ทำยังไงโรงบำบัดน้ำเสียจึงจะมีประสิทธิภาพขึ้น

จากข้อมูลจะพบว่า ในเยอรมนีมีการใช้งานโรงบำบัดน้ำเสียมากกว่า 1 หมื่นแห่ง โดยบำบัดน้ำเสียกว่า 1 พันล้านลูกบาศก์เมตร จึงทำให้โรงบำบัดน้ำเสียนับเป็นผู้บริโภคพลังงานในระดับท้องถิ่นที่สำคัญในลำดับต้น ๆ แต่ถึงแม้ว่าจะมีการใช้พลังงานค่อนข้างสูง กลับพบว่า โรงบำบัดน้ำเสียบางแห่งที่มีศักยภาพสีเขียวซ่อนอยู่ ซึ่งศักยภาพสีเขียวที่กล่าวถึงนี้ ก็คือ “ไฮโดรเจน” นั่นเอง โดยสามารถผลิตและนำไปใช้งานในโรงบำบัดน้ำเสีย ซึ่งทุกครั้งที่นาย Markus Schröder พูดถึงเรื่องนี้ น้ำเสียงของเขาก็จะเต็มไปด้วยความหวังละคนไปกับความเศร้า เพราะภาคการเมืองละเลยและไม่ได้ใช้ศักยภาพที่ถูกซ่อนอยู่นี้อย่างจริงจัง นาย Schröder ในฐานะที่เป็นวิศวกรและรองประธานสมาคมผู้จัดการน้ำเยอรมนี (DWA – Deutschen Vereinigung für Wasserwirtschaft) ให้ความสนใจกับเรื่องนี้มากว่า 30 ปีแล้ว โดยตั้งใจว่าจะทำให้โรงบำบัดน้ำเสียอนุรักษ์สิ่งแวดล้อมมากขึ้นกว่าเดิม และนับตั้งแต่ปี 1990 เป็นต้นมา ไฮโดรเจนได้กลายเป็นกุญแจสำคัญของการเปลี่ยนรูปแบบการใช้พลังงาน (Energiewende หมายถึง “นโยบายการเปลี่ยนแปลงด้านพลังงานในเยอรมนี ที่อธิบายถึงความพยายามที่จะเปลี่ยนระบบการใช้พลังงานฟอสซิล-นิวเคลียร์ที่มีอยู่ ให้เป็นระบบพลังงานที่ยั่งยืนผ่านพลังงานหมุนเวียน”) ที่จะนำมาเป็นใช้แทนเชื้อเพลิงจากถ่านหิน น้ำมัน น้ำมันเบนซิน และ Jet fuel ได้

