Fire Ice – น้ำแข็งไฟ แหล่งพลังงานใหม่ คู่แข่งก๊าซธรรมชาติ จริงหรือ

• Facebook
• Twitter
• Line

Fire Ice – น้ำแข็งไฟ แหล่งพลังงานใหม่ คู่แข่งก๊าซธรรมชาติ จริงหรือ – ที่ไปที่มาของบทความตอนนี้ก็คือ ข่าวการทำเหมือนน้ำแข็งไฟของพญามังกรที่ทะยอยออกมาในช่วงไม่กี่ปีนี้

ปี 2016

เหมืองน้ำแข็งไฟ น่านน้ำทะเลจีนใต้ (ข่าว) น้ำแข็งไฟ vs น้ำมัน vs ก๊าซธรรมชาติ

ปี 2020

จีนทุบสถิติ เจาะสำรวจ น้ำแข็งติดไฟ แหล่งพลังงานใหม่แห่งอนาคต ข่าว

โดยข่าวครั้งล่าสุดปี 2020 นี้ ถึงกับบอกว่าเป็นการค้นพบแหล่งที่ใหญ่เป็นอันดับ 1 ของโลกเลย และ สามารถทำกำลังการผลิตได้สูงที่สุดในโลกด้วย

ก็เลยเกิดคำถามว่า พลังงานนี้คืออะไร และ จะมาแทนก๊าซธรรมชาติเราแบบดั่งเดิมของเราไหม

Fire Ice

น้ำแข็งไฟ แหล่งพลังงานใหม่ คู่แข่งก๊าซธรรมชาติ จริงหรือ

ก่อนอื่นเรามาเข้าใจกันก่อนว่าเจ้านี่ น้ำแข็งไฟ หรือ Methane Hydrate นี้มันคืออะไร

มีเทนคลาเทรต (Methane Clathrate) หรือ มีเทนไฮเดรต (Methane Hydrate)

ผมก็ไม่ใช่นักเคมี แล้วก็ไม่คิดจะเป็นด้วย ไม่โปรดวิชานี้เท่าไร งั้นจะอธิบายแบบบ้านๆเลยนะ

น้ำแข็งไฟ หรือ Methane Hydrate มันคือ โมเลกุลมีเทน (CH4) ที่ถูกโมเลกุลน้ำ (H2O) หุ้มอยู่ ที่อุณหภูมิต่ำๆความดันสูงๆ มันจะเกาะรวมกัน รักกันดี

หน้าตามันก็เหมือนๆรูปข้างบนนั่นแหละ ขึ้นอยู่กับว่าจะมีสัดส่วนมีเทนต่อน้ำเท่าไร ชื่อก็จะถูกเรียกแตกต่างกันไป หน้าตาที่เห็นก็จะเป็นก้อนขาวๆขุ่นๆเหมือนน้ำแข็ง

ถ้าเอาก้อนแข็งๆที่ว่ามาอยู่วางอยู่บนโต๊ะอุณหภูมิห้อง มีเทนกับน้ำจะไม่รักกัน มีเทนจะแยกออกจากน้ำ ระเหยออกมาซะงั้น ส่วนน้ำก็คือน้ำ กลายสภาพเป็นของเหลว หยดติ่งๆ ออกมา

ถ้าเอาความร้อนไปจ่อที่ก้อนขาวๆนี่ แถมออกซิเจน(มีอยู่แล้วในบรรยากาศ)ให้หน่อย มีเทนที่ระเหยออกมาก็ติดไฟ ก็เลยดูเหมือนว่า เอ๊ย … น้ำแข็งอะไรว่ะ ติดไฟได้ จึงเป็นที่มาของคำว่า น้ำแข็งไฟ

มันเกิดมาได้ไง

แบบแรก คือ เกิดโดยธรรมชาติ ที่ไหนล่ะ ที่อุณหภูมิต่ำๆความดันสูงๆ ก็ที่ก้นทะเลไงครับ อาจจะอยู่ในรูปของก้อนขาวๆติดอยู่ตามหินก้นทะเล หรือ ฝั่งลึกลงไปเป็นชั้น methane hydrate formation หนาๆ ใต้พื้นทะเล

เกิดมาพร้อมๆกับมหาสมุทรนั่นแหละครับ

แบบที่สอง มนุษย์ทำมันขึ้นมา คืองี้ครับ เวลาเราผลิตก๊าซธรรมชาติได้เนี้ย เวลาจะขนย้ายมันมีไม่กี่วิธี

