- ไผ่สามารถแปรรูปเป็นเชื้อเพลิงขนส่งในรูปแบบของเหลว โดยมีราคาแข่งขันและศักยภาพในการปล่อยก๊าซต่ำ
- เทคโนโลยีการแปรรูปด้วยน้ำร้อนสามารถแปรรูปไผ่เป็นน้ำมันชีวภาพได้อย่างมีประสิทธิภาพ และจับก๊าซคาร์บอนได้มาก
- พื้นที่เพาะปลูกที่ต้องการสำหรับการปลูกไผ่มีเพียง 13% ของพื้นที่ที่ใช้สำหรับการผลิตเอทานอลจากข้าวโพด
- ไผ่สามารถปลูกในพื้นที่ที่ไม่ส่งผลกระทบต่อการผลิตอาหาร ซึ่งเป็นผลดีต่อสิ่งแวดล้อม
ตามรายงานการศึกษาล่าสุดที่นำโดยนักวิจัยจาก Worcester Polytechnic Institute (WPI) ไผ่ซึ่งเป็นพืชที่เติบโตเร็วที่สุดบนโลก มีศักยภาพในการแปรรูปเป็นเชื้อเพลิงขนส่งในรูปแบบของเหลว โดยมีราคาแข่งขันกับน้ำมัน และการปล่อยก๊าซเรือนกระจกต่ำกว่ามากเมื่อเปรียบเทียบกับเชื้อเพลิงทั่วไป ทีมวิจัยประกอบด้วย Michael Timko หัวหน้าภาควิชาวิศวกรรมเคมีของ WPI และ Timothy Woodard ซึ่งจะได้รับปริญญาเอกในปี 2026 พวกเขาพบว่าไผ่สามารถเป็นวัตถุดิบที่มีแนวโน้มสำหรับเชื้อเพลิงในยานพาหนะ เครื่องบิน และรถไฟ
การศึกษานี้เผยแพร่ในวารสาร Sustainable Energy & Fuels โดยรวมการทดลองในห้องปฏิบัติการเกี่ยวกับการแปรรูปไผ่เป็นน้ำมันชีวภาพและแบบจำลองการประเมินทางเศรษฐกิจและวงจรชีวิต
เทคโนโลยีการแปรรูปและการเลือกวัตถุดิบ
สองปัจจัยหลักที่สำคัญในผลการศึกษา ได้แก่ เทคโนโลยีการแปรรูปและการเลือกวัตถุดิบ กระบวนการนี้ขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีการแปรรูปด้วยน้ำร้อน (hydrothermal liquefaction, HTL) ซึ่งใช้ความร้อนและความดันในการแปรรูปชีวมวลเป็นน้ำมันชีวภาพ นักวิจัยพบว่าการแปรรูปไผ่ในลักษณะนี้มีประสิทธิภาพมากกว่าการใช้วัตถุดิบอื่น ไผ่เองยังสามารถจับและเก็บก๊าซคาร์บอนได้มาก ไม่ว่าจะอยู่บนพื้นดินหรือใต้ราก ซึ่งช่วยเสริมคุณสมบัติในการปล่อยก๊าซ
แบบจำลองทางเศรษฐกิจแสดงให้เห็นว่าเชื้อเพลิงที่ผลิตจากไผ่สามารถมีราคาได้ต่ำถึง US$2.75 ต่อแกลลอน (ประมาณ HK$21) ภายใต้เงื่อนไขการผลิตในเชิงพาณิชย์ที่เติบโตแล้ว ซึ่งรวมถึงต้นทุนการก่อสร้างและการดำเนินงานของโรงงาน การประเมินวงจรชีวิตกำหนดความเข้มข้นของก๊าซเรือนกระจกของเชื้อเพลิงนี้ไว้ที่ 3.5 กรัมของ CO2 เทียบเท่าต่อเมกาจูลของพลังงาน ซึ่งต่ำกว่าดีเซลจากน้ำมันดิบทั่วไปถึง 26 เท่า ตัวเลขเหล่านี้มาจากการศึกษาในห้องปฏิบัติการและแบบจำลอง ไม่ใช่จากโรงงานเชิงพาณิชย์ และราคานี้เป็นการสมมุติสำหรับการผลิตในขนาดใหญ่ที่เติบโตแล้ว
ประโยชน์ของไผ่ต่อสิ่งแวดล้อม
