แอมโมเนียเป็นสารเคมีที่ผลิตมากที่สุดในโลกซึ่งใช้เป็นปุ๋ยไนโตรเจนเป็นหลัก แต่การผลิตแอมโมเนียก่อให้เกิดก๊าซเรือนกระจกปริมาณสูงที่สุดในอุตสาหกรรมเคมีทั้งหมด
ทีมนักวิจัยด้านวิศวกรรมวัสดุ ของ Massachusetts Institute of Technology (MIT) รัฐ แมสซาชูเซตส์ สหรัฐฯ ได้พัฒนาวิธีใหม่ในการผลิตแอมโมเนียโดยไม่ต้องใช้โรงงานเคมีที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล ซึ่งต้องใช้ความร้อนและความดันสูง แต่ใช้เครื่องปฏิกรณ์ทางธรณีเคมี (Geochemical reactor) เพื่อผลิตแอมโมเนียใต้ดิน กระบวนการนี้ใช้ความร้อนและความดันตามธรรมชาติของโลกซึ่งไม่ปล่อยมลพิษ
วิธีการที่ทีมวิจัยใช้ในการผลิตแอมโมเนีย (NH3) คือการฉีดน้ำบาดาลเข้าไปในชั้นหินใต้ดินที่มีธาตุเหล็กสูง น้ำจะพาไนโตรเจนและอนุภาคของตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะ เช่น ทองแดงและนิกเกิล เพื่อเร่งกระบวนการใต้พื้นดินในบริเวณที่มีหินที่มีธาตุเหล็กสูง ทำให้น้ำทำปฏิกิริยากับเหล็กเพื่อสร้างไฮโดรเจนสะอาด ซึ่งก๊าซไฮโดรเจน (H2) จะทำปฏิกิริยากับก๊าซไนโตรเจน (N2) เพื่อสร้างแอมโมเนีย จากนั้นจึงสูบแอมโมเนียขึ้นมาที่ผิวดิน กระบวนการนี้ได้ถูกสาธิตในห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์แต่ยังไม่ได้เกิดขึ้นในธรรมชาติ
โดยปกติ วิธีมาตรฐานในการผลิตแอมโมเนีย เรียกว่ากระบวนการ Haber-Bosch ซึ่งได้รับการพัฒนาในประเทศเยอรมันในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 เพื่อทดแทนปุ๋ยไนโตรเจนจากธรรมชาติ เช่น มูลค้างคาวที่ขุดได้จากเหมือง ซึ่งกำลังจะหมดลง แต่กระบวนการ Haber-Bosch นั้นใช้พลังงานมาก โดยต้องใช้ความร้อนถึง 400 องศาเซลเซียสและความดัน 200 บรรยากาศ การเผาเชื้อเพลิงเพื่อสร้างความร้อนนี้เป็นสาเหตุของก๊าซเรือนกระจกประมาณ 20 เปอร์เซ็นต์ และการผลิตไฮโดรเจนเพื่อนำมาผลิตแอมโมเนียจะปล่อยก๊าซเรือนกระจกประมาณ 80 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งเกิดจากการแปรรูปก๊าซมีเทนด้วยไอน้ำ เพื่อทำให้ก๊าซมีเทนสลายตัวเป็นไฮโดรเจนบริสุทธิ์ซึ่งจะถูกนำไปใช้ และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะถูกปล่อยสู่บรรยากาศ มีกระบวนการอื่นๆ ในการผลิตไฮโดรเจนที่ปล่อยมลพิษต่ำหรือไม่มีเลยเช่นกัน อาทิ การใช้พลังงานแสงอาทิตย์หรือพลังงานลมเพื่อแยกน้ำออกเป็นออกซิเจนและไฮโดรเจน แต่กระบวนการดังกล่าวอาจมีราคาแพง
ทีมวิจัยคาดการณ์ว่าปริมาณการผลิตแอมโมเนียจะเติบโตขึ้นสองถึงสามเท่าภายในปี 2050 ไม่เพียงแต่ใช้เป็นปุ๋ยเท่านั้น แต่ยังใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับกระบวนการทางเคมีที่หลากหลาย เช่น การใช้เป็นเชื้อเพลิงในกังหัน ยานยนต์ และเตาเผาอุตสาหกรรม แทนการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล ปัจจุบันมีการศึกษาวิจัยในการใช้แอมโมเนียเป็นเชื้อเพลิงทางเลือกในการเดินเรือและการบิน และอาจเป็นเชื้อเพลิงขับเคลื่อนในอวกาศได้ ข้อดีอีกประการหนึ่งของแอมโมเนียด้วยวิธีทางธรณีวิทยาคือ น้ำเสียที่ไม่ได้รับการบำบัด ซึ่งรวมถึงน้ำทิ้งจากการเกษตร ซึ่งมักมีไนโตรเจนสูงอยู่แล้ว อาจทำหน้าที่เป็นแหล่งน้ำและบำบัดในกระบวนการนี้ได้
โครงการนี้ได้รับทุนสนับสนุนจากโครงการ Climate Grand Challenges ของ MIT งานวิจัยเบื้องต้นเกี่ยวกับกระบวนการนี้ดำเนินการในห้องปฏิบัติการเท่านั้น ดังนั้นขั้นตอนต่อไปคือการพิสูจน์กระบวนการโดยใช้สถานที่ใต้ดินจริง
-------------------
แหล่งข้อมูลอ้างอิง
For clean ammonia, MIT engineers propose going underground, https://news.mit.edu/2025/clean-ammonia-mit-engineers-propose-going-underground-0121
Comments