1. 1. ต่อท่อจากปากหลุมเข้าโรงแยก วิธีนี้ลงทุนสูงมากๆ ต้องมีปริมาณก๊าซมากๆถึงจะคุ้ม (ต้นทุนต่อหน่วยจะได้ต่ำๆไง) ถ้าแหล่งก๊าซอยู่ไกลๆมากๆก็มีปัญหาอีก ท่อยาวย้วย แพง ลากผ่านกัน 5 – 10 ประเทศ เสียค่าต่ง ค่าผ่านดินแดน และ มีความเสี่ยงสูงที่จะโดนสอย วางระเบิด ก่อวินาศกรรม หรือ เอามาเป็นข้อต่อรองทางการเมือง (พี่เจมส์บอนด์ 007 มีภาคหนึ่งเอาเรื่องนี้มาเดินเรื่อง)
   2. อัดแน่นๆใส่ถัง CNG (Compressed Natural Gas) วิธีนี้ก็นะ เปลืองพลังงาน ถังก๊าซก็ต้องหนา หนัก ขนส่งของใหญ่หนาหนัก ไม่สนุก เปลืองค่าขนส่ง บลาๆ
   3. อัดแน่นลงไปอีก เป็นของเหลวเลย LNG (Liquid Natural Gas) แหง๋ล่ะ ใช้พลังงานอัดลงไปเป็นของเหลวเลยทีนี้ แล้วก็ขนไปยังจุดหมาย เวลาจะใช้ก็เปลี่ยนกลับมาเป็นก๊าซใหม่ ยุ่งยากดีพิลึก แถมการเก็บก็ยุ่งยาก ถังก็ใหญ่หนาหนักพอๆกับถัง CNG โรงอัดโรงแยกก็ไม่ได้ราคาถูกแบบโรงน้ำแข็ง
   4. ทำก๊าซธรรมชาติให้เป็นไฮเดรท พูดภาษาบ้านๆคือ เอามีเทนมารวมกับน้ำที่อุณหภูมิต่ำๆความดันสูงๆ ก๊าซ(มีเทน)ก็จะซ่อนอยู่ในผลึกน้ำแข็งขาวๆ คราวนี้จะใส่กล่องใส่ไรขนย้ายก็ไม่ยาก เพราะอุณภูมิก็แค่ 0 องศาซี นิดๆ เท่ากับตู้แช่ส่งอาหารทะเล ความดันก็แต่ 1000 กว่าๆ psi ถังไม่ต้องหนามาก พอส่งไปถึงปลายทางก็อุ่นก้อนน้ำแข็งนี่หน่อย มีเทนก็จะระเหยออกมาให้ได้เอาไปใช้กัน

ขั้นตอนการทำก๊าซ methane ให้เป็น methane hydrate เพื่อการขนส่ง นี่ก็ไม่ง่ายครับ มีงานวิจัยเยอะแยะ ที่ทำเป็นอุตสาหกรรมก็มีแล้ว แต่วิธีการในรายละเอียดยังเป็นความลับกันอยู่ ประเทศที่เป็นผู้นำในเรื่องนี้ก็คือ ญี่ปุ่น จีน อเมริกา และ รัสเซีย

มีงานวิจัยเป็นวิทยานิพนธ์ของวิทยาลัยปิโตรเลียมจุฬาฯเกี่ยวกับการทำ methane hydrate ชื่อหัวข้อ Effects of Water on the Methane Hydrate Formation and Dissociation with Hollow Silica and Activated Carbon

โดยน้องสาวคนสวย คุณ Sarocha Rungrussamee โดยมี Prof. Pramoch Rangsunvigit และ Dr. SantiKulprathipanja เป็นที่ปรึกษา

ผมจะแนบบทคัดย่อ กับ โปสเตอร์ไว้ท้ายบทความนะครับ เผื่อจะสนใจเชิงลึก จะได้ไปหาความรู้กันต่อได้

งานวิจัยนี้โดยสรุปคือ เป็นการทดลองว่าการใช้  porous materials ต่างชนิด ในการทำ methane hydrate เนี้ย มีผลอย่างไรต่อ methane hydrate ที่ได้ และ มีผลอย่างไรกับตอนที่จะเอา methane ออกมาจาก methane hydrate ในตอนหลัง

