รู้ลึกเรื่องรถ
เชื้อเพลิงที่จะช่วยต่ออายุให้เครื่องสันดาปภายใน
ในยุคที่กระแสการเปลี่ยนมาใช้รถไฟฟ้าที่ใช้พลังจากแบทเตอรี หรือ BEV กำลังมาแรง ด้วยกระแสการตื่นตัวด้านสิ่งแวดล้อม ที่รัฐบาลของหลายประเทศพยายามพลักดันให้ลดการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ เข้าสู่ชั้นบรรยากาศ ด้วยนโยบาย คาร์บอนนิวทรัล (CARBON NEUTRAL) หรือผลรวมคาร์บอนเป็นกลาง แต่เราก็ยังคงปฏิเสธไม่ได้ว่า ในโลกเรานี้ ยังมีหลายพื้นที่ที่ยังไม่พร้อมสำหรับการเปลี่ยนมาใช้รถไฟฟ้าแบทเตอรี ทั้งในเรื่องของสถานีชาร์จที่มีจำนวนจำกัด ระยะทางวิ่ง หรือเวลาในการชาร์จที่นาน เมื่อเทียบกับการเติมน้ำมันเชื้อเพลิง และสุดท้าย คือ ปัญหาของการกำจัดแบทเตอรีหมดอายุที่ไม่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
เราได้เห็นแนวคิดที่หลากหลายในการหาทางเลือกที่แตกต่าง อาทิ การใช้ ไฮโดรเจนเหลว ในรถที่ใช้ระบบเซลล์เชื้อเพลิง หรือฟิวล์เซลล์ (FUEL CELLS) ซึ่งทำหน้าที่สร้างกระแสไฟฟ้า นำไปสะสมไว้ในแบทเตอรี เพื่อจ่ายให้แก่มอเตอร์ไฟฟ้าในการขับเคลื่อน ซึ่งโดยหลักการแล้วเป็นพลังงานที่สะอาดมาก เพราะสิ่งที่ปลดปล่อยออกมาจากระบบจะมีเพียง “น้ำบริสุทธิ์” เท่านั้น แต่ปัญหาหลักของระบบนี้ คือ การจัดเก็บไฮโดรเจน ซึ่งตามปกติจะมีสถานะเป็นแกส ให้อยู่ในสถานะของเหลว ซึ่งต้องใช้ทั้งความดันมหาศาล อีกทั้งต้องมีการควบคุมอุณหภูมิให้ต่ำมาก และถังไฮโดรเจนก็มีขนาดใหญ่มากเช่นกัน นอกจากนั้น การขนส่งไฮโดรเจนไปยังสถานีให้บริการยังทำได้ยากลำบาก และปริมาณที่ขนส่งได้ในแต่ละเที่ยวยังทำได้น้อย ตัวอย่างของรถที่พยายามจะพัฒนาขึ้นมาใช้ระบบเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน ได้แก่ TOYOTA MIRAI (โตโยตา มิราอิ) ซึ่งในบ้านเราก็เห็นมีวิ่งทดสอบกันมานานพอสมควรแล้ว
อีกแนวคิดหนึ่ง คือ เชื้อเพลิง อี-ฟิวล์ (E-FUEL) ที่ใช้การเก็บเกี่ยวคาร์บอนไดออกไซด์กับไฮโดรเจนในอากาศ มาทำปฏิกิริยาด้วยกระแสไฟฟ้า สร้างให้เกิดอนุพันธ์ไฮโดรคาร์บอนสายยาว หรือเป็นการสร้าง “น้ำมันเชื้อเพลิง” จากอากาศ ซึ่งแน่นอนว่าเชื้อเพลิงนี้เลียนแบบน้ำมันเชื้อเพลิงที่เราคุ้นเคยกัน ดังนั้นในการใช้งานมันจะถูกเผาไหม้ และก่อให้เกิดคาร์บอนไดออกไซด์อยู่ดี แต่ด้วยกระบวนการผลิตได้ทำการเก็บเกี่ยวคาร์บอนไดออกไซด์จากธรรมชาติมาใช้ ดังนั้นมันจึงเปรียบเสมือนว่า “หักกลบลบหนี้” และเรียกได้ว่าเป็นเชื้อเพลิงที่มีความเป็นกลางในการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ หรือคาร์บอนนิวทรัล เช่นกัน
ทั้ง 2 วิธีที่กล่าวมา มีความซับซ้อน และมีต้นทุนที่สูง ทำให้ไม่เหมาะที่จะนำมาใช้จริงในชีวิตประจำวัน แต่ไม่นานมานี้ ผู้บริหารระดับสูงของค่าย TOYOTA (โตโยตา) ที่มีจุดยืนหนักแน่นว่า ไม่ควรที่จะทุ่มหมดหน้าตักไปกับรถไฟฟ้าแบทเตอรี เพราะพวกเขาเชื่อว่าโลกนี้ต้องการการแก้ปัญหาที่หลากหลาย และมีการเผยว่าพวกเขามีทางเลือกใหม่ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม นั่นคือ เครื่องยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงแอมโมเนีย !
แอมโมเนีย สารเคมีเหลว ที่มีกลิ่นฉุนแสบจมูกเหมือนปัสสาวะอูฐนั่นแหละ กำลังจะก้าวเข้ามาเป็นเชื้อเพลิงแห่งอนาคต โดยหากเราดูที่สูตรเคมีของมันคือ NH3 ก็จะเห็นได้ว่า ในสูตรของมันนี้ มีอะตอมของไฮโดรเจนถึง 3 ตัว จับเข้ากับอะตอมของไนโตรเจน และไม่มีคาร์บอนอะตอมอยู่เลย ดังนั้น เมื่อทำการเผาไหม้มันแล้ว มันจะไม่ปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ออกมา โดยไฮโดรเจน และไนโตรเจน ถือเป็นธาตุที่มีเหลือเฟือในโลกของเรา ดังนั้น จึงตัดปัญหาเรื่องวัตถุดิบไปได้
ปัจจุบัน การผลิต “แอมโนเนีย” มีปริมาณมากถึง 183 ล้านตัน ใน 1 ปี โดยประเทศที่ผลิตมากที่สุด คือ จีน คิดเป็น 31.9 % ของโลก รองลงมา คือ รัสเซีย 8.7 % อินเดีย 7.5 % และสหรัฐอเมริกา 7.1 % และกว่า 80 % ของปริมาณที่ผลิต ถูกนำไปผลิตเป็น “ปุ๋ยเคมี” ส่วนที่เหลือจะถูกนำไปเป็นส่วนประกอบของการผลิตพลาสติค วัตถุระเบิด รวมถึงใช้ในการฟอกหนัง ผลิตสีย้อมผ้า ผลิตกระดาษ ยารักษาโรค และใช้เป็นสารให้ความเย็นในโรงงานผลิตน้ำแข็ง
ดูข้อดีของมันแล้วก็ต้องมาดูข้อเสียบ้าง อุตสาหกรรมผลิตแอมโมเนียนี้ มีส่วน 1-2 % ของการปล่อยแกสคาร์บอนไดออกไซด์ในโลกใบนี้ และด้วยคุณสมบัติแล้ว มันไม่ติดไฟโดยตรง แต่ไอระเหยของมันมีฤทธิ์กัดกร่อน และเป็นพิษต่อร่างกาย หากสูดดมแอมโมเนียเข้มข้นเข้าไป และแน่นอนว่า หากบริโภคเข้าไปย่อมเป็นอันตรายจากการกัดกร่อนที่รุนแรง ส่วนการผลิตแอมโนเนียในอุตสาหกรรม ได้จากกระบวนการกลั่นลำดับส่วนของปิโตรเลียม และถ่านหิน (โดยเฉพาะแอมโมเนียจากประเทศจีน จะได้มาจากถ่านหิน)
ถือว่าเรามีฐานการผลิตแอมโมเนียอยู่เป็นทุนเดิม โดยผู้ผลิตแอมโมเนียรายใหญ่ของโลก คือ ประเทศจีน ดังนั้น หากใครคิดจะนำแอมโมเนียมาใช้เป็นเชื้อเพลิงก็น่าจะเป็นนักวิทยาศาสตร์จีนนั่นเอง และงานนี้ TOYOTA ก็ยอมรับ พวกเขาจับมือกับ GAC หรือ GUANGZHOU AUTOMOBILE GROUP ผู้ผลิตรถยนต์รายใหญ่ ซึ่งเป็นผู้ริเริ่มพโรเจคท์นี้ขึ้น
แต่ถ้าจะสืบค้นให้ลึกลงไป จะพบว่าเคยมีการวิจัยเรื่องนี้มานานแล้ว โดยเป็นผลงานของนักวิจัยชาวเกาหลีใต้ เมื่อกว่า 10 ปีที่แล้ว โดยใช้เครื่องยนต์ที่ใช้ส่วนผสมแอมโมเนีย 70 % และน้ำมันเบนซิน 30 % ซึ่งผลที่ได้ คือ สามารถลดการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ลงไป 70 % ซึ่งก็ถือว่ายอดเยี่ยมไม่น้อย
