คาดว่าความต้องการผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมจะเติบโตเมื่อเศรษฐกิจขยายตัว และมาตรฐานการครองชีพสูงขึ้นในประเทศที่กำลังพัฒนา เพื่อตอบสนองความต้องการดังกล่าว โลกจำเป็นต้องมีทางออกด้านการผลิตที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นกว่าที่มีอยู่ในปัจจุบัน ทั้งในด้านการใช้พลังงานและการปล่อยก๊าซเรือนกระจก ตั้งแต่พ.ศ. 2543 เป็นต้นมา เอ็กซอนโมบิลลดและเลี่ยงการปล่อยก๊าซได้เกือบ 350 ล้านตัน ด้วยการใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพและโครงการผลิตพลังงานร่วมต่าง ๆ และยังคงตั้งเป้าหมายที่จะศึกษาวิจัยอย่างต่อเนื่อง เกี่ยวกับการออกแบบอุปกรณ์ การแยกสารขั้นสูง การจัดการกระบวนการผลิตและเร่งปฏิกิริยา ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของความพยายามที่มีอยู่อย่างกว้างขวาง เพื่อพัฒนาการผลิตที่ใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ

ความพยายามในการผลิตที่จะใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ

ในอินเดีย เอ็กซอนโมบิลทำงานร่วมกันอย่างใกล้ชิดกับตาต้า สตีล ซึ่งเป็นบริษัทข้ามชาติผู้ผลิตเหล็กกล้า เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพซึ่งจะลดการปล่อยก๊าซลงได้ ตาต้าผลิตเหล็กกล้าจากแท่นลูกกลิ้งม้วนโลหะ 14 แท่น โดยใช้จาระบีทั่วไปในท้องตลาดเพื่อการหล่อลื่น และต้องใช้น้ำมวลหนักฉีดล้างอยู่เสมอเพื่อช่วยทำให้เย็นลง ในกระบวนการล้าง จาระบีจะถูกชำระล้างออกไป ทำให้ตลับลูกปืนหรือแบริ่งเกิดขัดข้อง 17 ครั้ง แต่ละครั้งจะทำให้เกิดความล่าช้า 4-6 ชั่วโมง ทุกชั่วโมงที่เกิดความล่าช้า จะทำให้เกิดความสูญเสียเท่ากับเหล็กกล้าประมาณ 50 ตัน ตาต้าจึงติดต่อทีมบริการวิศวกรรมภาคสนามของผลิตภัณฑ์หล่อลื่นโมบิล ทีมได้เข้าตรวจสอบเครื่องจักรและข้อขัดข้องในการปฏิบัติงานของเครื่องจักรที่โรงงานเหล็ก และแนะนำให้เปลี่ยนมาใช้จาระบีลิเธียมคอมเพล็กซ์ การเปลี่ยนจาระบีไม่เพียงแต่จะลดความเสียหายที่ตลับลูกปืนได้ร้อยละ 70 และลดปริมาณการใช้จาระบีได้หนึ่งในสาม แต่ยังเพิ่มความปลอดภัย และพัฒนาให้เกิดความยั่งยืนด้านสิ่งแวดล้อมอีกด้วย

การออกแบบอุปกรณ์ใหม่อาจเป็นขั้นตอนสำคัญที่จะลดการใช้พลังงาน แม้แต่ในกระบวนการแยกสารแบบเดิมอย่างกระบวนการกลั่น ตัวอย่างเช่น การใช้ผนังแยกหอกลั่นเป็นห้อง ๆ (Divided wall Columns) ซึ่งเป็นแนวคิดที่เอ็กซอนโมบิลค้นพบและพัฒนาขึ้น จะผสานการทำงานของชุดหอกลั่นหลายหอเข้าด้วยกันเป็นหนึ่งเดียว ทำให้จัดหาพลังงานได้มากและประหยัดค่าใช้จ่ายในการลงทุน โดยโรงกลั่นน้ำมันของเอ็กซอนโมบิลที่ฟอเลย์ในสหราชอาณาจักร แสดงให้เห็นว่ามีการประหยัดพลังงานได้ถึงประมาณร้อยละ 501

นักวิทยาศาสตร์และนักวิจัยของเอ็กซอนโมบิลจากสถาบันเทคโนโลยีแห่งจอร์เจีย และอิมพีเรียลคอลเลจลอนดอนกำลังทำงานร่วมกันเกี่ยวกับเทคโนโลยีต่าง ๆ ของเมมเบรน ที่จะช่วยลดการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ และลดพลังงานที่ต้องใช้ในกระบวนการกลั่นด้วยความร้อน ผลจากงานวิจัยซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร Science2 ที่ผ่านการทบทวนโดยผู้เชี่ยวชาญในสาขาวิชา แสดงให้เห็นศักยภาพของการแยกลำดับส่วนน้ำมันดิบชนิดเบาโดยไม่ใช้ความร้อน โดยผสมผสานการ “แยก” โมเลกุลตามประเภทและขนาด ต้นแบบแรกแสดงให้เห็นว่า เมื่อใช้น้ำมันเบนซินและน้ำมันอากาศยาน จะมีประสิทธิภาพมากเป็นสองเท่าของเมมเบรนที่เลือกใช้กันมากที่สุดในเชิงพาณิชย์ทุกวันนี้

