‘ไบโอดีเซล’ ลดเขม่าลงครึ่ง-บรรเทาฝุ่นได้ นักวิจัยตั้งคำถาม ‘ไทย’ รอเมื่อไรเปลี่ยน?

        มาวันนี้เราต่างรู้กันแล้วว่า หนึ่งในตัวการหลักสำคัญที่ทำให้เกิดฝุ่นละอองขนาดเล็กกว่า 2.5 ไมครอน หรือ PM 2.5 ซึ่งกำลังเป็นประเด็นปัญหาในกรุงเทพมหานคร (กทม.) อยู่ขณะนี้ มาจากระบบการเผาไหม้ของเครื่องยนต์ดีเซล ซึ่งไม่สมบูรณ์เท่ากับเครื่องยนต์เบนซิน ส่งผลให้ไอเสียที่ปล่อยออกมามีปริมาณก๊าซพิษ รวมถึงฝุ่นละอองขนาดเล็ก Particulate Matter (PM) หรือเขม่าจากไอเสีย (Soot) มากกว่า

        ขณะเดียวกัน การที่รถยนต์จำนวนมากพร้อมใจปล่อยไอเสียออกมาในทุกๆ วัน จนเป็นภาพที่คุ้นชินสำหรับการใช้ชีวิตของคนเมือง เท่ากับเป็นการเพิ่มฝุ่นละอองขนาดเล็กขึ้นมากขึ้นเรื่อยๆ สุดท้ายเมื่อเวลามาถึง ประกอบกับปัจจัยต่างๆ ที่เหมาะสม ระเบิดลูกนี้จึงแตกออกกลายเป็นสถานการณ์ที่ทำให้เราได้ตื่นตัวกันอยู่ในทุกวันนี้

        “ไบโอดีเซลมีปริมาณเขม่าน้อยกว่า ขนาดเล็กกว่า และสามารถสลายได้เร็วกว่า” คือบทสรุปสั้นๆ จาก ผศ.ดร.ปรีชา การินทร์ อาจารย์ประจำคณะวิศวกรรมศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระเจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง ในฐานะนักวิจัยของสำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย (สกว.) ผู้ทำการศึกษาวิจัยผลกระทบของเชื้อเพลิงชีวภาพต่อจลศาสตร์เคมี ในโครงสร้างระดับนาโนของมลพิษอนุภาคเขม่าและกลไกการสึกหรอของเครื่องยนต์

        จากการศึกษาคุณลักษณะของมลพิษเขม่าที่เกิดจากการใช้ไบโอดีเซล (B100) ในเครื่องยนต์จุดระเบิดด้วยการอัดแบบฉีดตรง (Direct Injection Compression Ignition Engine) เขาพบว่าเขม่าที่เกิดจากการใช้ไบโอดีเซลนั้น มีปริมาณลดลงถึงครึ่งหนึ่งเมื่อเทียบกับการใช้ดีเซล

        ขณะเดียวกัน เมื่อพิจารณาโครงสร้างเขม่าระดับนาโนในรูปแบบอนุภาคเดี่ยว (Single Primary Particle) พบว่าเขม่าของไบโอดีเซลจะมีขนาดเล็กกว่าของดีเซล ทั้งมีโอกาสที่จะสามารถเคลื่อนที่อย่างอิสระมากขึ้น ส่งผลให้เขม่าถูกดักด้วยตัวกรองมลพิษเขม่า หรือ Particulate Filter (PF) ได้ดีกว่า และเขม่าไบโอดีเซลยังจะสามารถถูกสลายกลายเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) โดยรวมตัวกับออกซิเจนได้ง่ายและใช้พลังงานต่ำกว่าการสลายเขม่าของดีเซล เนื่องจากขนาดที่เล็กกว่าทำให้ผิวสัมผัสในการทำปฏิกิริยาเคมีกับออกซิเจนมีมากกว่า

        ทั้งนี้เชื้อเพลิงที่เผาไหม้ไม่สมบูรณ์ (Unburned Hydrocarbons, UHCs) ของไบโอดีเซล จะยังคงมีออกซิเจนเป็นส่วนประกอบในโมเลกุลตามคุณสมบัติเดิมของไบโอดีเซล ส่งผลโดยตรงให้เชื้อเพลิงที่เผาไหม้ไม่สมบูรณ์และเขม่าของไบโอดีเซลสลาย กลายเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2 ) และ น้ำ (H2O) ได้เร็วกว่าดีเซล

