เชื้อเพลิงจากสาหร่าย

เชื้อเพลิงจากสาหร่าย

เขียนโดย
ดร.สัจนา พัฒนาศักดิ์


          เมื่อเร็วๆ นี้เราอาจเคยเห็นข่าวที่น้ำในทะเลหรือทะเลสาบเปลื่ยนเป็นสีเขียวหรือสีอื่นๆ เช่นสีแดง ซึ่งเกิดจากการที่สาหร่ายเซลล์เดียวเพิ่มจำนวนขึ้นอย่างรวดเร็วในปริมาณมาก ซึ่งปรากฏการณ์นี้เรียกว่า “Algae Bloom” คงจะเป็นการดีถ้าเราสามารถใช้ประโยชน์จากสิ่งมีชีวิตเล็กๆ ที่เพิ่มปริมาณได้อย่างมหาศาลนี้ได้ ซึ่งปัจจุบันนักวิจัยก็พยายามศึกษาหาสาหร่ายสายพันธุ์ที่ดีที่สุดที่สามารถนำมาใช้เป็นแหล่งพลังงานเชื้อเพลิงทางเลือก

ภาพสาหร่ายเซลล์เดียว Heterosigma akashiwo

          งานวิจัยใหม่จาก University of Delaware ได้ทำการศึกษาสาหร่ายสายพันธุ์หนึ่งที่สามารถลดมลภาวะที่ปล่อยออกจากโรงไฟฟ้า และยังสามารถนามาทาเป็นเชื้อเพลิงได้อีกด้วย สาหร่ายเซลล์เดียวที่มีชื่อว่า Heterosigma akashiwo นั้นสามารถพบในสภาพแวดล้อมธรรมชาติได้ทั่วโลก

          ผู้เชี่ยวชาญพบว่าสาหร่ายสายพันธุ์นี้ อาจจะมีความสามารถพิเศษในการใช้ก๊าซไนตริกออกไซด์ ซึ่งเป็นก๊าซที่ก่อให้เกิดอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพของมนุษย์ได้ ทีมนักวิจัยจึงมีการทดสอบว่าสาหร่ายนี้สามารถเจริญเติบโตในภาวะที่มีก๊าซไนตริกออกไซด์สูง เหมือนกับก๊าซที่ปล่อยออกมาจากโรงไฟฟ้าหรือไม่

          รองศาตราจารย์ Kathryn Coyne พบว่าสาหร่าย Heterosigma akashiwo สามารถเติบโตได้อย่างรวดเร็วเมื่อเลี้ยงโดยให้อากาศที่มีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ และก๊าซไนตริกออกไซด์ผสมอยู่ด้วยกัน เหมือนกับก๊าซที่ปล่อยออกมาจากโรงไฟฟ้านั่นเอง นักวิจัยกล่าวว่าสาหร่ายชนิดนี้เติบโตได้รวดเร็วเป็นสองเท่า และเซลล์มีขนาดใหญ่มาก เมื่อเทียบกับการเจริญเติบโตในสภาวะปกติที่ไม่ได้ให้ก๊าซผสม

          นอกจากนั้นสาหร่ายชนิดนี้ยังมีคาร์โบไฮเดรตในปริมาณมาก ซึ่งสามารถใช้ในการผลิตเป็นเอทานอลเพื่อเป็นเชื้อเพลิงแก่ยานพาหนะได้อีกด้วย การค้นพบนี้อาจนำมาใช้ในภาคอุตสาหกรรม เพราะเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการลดมลพิษจากก๊าซเรือนกระจก และยังสามารถใช้ผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพอีกด้วย

          การทดลองนานร่วมปีแสดงให้เห็นว่าสาหร่าย Heterosigma akashiwo ไม่เพียงแต่ทนต่อสภาพอากาศเสียได้ แต่ยังสามารถเจริญเติบโตได้ดีอีกด้วย สาหร่ายชนิดนี้ไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งไนโตรเจนอื่นๆ เพิ่มเติมในการเจริญเติบโต นอกจากก๊าซไนตริกออกไซด์ ซึ่งสามารถลดค่าใช้จ่ายสำหรับการเลี้ยงสาหร่ายในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพอีกด้วย โดยสามารถประหยัดพลังงานได้ถึงร้อยละ 45 ของพลังงานที่ต้องใช้ในการเลี้ยงสาหร่ายสาหรับใช้เป็นเชื้อเพลิงชีวภาพแบบทั่วไป

นักวิจัย Kathryn Coyne จาก University of Delaware ทดลองเลี้ยงสาหร่ายสาหรับนามาใช้เป็นเชื้อเพลิงชีวภาพ
(Credit: Kathy F. Atkinson/University of Delaware)

          นักวิจัยกลุ่มนี้ยังมีแผนที่จะศึกษาต่ออีกว่า สภาวะใดอีกที่มีผลต่อการเจริญเติบโตของสาหร่ายชนิดนี้ เช่นความสัมพันธ์ระหว่างระดับความเข้มของแสงที่ได้รับ ต่อปริมาณคาร์โบไฮเดรตและไขมันของสาหร่าย ซึ่งประโยชน์ที่แตกต่างของสาหร่ายสายพันธุ์นี้คือ ไม่เพียงแต่สามารถใช้ในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ แต่ยังสามารถใช้ในการบาบัดก๊าซเสียที่ปล่อยออกจากภาคอุตสาหกรรมได้อีกด้วย