แต่ในยุคที่ต้องแข่งกับรถไฟฟ้าที่ไม่ปล่อยมลภาวะขณะใช้งาน (อย่าเพิ่งคิดถึงเรื่องการผลิตไฟฟ้า) การลดการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ลง 70 % เมื่อเทียบกับน้ำมันเบนซินล้วน ก็ยังถือว่าดี แต่ไม่ดีมากพอ ดังนั้น เครื่องยนต์จากงานวิจัยของ GAC จึงยกระดับขึ้นไปเป็น 90 % ของน้ำมันเบนซิน !
เครื่องยนต์สันดาปภายในของ GAC นี้มีความจุ 2.0 ลิตร ให้กำลัง 120 กิโลวัตต์ หรือ 161 แรงม้า ซึ่งทัดเทียมกับเครื่องยนต์เบนซินทั่วไป และการที่มันยังมีการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์อยู่บ้าง เชื่อว่ายังมีการผสมเชื้อเพลิงปิโตรเลียมอยู่เล็กน้อย
แน่นอนว่าสิ่งที่หลงเหลือจากการเผาไหม้ นอกจากคาร์บอนไดออกไซด์ก็ยังมีแกสพิษจำพวกไนโตรเจนออกไซด์ และไนตรัสออกไซด์ ออกมาจำนวนหนึ่ง แต่นักวิจัยยืนยันว่า สามารถใช้ระบบแคทาไลทิคจับ และเผาไหม้ให้หมดจด ก่อนปล่อยออกสู่บรรยากาศได้
งานนี้เรียกว่า “แนวคิดน่าสนใจ” เพราะน่าจะสามารถปรับมาใช้งานได้จริง จากการที่โลกของเรามีอุตสาหกรรมที่รองรับการผลิตแอมโมเนียอยู่มากพอสมควร นอกจากนั้น ความหนาแน่นของพลังงาน จากการที่มันมีอะตอมของไฮโดรเจนมากถึง 3 อะตอม ดังที่จะเห็นว่ามันสามารถให้พละกำลังได้ไม่น้อยหน้าเชื้อเพลิงแบบดั้งเดิม และการที่มันอยู่ในสถานะของเหลว ทำให้มันง่ายต่อการขนส่ง และผสมผสานเข้าไปในสถานีจ่ายเชื้อเพลิงแบบดั้งเดิมได้อย่างง่ายดาย
แต่ถึงอย่างไรก็ตาม กว่ามันจะแพร่หลาย มันยังต้องอาศัยการพิสูจน์ตัวเองอีกมาก ทั้งด้านประสิทธิภาพ และผลกระทบต่อเครื่องยนต์ รวมถึงสิ่งที่ ตอนนี้ยังไม่แน่ใจเอามากๆ คือ พวกเขาจะกำจัดกลิ่นของแอมโมเนีย ออกไปได้ดีเพียงใด เพราะถ้ามันยังมีกลิ่นเหมือนปัสสาวะอูฐ งานนี้ “ฉาวโฉ่” แน่นอน !
เรื่องโดย : ภัทรกิติ์ โกมลกิติ
ภาพโดย : อินเตอร์เนท
นิตยสาร 399 ฉบับเดือน ธันวาคม ปี 2566
คอลัมน์ Online : รู้ลึกเรื่องรถ
ลิงค์สำหรับแชร์ : https://autoinfo.co.th/article/468452