นาย Schröder ได้กล่าวว่า เขายังจำตอนที่นาง Angela Merkel ดำรงตำแหน่งเป็นรัฐมนตรีว่าการกระทรวงสิ่งแวดล้อมได้เป็นอย่างดี ซึ่งตอนนั้นในการประชุมไฮโดรเจนโลกที่เมือง Stuttgart เมื่อปี 1996 นาง Merkel ได้กล่าวถึงการใช้งานไฮโดรเจนว่า  “การใช้งานไฮโดรเจนเปรียบเหมือนยูโทเปีย (สิ่งที่ไม่มีจริง)” ซึ่งหลังจากนั้นได้ทำให้เงินสนับสนุนในการค้นคว้าและวิจัยลดลง เพราะผู้สนับสนุนเงินลงทุนในด้านไฮโดรเจนลดลง หลายปีผ่านไป ไฮโดรเจนได้กลับมาได้รับความสนใจอีกครั้ง จนทำให้ภาคเอกชนและภาครัฐ เข็นยุทธศาสตร์ไฮโดรเจนแห่งชาติขึ้นอย่างเป็นรูปธรรม โดยนาย Schröder กล่าวว่า “ในเวลานี้ผู้ที่เกี่ยวข้องกับไฮโดรเจนต่างก็ได้รับแรงกดดันอย่างมาก รวมถึงที่โรงบำบัดน้ำเสียด้วย” โดยพบว่า มีการใช้งานพลังงานไฮโดรเจนที่หลากหลาย และเราสามารถนำมาใช้งานในโรงไฟฟ้าพลังความร้อน (Combined-Cycle Power Plant; CCPP) หรือใช้ในเซลล์เชื้อเพลิงแบบไม่เคลื่อนไหวที่สามารถสร้างความร้อนและไฟฟ้าได้ไปพร้อม ๆ กัน ในกระบวนการทำให้น้ำมีความบริสุทธิ์เชิงชีวภาพนั้น โรงบำบัดน้ำเสียจำเป็นต้องใช้ออกซิเจน ในการปั๊มอากาศเข้าไปในกระบวนการดังกล่าว และการใช้ไฟฟ้าจะมากน้อยอย่างไรขึ้นอยู่กับขนาดและรูปแบบของโรงบำบัดน้ำเสีย โดยอาจจะใช้พลังงานถึง 50 – 70% กับกระบวนการดังกล่าวเลยทีเดียว นาย Schröder ยังได้กล่าวอีกว่า “การใช้ออกซิเจนบริสุทธิ์ผ่านกระบวนการอิเล็กโทรลิซิสของเราจะทำให้กระบวนการบำบัดน้ำเสียมีประสิทธิภาพสูงขึ้น” ซึ่งเกิดประโยชน์ต่อโรงบำบัดน้ำเสียที่มีกระบวนการอิเล็กโทรลิซิสเพราะสามารถลดการใช้ไฟฟ้าได้ถึง 15% และได้อธิบายต่ออีกว่า “นอกจากนี้ ออกซิเจนบริสุทธิ์ยังสามารถนำมาใช้สร้างโอโซนเพื่อใช้ในขั้นตอนการทำความสะอาดระดับที่สี่ (การกำจัดสารติดตาม) ได้อีกด้วย” โดยขั้นตอนการทำความสะอาดนี้ เวชภัณฑ์ยาที่ตกค้างและธาตุอื่น ๆ จะถูกกรองออกจากน้ำ ตามหลักเกณฑ์ของสหภาพยุโรป (EU) ที่ออกมาว่า ตั้งแต่ปี 2035 เป็นต้นไปจะมีผลบังคับใช้ขั้นตอนนี้กับโรงบำบัดน้ำเสียทั้งหมดในเมืองที่มีประชากรมากกว่า 100,000 คนขึ้นไป ในเวลาเดียวกัน ตามหลักเกณฑ์ดังกล่าว โรงบำบัดน้ำเสียควรจะมีความเป็นกลางทางคาร์บอน (Carbon Neutrality) ภายในปี 2040 อีกด้วย กล่าวคือ พลังงานที่ใช้ในกระบวนการทั้งหมดจะต้องมาจากพลังงานหมุนเวียนนั้นเอง สิ่งเหล่านี้ทำให้โรงบำบัดน้ำเสียต้องปรับตัวขนานใหญ่ นาย Schröde กล่าวต่อว่า “ความต้องการที่เพิ่มขึ้นแบบก้าวกระโดดนี้ ส่งผลให้มีการผลิตเครื่องอิเล็กโทรลิซิสไม่ทัน เพราะมีผู้ผลิตเพียงจำนวนจำกัด ส่งผลให้เครื่องดังกล่าวมีราคาสูงขึ้น” และยังกล่าวถึงปัญหาต่อไปว่า “นอกจากไม่มีเครื่องอิเล็กโทรลิซิสแล้วเรายังขาดแคลนแรงงานคุณภาพที่ต้องเข้าใจถึงกระบวนการดังกล่าวอีกด้วย”

