งานวิจัย สกว.เสนอลดฝุ่น PM 2.5 พัฒนาประสิทธิภาพ 'การเผาไหม้น้ำมันดีเซล'

กองบรรณาธิการ TCIJ 22 ม.ค. 2562

งานวิจัย สกว.เสนอลดฝุ่น PM 2.5 พัฒนาประสิทธิภาพ 'การเผาไหม้น้ำมันดีเซล'

งานวิจัยทุน สกว. ศึกษาวิจัยผลกระทบของเชื้อเพลิงชีวภาพต่อจลศาสตร์เคมีในโครงสร้างระดับนาโนของมลพิษอนุภาคเขม่าและกลไกการสึกหรอของเครื่องยนต์ ศึกษาคุณลักษณะของมลพิษเขม่าที่เกิดจากการใช้ไบโอดีเซล (B100) พบเขม่าที่เกิดจากการใช้ไบโอดีเซล นั้นมีปริมาณลดลงถึงครึ่งหนึ่ง เมื่อเทียบกับการใช้ดีเซล ที่มาภาพประกอบ: สำนักข่าวประชาไท

22 ม.ค. 2562 ข้อมูลจาก สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย (สกว.) ระบุว่า “ไอเสียเครื่องยนต์ดีเซล” คือหนึ่งในตัวการหลักที่ทำให้เกิดเจ้าฝุ่นละอองขนาดเล็กกว่า 2.5 ไมครอน ในกรุงเทพฯ ที่คนกรุงเรียกจนติดปากทุกวันนี้ว่า “PM 2.5” เนื่องจากระบบการเผาไหม้ของเครื่องยนต์ดีเซลนั้นไม่สมบูรณ์เท่ากับเครื่องยนต์เบนซิน ส่งผลให้ไอเสียที่ปล่อยออกมามีปริมาณก๊าซพิษรวมถึงฝุ่นละอองขนาดเล็ก (Particulate Matter, PM) หรือเขม่าจากไอเสีย (Soot) มากกว่า การที่รถยนต์จำนวนมากพร้อมใจปล่อยไอเสียออกมาในทุกวันจนคุ้นชินสำหรับการใช้ชีวิตของคนเมือง เป็นการเพิ่มฝุ่นละอองขนาดเล็กขึ้นทุกวัน เมื่อได้เวลา และปัจจัยต่างๆ ที่เหมาะสม จึงเกิดสถานการณ์ที่เรากำลังตื่นตัวกันเช่นทุกวันนี้

ไบโอดีเซล ของดีใกล้ตัวคนไทย

“เขม่ามีปริมาณน้อยกว่า ขนาดเล็กกว่า และสามารถสลายได้เร็วกว่า” นั่นคือบทสรุปสั้น เข้าใจง่าย จากการสัมภาษณ์ ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.ปรีชา การินทร์ อาจารย์ประจำคณะวิศวกรรมศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระเจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง นักวิจัยของสำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย (สกว.) ซึ่งได้ทำการศึกษาวิจัยผลกระทบของเชื้อเพลิงชีวภาพต่อจลศาสตร์เคมีในโครงสร้างระดับนาโนของมลพิษอนุภาคเขม่าและกลไกการสึกหรอของเครื่องยนต์ โดยทำการศึกษาคุณลักษณะของมลพิษเขม่าที่เกิดจากการใช้ไบโอดีเซล (B100) ในเครื่องยนต์จุดระเบิดด้วยการอัดแบบฉีดตรง (Direct Injection Compression Ignition Engine) ซึ่งพบว่าเขม่าที่เกิดจากการใช้ไบโอดีเซล นั้นมีปริมาณลดลงถึงครึ่งหนึ่ง เมื่อเทียบกับการใช้ดีเซล