ทีมวิจัยประเมินว่าการแปรรูปไผ่ด้วยเทคโนโลยีการแปรรูปด้วยน้ำร้อนสามารถผลิตได้เทียบเท่ากับการผลิตเอทานอลจากข้าวโพดในสหรัฐอเมริกา แต่ต้องการพื้นที่เพาะปลูกเพียงประมาณ 13% เท่านั้น แตกต่างจากพืชผลประจำปีที่ใช้ในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพหลายชนิด ไผ่เป็นพืชที่มีอายุหลายปีซึ่งสามารถผลิตชีวมวลจำนวนมากด้วยการลงทุนทางการเกษตรที่ค่อนข้างต่ำ แม้ในดินที่มีคุณภาพต่ำ ไผ่มีปริมาณเถ้าในระดับต่ำมาก โดยมีน้ำหนักแห้งต่ำกว่า 1% ทำให้การแปรรูปมีของเสียเพียงเล็กน้อย
Timko กล่าวว่าการปลูกไผ่จะใช้ที่ดินที่แตกต่างจากที่ใช้สำหรับพืชอาหาร เขาชี้ให้เห็นว่า "การศึกษาของเราแสดงให้เห็นว่าไผ่จะมีบทบาทในเชื้อเพลิงในอนาคต" การปล่อยที่ดินบางส่วนที่ปัจจุบันใช้สำหรับการผลิตเอทานอลจากข้าวโพด ซึ่งมักจะผสมกับน้ำมันเบนซิน จะช่วยเพิ่มการผลิตอาหารและลดภาระต่อสิ่งแวดล้อม เขาเชื่อว่า "เกษตรกรจะได้รับประโยชน์ และผู้บริโภคก็จะได้รับประโยชน์เช่นกัน" นักวิจัยยังเสริมว่าไผ่สามารถปลูกในที่ดินอุตสาหกรรมเก่าหรือในพื้นที่การเกษตรที่มีการเพาะปลูกหนัก ซึ่งที่ดินเหล่านั้นมักไม่เหมาะสำหรับการปลูกพืชอื่น
Timko กล่าวว่าด้วยการวิจัยและพัฒนาที่มากขึ้น ไผ่จะมอบวิธีการผลิตเชื้อเพลิงเหลวที่มีคาร์บอนต่ำในระดับที่มากขึ้น ซึ่งจะเป็นทางเลือกที่เหมาะสมสำหรับภาคส่วนที่ยากต่อการใช้ไฟฟ้า เช่น การขนส่งหนักและการบิน เขาเชื่อว่าช่วงเวลาของงานนี้เหมาะสม เนื่องจากราคาน้ำมันสูง และการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากภาคการขนส่งสูงกว่าภาคอื่น ๆ ในสหรัฐอเมริกา Timko และ Woodard ร่วมเขียนงานวิจัยนี้กับ Charles Cai จาก Aalto University ในฟินแลนด์ และ James Walters ซีอีโอของ Avos BioEnergy
ศักยภาพของไผ่ในฐานะเชื้อเพลิงคาร์บอนต่ำ
ไผ่ในฐานะทรัพยากรที่สามารถฟื้นฟูได้ มีศักยภาพในการแปรรูปเป็นเชื้อเพลิงเหลว ซึ่งมีความสำคัญต่อการลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงทั่วไป เนื่องจากไผ่เติบโตได้อย่างรวดเร็วและสามารถเติบโตในดินที่มีคุณภาพต่ำ ทำให้เป็นแหล่งเชื้อเพลิงที่ยั่งยืน นอกจากนี้ คุณสมบัติการปล่อยคาร์บอนต่ำของไผ่และศักยภาพในการปลูกโดยไม่ส่งผลกระทบต่อการผลิตอาหาร ยังเป็นแนวทางใหม่สำหรับการเปลี่ยนแปลงพลังงานในอนาคต ด้วยการวิจัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับเชื้อเพลิงจากไผ่ อาจมีบทบาทที่สำคัญมากขึ้นในภาคการขนส่งหนักและการบินในอนาคต