        นอกเหนือไปจากข้อดีด้านสิ่งแวดล้อมแล้ว ในงานวิจัยของ ผศ.ดร.ปรีชา ยังได้ใช้เทคนิคการถ่ายภาพด้วยกล้องอิเลคตรอน หรือ Scanning Electron Microscopy (SEM) ศึกษาอนุภาคเขม่าและนำมาวิเคราะห์ ซึ่งพบว่าเมื่อขนาดของเขม่าแต่ละอนุภาคเดี่ยวมีขนาดใหญ่ขึ้น จะเกิดรอยแผลบนโลหะที่มีขนาดใหญ่ขึ้นตามไปด้วย หรือแปลว่ามีความเป็นไปได้ที่เขม่าของไบโอดีเซล จะทำให้เครื่องยนต์เกิดการสึกหรอน้อยกว่าเขม่าของดีเซลทั่วไป ในทางวิศวกรรมยานยนต์

        “ยิ่งเมื่อเราย้อนกลับไปดูการส่งผลต่อประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ ที่วิเคราะห์ตามหลักทางวิศวกรรมศาสตร์ เมื่อเทียบส่วนผสมเชื้อเพลิงตั้งแต่ดีเซล D100 ไปจนถึงไบโอดีเซล B100 จะเห็นว่าสมรรถนะและประสิทธิภาพเชิงความร้อนของเครื่องยนต์ไม่ได้แตกต่างกันมากนัก โดยพบข้อดีของไบโอดีเซลว่ามีประสิทธิภาพสูงกว่าดีเซลเล็กน้อย เนื่องจากอะตอมของออกซิเจนในโมเลกุลไบโอดีเซลส่งผลให้เผาไหม้ได้สมบูรณ์มากกว่าดีเซลนั่นเอง” เขากล่าวเสริม

        นักวิจัย สกว. รายนี้ระบุด้วยว่า ขณะนี้ทางคณะวิจัยกำลังพัฒนารูปแบบของเครื่องยนต์ให้เหมาะแก่การใช้กับไบโอดีเซลให้มีประสิทธิภาพที่สูงขึ้นอีก รวมถึงสัดส่วนการผสมเชื้อเพลิงไบโอดีเซลในดีเซลที่เหมาะสม การพัฒนาเทคโนโลยีด้านตัวกรองมลพิษเขม่าดีเซล หรือ Diesel Particulate Filter (DPF) รวมไปถึงน้ำมันหล่อลื่นเครื่องยนต์ที่ตอบสนองการใช้ไบโอดีเซลอย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งองค์ความรู้ของงานวิจัยนี้ ยังสามารถปรับใช้กับเครื่องยนต์ดีเซลในโรงงานอุตสาหกรรม และเครื่องยนต์เบนซินแบบฉีดตรง หรือ Gasoline Direct Injection (GDI) ได้ด้วยเช่นกัน

        เขาให้ความเห็นอีกว่า การห้ามคนใช้รถนั้นอาจทำไม่ได้ แต่การบังคับใช้กฎหมายเพื่อควบคุมมลพิษเหล่านี้คือสิ่งที่ภาครัฐทำได้ ซึ่งปัจจุบันประเทศไทยใช้มาตรฐานไอเสียรถยนต์เป็นระดับ Euro 4 และไม่ได้บังคับใช้ทั้งหมด เพราะในส่วนของรถเมล์ รถบัสนำเที่ยว รวมถึงรถบรรทุก ที่วิ่งกันเต็มเมืองเหล่านี้ไม่ได้มีมาตรฐานระดับ Euro 4

        ในส่วนของประเทศเพื่อนบ้าน เช่น สิงคโปร์ ใช้มาตรฐานไอเสียระดับ Euro 6, มาเลเซีย ปั๊มน้ำมันหลายแห่งเริ่มมีการจำหน่ายน้ำมันดีเซล Euro 5, เวียดนาม มีการกำหนดเตรียมประกาศใช้มาตรฐานไอเสียระดับ Euro 5 ภายในปี 2565 ส่วนประเทศพัฒนาแล้ว เช่น ญี่ปุ่น สหรัฐอเมริกา ออสเตรเลีย หรือประเทศยุโรป ต่างใช้มาตรฐานไอเสียระดับ Euro 6 มาแล้วหลายปี

        “ไม่เข้าใจว่าทำไมบ้านเราไม่ประกาศใช้มาตรฐานไอเสียระดับ Euro 5-6 ทั้งที่เทคโนโลยีมันไปไกลมากแล้ว และอุตสาหกรรมยานยนต์ในเมืองไทยเอง ก็ผลิตรถยนต์ที่ติดตั้งระบบกำจัดมลพิษผ่านมาตรฐานไอเสียระดับ Euro 5-6 ไปขายในภูมิภาคอื่นมาหลายปีมากแล้วด้วย” ผศ.ดร.ปรีชา ทิ้งท้าย