ซึ่งเมื่อพิจารณาโครงสร้างเขม่าระดับนาโน (Nano) ในรูปแบบอนุภาคเดี่ยว (Single Primary Particle) พบว่าเขม่าของไบโอดีเซลจะมีขนาดเล็กกว่าของดีเซล มีโอกาสที่จะสามารถเคลื่อนที่อย่างอิสระมากขึ้น ส่งผลให้เขม่าถูกดักด้วยตัวกรองมลพิษเขม่า (Particulate Filter, PF) ได้ดีกว่า และเขม่าไบโอดีเซลจะสามารถถูกสลายกลายเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) โดยรวมตัวกับออกซิเจนได้ง่ายและใช้พลังงานต่ำกว่าการสลายเขม่าของดีเซล เนื่องจากขนาดที่เล็กกว่าทำให้ผิวสัมผัสในการทำปฏิกิริยาเคมีกับออกซิเจนมีมากกว่า นอกจากนั้นเชื้อเพลิงที่เผาไหม้ไม่สมบูรณ์ (Unburned Hydrocarbons, UHCs) ของไบโอดีเซลจะยังคงมีออกซิเจนเป็นส่วนประกอบในโมเลกุลคงอยู่ตามคุณสมบัติเดิมของไบโอดีเซล ซึ่งส่งผลโดยตรงให้เชื้อเพลิงที่เผาไหม้ไม่สมบูรณ์และเขม่าของไบโอดีเซลสลายกลายเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2 ) และ น้ำ (H2O) ได้เร็วกว่าดีเซล

นอกจากข้อดีด้านสิ่งแวดล้อม ในงานวิจัย ผศ.ดร.ปรีชา ได้ใช้เทคนิคการถ่ายภาพด้วยกล้องอิเลคตรอน (Scanning Electron Microscopy, SEM) ศึกษาอนุภาคเขม่าแล้วนำมาวิเคราะห์ พบว่าเมื่อขนาดของเขม่าแต่ละอนุภาคเดี่ยวมีขนาดใหญ่ขึ้น จะเกิดรอยแผลบนโลหะที่มีขนาดใหญ่ขึ้นตามไปด้วย ดังนั้นจึงเป็นไปได้ว่า เขม่าของไบโอดีเซลจะทำให้เครื่องยนต์เกิดการสึกหรอน้อยกว่าเขม่าของดีเซลทั่วไปได้ “ในทางวิศวกรรมยานยนต์ (Automotive Engineering) ถือว่างานวิจัยมีประโยชน์อย่างมาก ยิ่งเมื่อเราย้อนกลับไปดูการส่งผลต่อประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ ที่วิเคราะห์ตามหลักทางวิศวกรรมศาสตร์ เมื่อเทียบส่วนผสมเชื้อเพลิงตั้งแต่ดีเซล 100 (D100) จนถึง ไบโอดีเซล 100 (B100) จะเห็นว่าสมรรถนะและประสิทธิภาพเชิงความร้อนของเครื่องยนต์ไม่ได้แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญมากนัก โดยพบข้อดีของไบโอดีเซลว่ามีประสิทธิภาพเชิงความร้อนของเครื่องยนต์สูงกว่าดีเซลเล็กน้อยเนื่องจากอะตอมของออกซิเจนในโมเลกุลไบโอดีเซลส่งผลให้เผาไหม้ได้สมบูรณ์มากกว่าดีเซลนั่นเอง ซึ่งขณะนี้ทางคณะวิจัยกำลังพัฒนารูปแบบของเครื่องยนต์ให้เหมาะแก่การใช้กับไบโอดีเซลให้มีประสิทธิภาพที่สูงขึ้นอีก สัดส่วนการผสมเชื้อเพลิงไบโอดีเซลในดีเซลที่เหมาะสม การพัฒนาเทคโนโลยีด้านตัวกรองมลพิษเขม่าดีเซล (Diesel Particulate Filter, DPF) รวมไปถึงน้ำมันหล่อลื่นเครื่องยนต์ที่ตอบสนองการใช้ไบโอดีเซลอย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งส่งผลดีและสร้างความมั่นใจต่อประชาชน และผู้ประกอบการด้วย อีกทั้งองค์ความรู้ของงานวิจัยนี้สามารถปรับใช้กับเครื่องยนต์ดีเซลในโรงงานอุตสาหกรรม และเครื่องยนต์เบนซินแบบฉีดตรง (Gasoline Direct Injection, GDI) ได้เช่นกัน” ผศ.ดร.ปรีชา กล่าว