          นอกจากนั้นสาหร่ายยังสามารถเลี้ยงได้ในสภาวะที่หลากหลาย ทั้งยังเลี้ยงในน้ำเสียได้ และสามารถเลี้ยงได้โดยไม่ต้องใช้พื้นที่มาก

          อีกการทดลองหนึ่งเป็นของ University of Michigan สหรัฐอเมริกา ซึ่งได้ศึกษาการใช้สาหร่ายในการทำเชื้อเพลิงชีวภาพมานานแล้ว

          Prof. Phillip Savage กล่าวว่าทุนวิจัยใหม่จานวน $2,000,000 ที่ได้รับจาก National Science Foundation จะช่วยให้นักวิจัยทาการทดลองเพื่อตรวจสอบวิธีการเพิ่มประสิทธิภาพในการเจริญเติบโตของสาหร่ายให้ดียิ่งขึ้น เพื่อใช้สาหรับการทำเชื้อเพลิงชีวภาพ

          เขากล่าวว่าสาหร่ายมีข้อดีกว่าพืชชนิดอื่นในการใช้เพื่อการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ เนื่องจากสาหร่ายสามารถเกิดขึ้นได้เองตามธรรมชาติ และเมื่อมันไม่ได้เติบโตอยู่บนพื้นดิน มันก็ไม่ต้องแข่งขันกับพืชที่ใช้เป็นอาหาร และในแง่ของการใช้น้ามันเชื้อเพลิงในการปลูก ก็น้อยกว่าพืชอื่นๆ ในการทำให้เติบโตเพื่อใช้ในอุตสาหกรรมเชื้อเพลิงชีวภาพ เพราะมันจะเติบโตได้อย่างรวดเร็ว สามารถเก็บเกี่ยวได้ตลอดทั้งปี และไม่ต้องใช้ที่ดินสาหรับการเพาะปลูก นอกจากนั้นมันยังสามารถที่จะเจริญเติบโตได้ในน้ำที่ขุ่น

          แต่อุปสรรคในการใช้เชื้อเพลิงชีวภาพเป็นเชื้อเพลิงทดแทนการใช้น้ามันปิโตรเลียมในขณะนี้ คือค่าใช้จ่ายในการผลิตที่ยังสูงอยู่ โดยการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพจากสาหร่ายคาดว่าจะมีค่าใช้จ่ายประมาณ $20 ต่อแกลลอน

          ส่วนผู้นำโครงการนี้ Bradley Cardinale รองศาสตราจารย์ ด้านทรัพยากรธรรมชาติ กล่าวว่าเป้าหมายหลักของการวิจัยคือการอยู่ร่วมกันของสาหร่ายหลากหลายชนิด ที่จะทำให้ได้ปริมาณผลผลิตของสาหร่ายสูงสุด เพื่อการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ

          ในขณะที่ป้องกันการเสียสมดุลของสภาวะแวดล้อมอีกด้วย เขากล่าวว่าหนึ่งในข้อบกพร่องของการปลูกพืชเชิงเดี่ยวก็คือ เมื่อชนิดของพืชที่ปลูกมีเพียงชนิดเดียว จะทำให้สารอาหารมีการขาดสมดุลและเป็นอันตรายต่อสภาพแวดล้อม ด้วยการเลี้ยงแบบผสมสาหร่ายต่างชนิดกันเข้าด้วยกัน จะทาให้เกิดความสมดุลและสร้างผลผลิตได้ดีกว่า

          งานวิจัยนี้จะทาการทดสอบการอยู่ร่วมกันของสาหร่ายที่แตกต่างกัน 55 ชนิด ต่อผลของการเจริญเติบโตของสาหร่าย โดยจะเริ่มจากการเลี้ยงสาหร่ายในพื่นที่ขนาดเล็กในห้องปฏิบัติการในเดือนกันยายน ปี 2013 นี้ จากนั้นจะย้ายไปทาการทดสอบในพื้นที่ขนาดใหญ่ของมหาวิทยาลัยภายในปี 2014

          ปัจจุบันนี้เราก็มีรถยนต์ที่วิ่งได้ด้วยพลังงานสาหร่าย จากบริษัท Sapphire Energy ซึ่งเป็นรถยนต์ไฮบริดที่เสริมด้วยแบตเตอรี่ ที่ไม่ได้มีการปรับแต่งเครื่องยนต์แต่อย่างใด เราคงต้องรอดูกันว่าในอนาคตเราอาจได้ใช้เครื่องใช้หลายๆ อย่าง ที่ใช้พลังงานจากสาหร่ายก็เป็นได้

 


อ้างอิง
http://www.sciencedaily.com/releases/2013/06/130627141728.htm
http://www.michigandaily.com/news/using-algae-biofuel