกับสมาชิก 3 รายในทีมพัฒนาเบื้องหลังเทคโนโลยีการกู้คืน CO2 ของ Fuji Electric ซึ่งมุ่งมั่นที่จะมีส่วนสนับสนุนสังคมที่ปลอดคาร์บอนด้วยเทคโนโลยีเชิงนวัตกรรม

“มากมายแต่น้อย” เพื่อส่งเสริมความเป็นกลางทางคาร์บอน

ปัจจุบันระบบแยกและกู้คืน CO2 จากก๊าซไอเสียที่ปล่อยออกมาจากโรงไฟฟ้าและโรงงานต่างๆ อยู่ในระหว่างการพัฒนา โดย CO2 ที่กู้คืนมาสามารถเก็บไว้ในดินหรือใต้ท้องทะเลได้ นอกจากนี้ ยังสามารถนำกลับมาใช้ใหม่เป็นทรัพยากรเพื่อรีไซเคิลคาร์บอนได้อีกด้วย อย่างไรก็ตาม ปัญหาเรื่องความเข้มข้นต่ำทำให้การบรรลุเป้าหมายนี้ทำได้ยาก

คุณฟุกุมูระ หัวหน้าทีมพัฒนาได้ให้คำอธิบายว่าเพราะเหตุใด

Mr. Fukumura, Thermal and Mechanical Systems Research Department, Corporate R&D

คุณฟูกุมูระ ฝ่ายวิจัยระบบความร้อนและกลไก ฝ่ายวิจัยและพัฒนาองค์กร

“ก๊าซไอเสียจากโรงงานและเรือประกอบด้วยไนโตรเจน 75% ออกซิเจน 20% และคาร์บอนไดออกไซด์เพียง 5% จึงเป็นเรื่องยากมากที่จะรวบรวม 5% นี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ”

โรงไฟฟ้าพลังความร้อนและอุตสาหกรรมปูนซีเมนต์ได้ดำเนินการฟื้นฟู CO2 ในปริมาณมาก ซึ่งปล่อย CO2 ที่มีความเข้มข้นสูง ในทางกลับกัน มาตรการฟื้นฟู CO2 ที่มีความเข้มข้นต่ำที่ปล่อยออกมาจากโรงงานและเรือยังคงล่าช้า แม้ว่าแต่ละแหล่งจะปล่อย CO2 ในปริมาณเพียงเล็กน้อย แต่เมื่อนำมารวมกันแล้ว จะคิดเป็นมากกว่า 10% ของการปล่อย CO2 ทั้งหมด ดังที่กล่าวไว้ว่า “มากน้อยแค่ไหนก็ให้ผลดี” เพื่อให้บรรลุความเป็นกลางทางคาร์บอน การฟื้นฟู CO2 ที่มีความเข้มข้นต่ำจึงมีความจำเป็น

นอกจากนี้ องค์กรการเดินเรือระหว่างประเทศ (IMO) ได้กำหนดเป้าหมายในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกภายในปี 2030 รวมถึงการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกลง 20–30% จากระดับปี 2008 สำหรับเรือ และการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกลง 46% จากระดับปี 2013 สำหรับโรงงาน มีบริษัทเพียงไม่กี่แห่งที่เข้าสู่ธุรกิจการกู้คืน CO2 ที่มีความเข้มข้นต่ำ และแม้ว่าจะต้องเผชิญกับความท้าทาย แต่ความต้องการใหม่ๆ ก็เริ่มเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว

ในปี 2021 บริษัท Fuji Electric กลายเป็นหนึ่งในบริษัทแรกๆ ที่เริ่มพัฒนาระบบการกู้คืน CO2 จากก๊าซไอเสียที่ปล่อยออกมาจากโรงงานและเรือ คุณ Fukumura หัวหน้าทีมกล่าวถึงความยากลำบากที่พวกเขาเผชิญว่า “เทคโนโลยีหลักต้องได้รับการพัฒนาไม่เพียงแต่ด้วยการผสมผสานเทคโนโลยีที่มีอยู่เท่านั้น แต่ยังต้องออกแบบระบบและกระบวนการให้มีประสิทธิภาพอีกด้วย”