การวิเคราะห์วงจรชีวิต

การวิเคราะห์วงจรชีวิต (LCA) เป็นวิธีการทางวิทยาศาสตร์ที่ได้รับความนิยม ในการประเมินผลกระทบของกระบวนการผลิตและผลิตภัณฑ์พลังงานที่มีต่อสิ่งแวดล้อม เป็นเรื่องสำคัญที่จะรวมการปล่อยก๊าซทั้งหมดตลอดวงจรชีวิตของทางเลือกแต่ละทาง เมื่อเปรียบเทียบเทคโนโลยีพลังงานที่แตกต่างกัน โดยทุกขั้นตอนที่มีการปล่อยก๊าซเรือนกระจกแบบใดก็ตาม จะต้องรวมเข้ามาเพื่อประเมินปริมาณการปล่อยก๊าซทั้งหมดให้ถูกต้อง ซึ่งจะรวมถึงการปล่อยก๊าซที่เกี่ยวข้องกับการผลิตทรัพยากร ขั้นตอนการแปรสภาพและการขนส่ง และท้ายสุดคือการใช้เชื้อเพลิงโดยผู้บริโภคในขั้นตอนสุดท้าย (เช่น ยานพาหนะหรือในโรงไฟฟ้า)

เอ็กซอนโมบิลยังทำงานกับ MIT ในโครงการเกี่ยวกับพลังงานเพื่อพัฒนาเครื่องมือ LCA ใหม่ ที่จะครอบคลุมทุกวิถีการทำงานของเทคโนโลยีหลายอย่าง ที่ทำให้เกิดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกส่วนใหญ่ เครื่องมือนี้เรียกว่าแบบจำลองสภาพแวดล้อมเพื่อการวิเคราะห์ระบบพลังงานที่ยั่งยืน (Sustainable Energy System, Analysis Modeling Environment หรือ SESAME3) ซึ่งมีแหล่งอ้างอิงเป็นอย่างดีจากข้อมูลสาธารณะที่ผ่านการทบทวนโดยผู้เชี่ยวชาญในสาขาวิชา และสามารถทำการวิเคราะห์วิถีการทำงานตลอดวงจรชีวิตของเทคโนโลยีมากกว่า 1,000 เทคโนโลยี จากแหล่งพลังงานเบื้องต้นไปจนเป็นผลิตภัณฑ์หรือบริการในขั้นตอนสุดท้าย รวมถึงภาคส่วนขนส่ง ไฟฟ้า อุตสาหกรรมและที่อยู่อาศัย

เพื่อให้เกิดผลกระทบที่สำคัญ เทคโนโลยีที่จะบรรเทาเรื่องการปล่อยก๊าซเรือนกระจก จะต้องมีประสิทธิผลในเรื่องค่าใช้จ่ายด้วย การใช้การวิเคราะห์ทางเทคโนโลยีและเศรษฐกิจ (techno-economic analysis หรือ TEA) จะช่วยกำหนดวิธีการที่สร้างเกิดผลกระทบมากและมีประสิทธิผลเรื่องค่าใช้จ่ายมากที่สุด เพื่อตอบสนองความต้องการด้านพลังงานโลก ในขณะที่ลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก TEA ยังช่วยรายงานพัฒนาการด้านนโยบายอย่างโปร่งใสอีกด้วย

ในปัจจุบันกำลังมีการเพิ่ม TEA เข้าไปในแบบจำลอง SESAME เมื่อเสร็จเรียบร้อย SESAME จะเปรียบเทียบทั้งการปล่อยก๊าซ และค่าใช้จ่ายด้านเทคโนโลยีพลังงานของทุกภาคส่วนทั้งระบบ ซึ่งจะเปิดเผยต่อสาธารณชน ในฐานะเครื่องมือเว็บที่เปิดเผย โปร่งใส และออกแบบมาให้ใช้ได้ทั้งผู้ใช้งานทั่วไปและผู้เชี่ยวชาญ

แหล่งอ้างอิง
1 B. Slade, B. Stober, D. Simpson, Dividing wall column revamp optimises mixed xylenes production, IChemE, Symposium Series No. 152, (2006).2
2 K. Thompson, R. Mathias, D. Kim, J. Kim, N. Rangnekar, J. Johnson, S. Hoy, I. Bechis, A. Tarzia, K. Jelfs, B. McCool, A. Livingston, R. Lively, M. Finn, N-Aryl-linked spirocyclic polymers for membrane separations of complex hydrocarbon mixtures, Science 369 (6501) (2020) 310-315.3
3 E. Gencer, S. Torkamani, I. Miller, T. Wu, F. O’Sullivan, Sustainable energy system analysis modeling environment: analyzing life cycle emissions of the energy transition, Applied Energy 277 (2020) 115550.

Tags

  • icon/text-size
You May Also Like

สำรวจ เพิ่มเติม

พลังแห่งสาหร่าย
การตอบสนองไวรัสโคโรนา: รับมือความท้าทายใหม่ของเรา
CCS คืออะไร?