งานวิจัยนี้ น้อง Sarocha Rungrussamee ได้นำไปเสนอในงานประชุมทางวิชาการ CHISA 2018 http://www.chisa.cz/2018/ ที่ปรากด้วย (ว้าว … เมืองโรแมนติกโคตรๆ ชัวร์ว่าหลังปรุชุมวิชาการเสร็จแอบไปเที่ยวแถมด้วย อิอิ 🙂 ผมก็ทำบ่อยๆ ทำงานไปเที่ยวไป)

ผมจะไม่ลงลึกในงานวิจัยนะว่า porous materials 2 ชนิดในงานวิจัย มีอะไรบ้าง นั่นมีผลอย่างไรกับขบวนการทำให้เกิด hydrate และ มีผลอย่างไรกับขบวนการแยก methane ออกมาจาก hydrate แค่อยากจะเชื่อมโยงให้เห็นว่า ในกรณีของจีนที่จะทำเหมืองมีเทนจากน้ำแข็งไขเนี้ยมันอยู่ในครึ่งหลังของงานวิจัยนี้

ครึ่งแรก ธรรมชาติจัดให้มาแล้วไงครับ คือ ก้อนน้ำแข็งไฟ (methane hydrate) มันอยู่ใต้พื้นทะเลอยู่แล้ว คำถามคือ ครึ่งหลัง จะเอามันขึ้นมาได้อย่างไร ตักเอาขึ้นมาเป็นก้อนๆ หรือ ยังไง

เอาขึ้นมาจากใต้พื้นทะเล

ผมก็ไม่ได้ชะโงกหน้าไปดูที่แท่นของพญามังกรหรอกครับ ได้แต่นั่งเดาเอาจากประสบการณ์ และ ปรึกษาน้องสาวคนสวยเจ้าของงานวิจัยที่ผมไปจีบเอาความรู้มาประกอบบทความนี่แหละ

เราสองคนสุมหัวกันแล้วเคาะ(เดา)ออกมาว่าน่าจะเป็นประมาณนี้

1. ขุดหลุมแบบหลุมปิโตรเลียมนี่แหละลงไปที่ชั้น (formation) methane hydrate
2. ปั๊มน้ำอุ่นลงไปที่ชั้น methane hydrate เพื่อให้มันไม่เสถียร มีเทนก็ระเหยออกมา โมเลกุลน้ำก็จะจับตัวเป็นหยดน้ำ H2O ซึ่งพอแยกออกจากกันมาแล้ว ก็คงค้างอยู่ตรงนั้นแหละ
3. อีตอนนี้ล่ะ น่างง ว่าจะเอามีเทนที่ระเหยออกมา ขึ้นมาได้ไง เพราะมันมีหลุมเดียว (คือ หลุมที่ปั๊มน้ำอุ่นลงไป) ผมกับน้อง Sarocha ก็เดาว่า น่าจะต้องขุดอีกหลุมเพื่อให้ก๊าซมีเทนขึ้นมาได้ อารมณ์ EOR (Enhance Oil Recovery) ที่ขุดหลายๆหลุม มีหลุมปั๊ม น้ำ เคมี ไอน้ำ ฯลฯ ลงไป (water/ chemical/ steam flooding) แล้วขุดหลุมอีกจำนวนหนึ่งรับน้ำมันที่ละลาย หรือ ผลัก ออกมาได้
4. ความท้าทายอีกอย่างก็คือ พอละลายมีเทนออกมาแล้ว ผลึกน้ำก็กลายเป็นน้ำเหลวๆ แล้วชั้น methane hydrate ที่เป็น(เคย)ของแข็งก็จะหายโบ๋ไปจากใต้พื้นทะเล นั่นแปลว่า เราต้องปั๊มเอาอะไรสักอย่างลงไปแทนที่ ไม่งั้น พื้นทะเลมันจะไม่เสถียรถล่มลงมา อาจจะก่อนให้เกิดภัยร้ายแรงอย่าง สึนามิ ได้ ผมกับน้อง Sarocha ก็เดาว่า น่าจะปั๊ม CO2 น้ำเกลือ หรือ ทราย ลงไปแทนที่

จะมาแทนก๊าซธรรมชาติในเชิงพลังงาน ได้ไหม และ เมื่อไร

มองกับแบบแฟร์ๆ ไม่เข้าข้างใครเลยนะครับ เอาข้อเท็จจริงมาแบกันก่อนว่า แหล่งพลังงานอะไรที่จะเอามาเป็นสายหลักได้แบบน้ำมัน หรือ ก๊าซ เนี้ย จะต้องมีคุณสมบัติหลักๆ 4 อย่าง