เทคโนโลยีการกู้คืน CO2 จากก๊าซไอเสีย

มีสี่วิธีในการแยกและกู้คืน CO2 จากก๊าซไอเสีย: วิธีการดูดซับทางเคมี (วิธีเอมีน) วิธีการดูดซับทางกายภาพ วิธีการดูดซับของแข็ง และวิธีการแยกเมมเบรน Fuji Electric กำลังพัฒนาเทคโนโลยีที่ใช้กระบวนการแยกเมมเบรน ซึ่งคาดว่าจะช่วยให้สามารถดำเนินการได้โดยใช้ต้นทุนต่ำ เทคโนโลยีนี้จะกู้คืน CO2 โดยส่งก๊าซไอเสียผ่านตัวกรองพิเศษ (เมมเบรน) ที่มีเพียง CO2 เท่านั้นที่สามารถทะลุผ่านได้ เพื่อแยก CO2 ออกจากส่วนประกอบอื่น กระบวนการนี้ไม่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมีหรือการเปลี่ยนสถานะ (การเปลี่ยนสถานะระหว่างก๊าซ ของเหลว และของแข็ง) ด้วยเหตุนี้ เทคโนโลยีจึงต้องใช้พลังงานน้อยลงและสามารถลดขนาดของอุปกรณ์แยกได้

เทคโนโลยีการควบคุมการใช้งานระบบที่ใช้พลังงานต่ำ

วิธีการแยกเมมเบรนที่มีอยู่ในปัจจุบันใช้เครื่องเป่าลมที่มีกำลังสูงในการสูบก๊าซไอเสียเข้าไปในเมมเบรน ในทางกลับกัน วิธีการแยกเมมเบรนของ Fuji Electric มีกระบวนการลดแรงดันสองขั้นตอนซึ่งปั๊มสุญญากาศและพัดลมหมุนเวียนจะถูกควบคุมพร้อมกัน เนื่องจากปั๊มสุญญากาศจะสกัดเฉพาะส่วนประกอบของก๊าซที่ผ่านเมมเบรน กระบวนการนี้จึงใช้พลังงานน้อยกว่าระบบทั่วไปที่สร้างแรงดันให้กับก๊าซไอเสียทั้งหมด

พลังงานของเรือมีจำกัด เนื่องจากระบบแยกและกู้คืนนี้สามารถทำงานด้วยพลังงานต่ำ จึงสามารถกู้คืน CO2 ได้ในขณะที่ยังคงมีพลังงานเพียงพอสำหรับการทำงานของเรือ

อย่างไรก็ตาม การไม่สามารถรักษาสมดุลระหว่างอัตราการไหลของก๊าซและแรงดันได้จะทำให้การทำงานไม่เสถียร และในกรณีเลวร้ายที่สุด อาจนำไปสู่ความล้มเหลวของอุปกรณ์ได้ ดังนั้น เทคโนโลยีการควบคุมที่แม่นยำจึงมีความจำเป็น

“การเชื่อมต่อและควบคุมอุปกรณ์ไฟฟ้าหลายเครื่องเป็นเรื่องยาก แต่ Fuji Electric สามารถใช้ประโยชน์จากความเชี่ยวชาญในด้านนี้ได้” นางสาว Tagishi ผู้พัฒนาเทคโนโลยีการควบคุมกล่าว

Ms. Tagishi, Thermal and Mechanical Systems Research Department, Corporate R&D

นางสาวทากิชิ ฝ่ายวิจัยระบบความร้อนและกลไก ฝ่ายวิจัยและพัฒนาองค์กร

“ระบบแยกและกู้คืน CO2 ใช้เทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิงกรดฟอสฟอริกของเรา การออกแบบที่ร่างโดยเพื่อนร่วมงานรุ่นพี่ของฉันมีความซับซ้อนมาก และฉันรู้สึกทึ่งเสมอที่พวกเขาสามารถใส่ท่อทั้งหมดนั้นลงในโรงงานขนาดเล็กเช่นนี้ได้อย่างไร ในขณะที่เราพัฒนาเทคโนโลยีนี้ เราได้นำเทคโนโลยีการออกแบบกระบวนการและบรรจุภัณฑ์ที่บริษัท Fuji Electric ได้พัฒนามาตลอดหลายปีที่ผ่านมามาใช้” นางสาวทากิชิอธิบาย