งานวิจัย แรงกระตุ้นเพื่อยกระดับสุขภาพคนไทย

ห้ามคนใช้รถคนทำไม่ได้ แต่บังคับใช้กฎหมายเพื่อควบคุมมลพิษเหล่านี้คือสิ่งที่ทางภาครัฐทำได้ ประเทศไทยใช้มาตรฐานไอเสียรถยนต์เป็นระดับ Euro 4 และไม่ใช่ทั้งหมด รถเมล์ รถบัสนำเที่ยว รถบรรทุก ที่วิ่งกันเต็มเมืองเหล่านี้ไม่ได้มีมาตรฐานระดับ Euro 4 ในขณะที่เพื่อนบ้านอย่างสิงคโปร์ใช้มาตรฐานไอเสียระดับ Euro 6 ปั๊มน้ำมันหลายแห่งในมาเลเซียเริ่มมีการจำหน่ายน้ำมันดีเซล Euro 5 เวียดนามที่มีการกำหนดให้ภายในปีพ.ศ. 2565 เตรียมประกาศใช้มาตรฐานไอเสียระดับ Euro 5 ส่วนประเทศพัฒนาแล้วอย่างญี่ปุ่น สหรัฐอเมริกา ออสเตรเลีย และยุโรป ต่างก็ใช้มาตรฐานไอเสียระดับ Euro 6 มานานหลายปีมากแล้ว

“ไม่เข้าใจว่าทำไมบ้านเราไม่ประกาศใช้มาตรฐานไอเสียระดับ Euro 5 - 6 ทั้งๆ ที่เทคโนโลยีที่สามารถรองรับปัญหานี้มันไปไกลมากแล้ว โรงงานในอุตสาหกรรมยานยนต์ของเมืองไทยก็ผลิตรถยนต์ที่ติดตั้งระบบกำจัดมลพิษให้ผ่านมาตรฐานไอเสียระดับ Euro 5 – 6 ไปขายในภูมิภาคเหล่านั้นมาหลายปีมากแล้ว” เป็นคำกล่าวสั้นๆ ทิ้งท้าย ของ ผศ.ดร.ปรีชา แต่จากเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นครั้งนี้เราคงเห็นการบังคับใช้กฏหมายควบคุมมลพิษไอเสียรถยนต์ในระดับที่สูงขึ้นในอนาคตอันใกล้ ถึงแม้ว่ายังมีอีกหลายสาเหตุที่ทำให้เกิด PM2.5 เพื่อให้คนกรุงเทพและคนไทยได้มีโอกาสสูดอากาศในเมืองได้เต็มปอดสักครั้ง


เรื่องที่เกี่ยวข้อง
ต้องรอถึงปี 2567 โรงกลั่นจะเริ่มผลิตน้ำมัน Euro 5 แก้ปัญหาฝุ่นพิษ คาดลงทุนกว่า 3.5 หมื่นล้านบาท
เตรียมเรียกตัวแทนโรงกลั่นน้ำมันหารือ หวังยกมาตรฐานน้ำมันเป็น Euro 5 แก้ปัญหาฝุ่นพิษ
พบ ‘ไอเสียดีเซล’ ต้นตอสำคัญปัญหา ‘ฝุ่นละอองกรุงเทพ’
จับตา: บทเรียนการปรับปรุงมาตรฐานรถยนต์และคุณภาพน้ำมัน Euro 3 และ 4
โรงกลั่นค้าน 'น้ำมันยูโร 5' ที่ช่วยลดมลพิษ

 

ร่วมเป็นแฟนเพจเฟสบุ๊คกับ TCIJ ออนไลน์
www.facebook.com/tcijthai

ป้ายคำ