ในเมือง Sonneberg-Heubisch เมืองเล็ก ๆ ในรัฐ Thüringen ก็เป็นเมืองแรก ๆ ที่พยายามปรับมาใช้งานโรงบำบัดน้ำเสียที่ทันสมัยขึ้น นาย Bernd Hubner ผู้อำนวยการโรงประปาของเมือง Sonneberg ให้ข้อมูลว่า ตั้งแต่ปี 2015 เป็นต้นมา มีการหารือกันกับผู้เชี่ยวชาญตลาดและได้ทำโครงการนำร่องกับผู้ผลิตเครื่องอิเล็กโทรลิซิส บริษัท Kyros Hydrogen Solutions ซึ่งโครงการฯ นี้ชื่อว่า LocalHy และสิ้นสุดลงในปี 2020 โดยได้นำเครื่องอิเล็กโทรลิซิสมาติดตั้งไว้ที่โรงบำบัดน้ำเสียของนาย Hubner ซึ่งสามารถผลิตไฮโดรเจนและออกซิเจนไปพร้อม ๆ กัน นาย Hubner กล่าวว่า “โครงการนำร่องนี้ทำให้ทราบว่าการใช้งานออกซิเจนที่ผลิตจากเครื่องอิเล็กโทรลิซิสในโรงบำบัดน้ำเสียยังมีราคาสูง” แต่หลังจาก EU ปรับหลักเกณฑ์ใหม่บังคับให้มีการทำความสะอาดระดับที่สี่เพิ่มขึ้นทุกอย่างก็เปลี่ยนไป เพราะมีความต้องการใช้โอโซนเพื่อบำบัดน้ำเสียด้วย นาย Hubner กล่าวต่อว่า “ในโครงการใหม่นี้ จะทำให้เราทราบว่า ออกซิเจนบริสุทธิ์จากอิเล็กโทรลิซิสของเราจะมีราคาถูกกว่าการซื้ออย่างถาวรหรือไม่” นอกจากนี้เรายังใช้ไฮโดรเจนซึ่งเป็นแหล่งพลังงานที่เป็นมิตรต่อสภาพภูมิอากาศที่ผลิตได้ในท้องถิ่นอีกด้วย

โดยบริษัท Kyros Hydrogen Solutions ใช้เครื่องอิเล็กโทรลิซิสแบบ PEM นาย Valentin Schulz, Key-Account-Manager ของบริษัทกล่าวว่า “บางคนอาจจะคุ้นเคยหลักการดังกล่าวของระบบอิเล็กโทรลิซิสผ่านบทเรียนเคมีที่เคยเรียนกันมา” นาย Schulz  กล่าวต่อว่า “กระบวนการ PEM เป็นวัฏจักรน้ำที่ใช้น้ำที่มีความน้ำบริสุทธิ์สูง มีการใช้แรงดันไฟฟ้า ทำให้โมเลกุลของน้ำจะถูกแยกออกจากกันตามปฏิกิริยา” โดยเยื่อแลกเปลี่ยนโปรตอน (PEM – Proton Exchange Membrane) นี้อนุญาตให้โปรตอนผ่านการรวมตัวใหม่ไปเป็นไฮโดรเจนที่ด้านแคโทด (ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นที่ด้านนี้จะเรียกเป็นปฏิกิริยารีดักชัน) เท่านั้น ออกซิเจนยังคงอยู่ที่ฝั่งน้ำ (แอโนด โดยปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นที่ด้านนี้จะเรียกเป็นปฏิกิริยาออกซิเดชัน)  ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วเครื่องอิเล็กโทรลิซิสแบบ PEM ต้องใช้น้ำที่บริสุทธิ์ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ซึ่งเป็นสาเหตุที่ต้องมีการบำบัดน้ำเพื่อใช้งานในเครื่องอิเล็กโทรลิซิสนั้นเอง

ที่มา :

Handelsblatt

กรมส่งเสริมการค้าระหว่างประเทศ (สค.)