การจัดการกับอุบัติเหตุผ่านการทดลองอย่างต่อเนื่อง

Mr. Haruyama, Thermal and Mechanical Systems Research Department, Corporate R&D

คุณฮารุยามะ ฝ่ายวิจัยระบบความร้อนและกลไก ฝ่ายวิจัยและพัฒนาองค์กร

เมมเบรนแยกที่ใช้ในอุปกรณ์ได้รับการทดสอบด้วยความช่วยเหลือจากผู้ผลิตเมมเบรน เมื่อได้รับมอบหมายให้สร้างระบบ คุณฮารุยามะได้เล่าให้เราฟังถึงความยากลำบากที่เผชิญในขั้นตอนการวิจัย “ในช่วงแรก มีหลายกรณีที่ประสิทธิภาพการทำงานของเมมเบรนที่คาดหวังไว้ไม่ตรงกับข้อมูลการทดสอบ” เขากล่าวอธิบาย

หลังจากทำการทดลองอย่างต่อเนื่องเป็นเวลาประมาณหนึ่งเดือน พวกเขาพบว่าการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของเมมเบรน 2 ถึง 3°C ส่งผลต่ออัตราการไหลของ CO2 ผ่านเมมเบรน “เป็นอุบัติเหตุที่ไม่คาดคิด แต่เราพอใจกับผลลัพธ์นี้เพราะเราสามารถได้รับข้อมูลที่มีประโยชน์สำหรับการพัฒนาได้” นางสาวทากิชิและนายฮารุยามะเล่า

หากเมมเบรนดังกล่าวถูกนำออกสู่ตลาดเป็นผลิตภัณฑ์ในอนาคต มีแนวโน้มสูงที่จะช่วยประหยัดต้นทุนได้ ทั้งสองบริษัทยังคงทำการวิจัยอย่างต่อเนื่องทุกวันเพื่อแสวงหาเมมเบรนที่ดีกว่า

ไอเดียจากการทดลองภาคสนามทางทะเล

ข้อได้เปรียบของ Fuji Electric คือการรวมระบบแยกและกู้คืน CO2 เข้ากับระบบการบำบัดล่วงหน้า โดยการกำจัดความร้อนและฝุ่นออกจากก๊าซไอเสียก่อนป้อนเข้าสู่ระบบกู้คืน CO2 จึงสามารถป้องกันความล้มเหลวและการเสื่อมสภาพของอุปกรณ์ได้

ในอดีต บริษัท ฟูจิ อิเล็คทริค ได้นำอุปกรณ์สำหรับกำจัด SOx (ซัลเฟอร์ออกไซด์) ที่ปล่อยออกมาจากการเผาไหม้น้ำมันหนักในเรือออกสู่ตลาด ซึ่งมีประวัติการใช้งานในอุตสาหกรรมการเดินเรือและในโรงงานต่างๆ

“ต้องขอบคุณเทคโนโลยีที่มีอยู่ของเราที่ทำให้เกิดแนวคิดในการรวมการกู้คืน CO2 เข้ากับการบำบัดล่วงหน้า ฉันเชื่อว่าเราสามารถรับมือกับความท้าทายที่สังคมเผชิญได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยการใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีของเราเองและเชื่อมโยงเข้าด้วยกัน” นายฟูกูมูระกล่าว

ต้นแบบเสร็จสมบูรณ์! มุ่งหวังเปิดตัวเร็วๆ นี้

ต้นแบบของระบบแยกและกู้คืน CO2 เสร็จสมบูรณ์ในช่วงปลายเดือนธันวาคม พ.ศ. 2566 และมีการป้อนก๊าซจำลองที่ประกอบด้วยก๊าซไอเสียและส่วนประกอบบางส่วนเข้าไปเพื่อทดสอบว่าสามารถกู้คืน CO2 ได้หรือไม่

