น้ำ น้ำมัน และวิทยาศาสตร์ในการเรียบเรียงใหม่

น้ำ น้ำมัน และวิทยาศาสตร์ในการเรียบเรียงใหม่

…วิทยาศาสตร์กำลังพยายามสร้างปาฏิหาริย์ทางวิทยาศาสตร์ที่ซ้ำซ้อนในความพยายามครั้งใหม่ในการเปลี่ยนน้ำและสารประกอบให้เป็นเชื้อเพลิง  
 
เศรษฐศาสตร์และการเมืองของพลังงานน้ำมันถือเป็นประเด็นที่มีประเด็นมากที่สุดในโลกได้อย่างง่ายดาย น้ำมันซึ่งบางครั้งถูกปกปิดไว้เบื้องหลังอุดมการณ์และวาทศิลป์ที่รุนแรง คือต้นตอของสงครามสมัยใหม่ส่วนใหญ่  

 
สำนักงานพลังงานระหว่างประเทศประเมินความต้องการน้ำมันและเชื้อเพลิงเหลวโดยเฉลี่ยทั่วโลกไว้ที่ประมาณ 96 ล้านบาร์เรลต่อวัน ซึ่งคิดเป็นปริมาณการใช้น้ำมันมากกว่า 15.2 พันล้านลิตรในวันเดียว ด้วยความสำคัญเชิงกลยุทธ์และความกระหายน้ำมันที่ไม่รู้จักพอของโลก การไหลเวียนของเชื้อเพลิงราคาไม่แพงและการค้นหาแหล่งพลังงานทางเลือกจึงกลายเป็นความจำเป็นระดับโลก 

ความพยายามที่จะเปลี่ยนน้ำเป็นเชื้อเพลิงเป็นหนึ่งในการแสดงให้เห็นถึงระเบียบโลกด้านพลังงานใหม่นี้ และได้กระโดดออกจากหน้านิยายวิทยาศาสตร์อย่างรวดเร็วไปสู่ห้องทดลองจริงและอยู่ไกลเกินขอบเขตของแหล่งน้ำมัน  
 
Massachusetts Institute of Technology (MIT) และ Masdar Institute ได้ร่วมมือกันและก้าวเข้าใกล้การเปลี่ยนน้ำให้เป็นแหล่งเชื้อเพลิงผ่านกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ที่แยกน้ำโดยใช้รังสีจากแสงแดด เพื่อให้ได้การดูดซับพลังงานแสงอาทิตย์ที่เหมาะสมที่สุด ผิวน้ำได้รับการกำหนดค่าเป็นนาโนโคนแบบกำหนดเองพร้อมส่วนปลายที่แม่นยำขนาด 100 นาโนเมตร ด้วยวิธีนี้ พลังงานจากดวงอาทิตย์ที่แผ่ออกมามากขึ้นสามารถแยกน้ำออกเป็นองค์ประกอบเชื้อเพลิงที่เปลี่ยนแปลงได้ วัฏจักรพลังงานที่ผันกลับได้นี้จะใช้แสงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานสำหรับการแยกโฟโตเคมีของน้ำออกเป็นออกซิเจนและไฮโดรเจนที่สามารถกักเก็บได้  

หลักการเทคโนโลยีเดียวกันนี้กำลังถูกนำไปใช้โดยทีมวิจัยเพื่อกำหนดพลังงานที่เป็นกลางของคาร์บอน เนื่องจากไม่มีไฮโดรเจนทางธรณีวิทยาที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ปัจจุบันการผลิตไฮโดรเจนจึงขึ้นอยู่กับก๊าซธรรมชาติและเชื้อเพลิงฟอสซิลอื่นๆ จากกระบวนการพลังงานสูง ความพยายามในการวิจัยในปัจจุบันสามารถเห็นแหล่งไฮโดรเจนที่สะอาดขึ้นซึ่งถูกผลิตขึ้นในเชิงพาณิชย์ในอนาคตอันใกล้นี้  

ทีมนักวิทยาศาสตร์ระดับนานาชาติที่อยู่เบื้องหลังโครงการอนาคตแห่งอนาคตด้านพลังงานนี้ ได้แก่ ดร. Jaime Viegas ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมระบบไมโครของสถาบัน Masdar; ดร. มุสตาฟา จูเอียด ผู้จัดการสิ่งอำนวยความสะดวกด้านกล้องจุลทรรศน์และนักวิทยาศาสตร์การวิจัยหลักที่สถาบันมาสดาร์ และศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเครื่องกลของเอ็มไอที ดร. ซัง-กุก คิม  

การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ที่คล้ายคลึงกันกำลังเกิดขึ้นที่ Caltech และ Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) ซึ่งพวกเขากำลังพัฒนากระบวนการที่มีศักยภาพในการติดตามการค้นพบเชื้อเพลิงทดแทนพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับน้ำมัน ถ่านหิน และเชื้อเพลิงฟอสซิลทั่วไปอื่นๆ อย่างรวดเร็ว เช่นเดียวกับการวิจัยของ MIT กระบวนการเกี่ยวข้องกับการแยกน้ำโดยการแยกอะตอมของไฮโดรเจนออกจากโมเลกุลของน้ำ แล้วรวมเข้าด้วยกันอีกครั้งพร้อมกับอะตอมของออกซิเจนเพื่อผลิตเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอน โฟโตโนดเป็นวัสดุที่สามารถแยกน้ำโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อสร้างเชื้อเพลิงพลังงานแสงอาทิตย์ในเชิงพาณิชย์ 

 ในช่วง 40 ปีที่ผ่านมา มีการค้นพบวัสดุโฟโตแอโนดที่มีต้นทุนต่ำและมีประสิทธิภาพเพียง 16 ชนิดเท่านั้น การวิจัยอย่างอุตสาหะที่ Berkeley Lab ได้นำไปสู่การค้นพบโฟโตแอโนดใหม่ 12 รายการที่มีแนวโน้มจะเพิ่มจาก 16 รายการก่อนหน้า ความหวังในการผลิตเชื้อเพลิงจากน้ำผ่านการประยุกต์ใช้วิทยาศาสตร์นี้จึงเพิ่มขึ้นอย่างมาก  

จากความหวังสู่ความจริง 

ความพยายามในการเปลี่ยนน้ำเป็นเชื้อเพลิงนี้ได้ก้าวกระโดดไปไกลยิ่งขึ้นจากห้องทดลองวิทยาศาสตร์ไปสู่พื้นที่การผลิตทางอุตสาหกรรมจริง บริษัท Nordic Blue Crude ซึ่งเป็นบริษัทในนอร์เวย์ได้เริ่มผลิตเชื้อเพลิงสังเคราะห์เกรดสูงและผลิตภัณฑ์ทดแทนฟอสซิลอื่นๆ ที่ใช้น้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ และพลังงานหมุนเวียน ทีมงานแกนเชื้อเพลิงชีวภาพของ Nordic Blue Crude ประกอบด้วย Harvard Lillebo, Lars Hillestad, Bjørn Bringedal และ Terje Dyrstad เป็นกลุ่มทักษะทางวิศวกรรมอุตสาหกรรมกระบวนการที่มีความสามารถ  

Sunfire GmbH บริษัทวิศวกรรมพลังงานชั้นนำของเยอรมนีเป็นพันธมิตรหลักด้านเทคโนโลยีอุตสาหกรรมที่อยู่เบื้องหลังโครงการ โดยใช้เทคโนโลยีบุกเบิกที่เปลี่ยนน้ำเป็นเชื้อเพลิงสังเคราะห์และให้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่สะอาดเข้าถึงได้มากมาย เครื่องจักรที่เปลี่ยนน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์เป็นเชื้อเพลิงสังเคราะห์จากปิโตรเลียมเปิดตัวโดยบริษัทเมื่อปีที่แล้ว เครื่องจักรที่ปฏิวัติวงการและเป็นเครื่องแรกของโลกที่แปลงเป็นน้ำมันสังเคราะห์ไฮโดรคาร์บอนเหลว ดีเซล น้ำมันก๊าด และไฮโดรคาร์บอนเหลว โดยใช้เทคโนโลยีการเปลี่ยนสถานะเป็นของเหลวอันล้ำสมัย  

เพื่อให้เชื้อเพลิงชนิดใหม่ที่ก้าวล้ำนี้เข้าสู่ตลาดได้รวดเร็วยิ่งขึ้นและนำไปประยุกต์ใช้ได้หลากหลาย Sunfire ยังได้ร่วมมือกับบริษัทที่มีอิทธิพลมากที่สุดในโลกหลายแห่ง เช่น Boeing, Lufthansa, Audi, L'Oreal และ Total Nico Ulbicht ผู้บริหารฝ่ายขายและการตลาดของบริษัทในเมือง Dresden ยืนยันว่า “เทคโนโลยีนี้ยังอยู่ในระหว่างการพัฒนาและยังไม่มีวางจำหน่ายในตลาด”