1. มันต้องมีปริมาณต้องมากพอ
2. เครื่องยนต์เครื่องจักรที่มีอยู่ปัจจุบันต้องใช้มันได้
3. มีเทคโนโลยีที่เป็นไปได้ในการผลิตมันออกมาจำนวนมากๆ
4. ต้นทุนการผลิต และ ขนส่ง ต้องต่ำพอที่จะแข่งขันกับแหล่งพลังงานอื่นในตลาดได้

ปริมาณ

ต้องว่าเยอะแยะเหลือเฟือครับ อยู่ที่พื้นทะเลนี่แหละครับ แต่มีไม่กี่ประเทศที่สนใจกับแบบจริงจัง

มีการคาดการไว้ว่าภายในปี 2025 นี้ 6 ประเทศนี้จะสกัด methane hydrate ออกมา 66,902,000 ลบ.ม. โดย methane hydrate 1 ลบ.ม. ให้ ก๊าซมีเทนออกมา 164 ลบ.ม.

กดเครื่องคิดเลขก็จะได้ methane ราวๆ 10,971,928,000‬ ลบ.ม. หรือ 387,469,980,612 ลบ.ฟุต คิดง่ายกลมๆก็ 400 พันล้านลบ.ฟุต ไม่น้อยเลยครับ นี่ยังไม่ลงมืลงไม้กันจริงจังนะครับ แถมยังลุยถั่วทำกันไม่กี่ประเทศ

เครื่องยนต์เครื่องจักรที่มีอยู่ต้องใช้ได้

ไม่ต้องคิดมากเลยครับ มันก็คือ ก๊าซธรรมชาติที่เราใช้กันอยู่นี่แหละ วันนี้โรงไฟฟ้าใช้ก๊าซธรรมชาติได้ก็ไม่มีเทนนี่ได้ ก็ก๊าซธรรมชาติที่เราใช้ทุกวันนี้ก็มีเทนนี่แหละ

มีเทคโนโลยีที่เป็นไปได้ในการผลิตออกมาจำนวนมากๆ

มีแล้วครับ จีน ญี่ปุ่น เป็นเจ้าของเทคโนโลยี ทั้งการเอาขึ้นมาจากธรรมชาติ หรือ ทำก๊าซธรรมชาติให้เป็น hydrate แล้วขนส่ง และ การแยก methane ออกจาก methane hydrate คือ ทำได้ทั้ง 2 ขาเลย

ต้นทุนการผลิต และ ขนส่ง

เรื่องนี่แหละที่ผมเห็นว่ายังท้าทายเอาเรื่องอยู่ ถ้าสอบผ่านเรื่องนี้ ผมว่าก๊าซธรรมชาติแบบที่เราขุดๆทุกวันนี้จะอยู่ลำบากล่ะ

เพราะโดยธรรมชาติมันคือ methane ซึ่งมันก็คือแหล่งพลังงานอย่างเดียวกัน แต่ methane hydrate มันอยู่ตื้นกว่า เมื่อเทคโนโลยี ถึงขั้นหนึ่งแล้ว มันน่าจะถูกกว่าการขุดหา และ ผลิต ก๊าซ ยิ่งถ้าขนส่งได้ง่ายกว่า ต้นทุนยิ่งน่าสนใจกว่า

เทคโนโลยี หรือ งานหลัก ยังเป็นการขุดหลุมลงไปในดินอยู่ พวกเราชาวขุด อาจจะไม่เดือดร้อนมาก เพราะต้องใช้บริการกรรมกรอย่างเราอยู่ดี 555 🙂

สรุป

Hydrate Methane นี่แหละครับ จะมาเป็นพระเอกต่อจากก๊าซธรรมชาติ พลังงานทางเลือกอื่นๆ อย่างพวก สายลม แสงแดด คงต้องเข้าคิวรอต่อไป 555

ที่มาข้อมูล และ ตัวเลขบางส่วน … Methane Hydrate Extraction Market: Opportunity Analysis and Industry Forecast, 2021–2025

ข้างล่างนี่เป็น บทคัดย่อ และ โปสเตอร์ ที่น้อง Sarocha ใจดี แบ่งปันมาให้เผยแพร่ครับ

• Facebook
• Twitter
• Line