ขณะที่ทั้งสามเฝ้าดูอย่างวิตกกังวล สงสัยว่าต้นแบบจะทำงานได้อย่างถูกต้องหรือไม่ ระบบก็เริ่มทำงานโดยไม่มีปัญหา

เนื่องจากไม่เคยมีประสบการณ์ด้านเมมเบรนแยกหรือการออกแบบโรงงานมาก่อน คุณฮารุยามะจึงบอกออกไปโดยสัญชาตญาณว่า “ไม่มีทางที่สิ่งนี้จะได้ผลดีขนาดนั้น” เมื่อได้รับมอบหมายให้ประมาณปริมาณ CO2 ที่ต้องแยก คุณทากิชิจึงพยายามค้นหาชุดอุปกรณ์และวิธีการควบคุมที่เหมาะสมที่สุดเพื่อบรรลุเป้าหมายนี้ “ผลลัพธ์นี้ทำให้เราโล่งใจที่รู้ว่าเราจะก้าวเข้าสู่ปีใหม่ด้วยความสบายใจ” เธอเล่า

อย่างไรก็ตาม การทดสอบสำคัญอีกครั้งมีกำหนดจัดขึ้นในช่วงปลายปีงบประมาณ 2024

“ขั้นตอนต่อไป เราจะเชื่อมต่อระบบแยกและกู้คืน CO2 เข้ากับระบบบำบัดเบื้องต้น เราจะใช้งานระบบกู้คืน CO2 ทั้งหมดในขณะที่ป้อนก๊าซไอเสียจริงเข้าไป ดังนั้น เราอาจประสบปัญหาต่างๆ มากมาย ฉันตื่นเต้นที่จะได้เห็นว่ามันจะออกมาดีหรือไม่” ฟูกูมูระกล่าว

Haruyama (left) ,Ms. Tagishi (center) ,Fukumura (right)

เราขอให้สมาชิกในทีมทั้งสามคนเขียนข้อความถึงนักเรียน
“ผมชอบสิ่งใหม่ๆ ดังนั้นผมจึงเป็นคนที่ชอบเรียนรู้เรื่องต่างๆ ที่ผมไม่ค่อยรู้มากนัก” คุณฮารุยามะ (ซ้าย) กล่าว “ผมคิดว่าคุณสามารถทำอะไรก็ได้ตราบใดที่คุณสนใจ”
คุณทากิชิ (ตรงกลาง) เล่าว่า “ถึงแม้คุณจะคิดว่าตัวเองไม่เก่งในบางสิ่ง แต่ตราบใดที่คุณพยายามต่อไป ประสบการณ์ของคุณก็จะกลายมาเป็นจุดแข็งของคุณ สักวันหนึ่งมันจะต้องมีประโยชน์อย่างแน่นอน!”
“บริษัทฟูจิ อิเล็คทริคเป็นบริษัทที่ให้คุณทำในสิ่งที่ต้องการได้ ดังนั้นคุณจึงรู้สึกมีแรงบันดาลใจในการทำงาน” คุณฟูกูมูระ (ขวา) กล่าว “บริษัทมีสภาพแวดล้อมทางการศึกษาที่ส่งเสริมการเรียนรู้ ซึ่งช่วยให้เราสามารถพัฒนาตนเองได้ รวมถึงมีโอกาสเรียนรู้ผ่านการสื่อสารกับผู้เชี่ยวชาญจากบริษัทของเราเองและจากบริษัทอื่นๆ เป็นสถานที่ทำงานที่เต็มไปด้วยความหลงใหลและการเรียนรู้”

แม้ว่าพวกเขาจะต้องเผชิญกับความยากลำบากมากมายตลอดเส้นทาง แต่คุณฟูกุมูระก็เชื่อมั่นว่า “ความแข็งแกร่งร่วมกันของทีมจะเอาชนะพวกเขาได้” ทั้งสามคนยังคงเผชิญกับความท้าทายต่อไป โดยมีเป้าหมายที่จะนำเทคโนโลยีออกสู่ตลาดโดยเร็วที่สุด