ทางเลือกวัตถุดิบที่ใช้ผลิตเอทานอล กับเป้าหมายการพัฒนาเชื้อเพลิงอากาศยานเพื่อความยั่งยืน

เอทานอล (Ethanol) หรือเอทิลแอลกอฮอล์ (Ethyl alcohol) ถือเป็นแอลกอฮอล์ชนิดหนึ่งที่มีความสำคัญต่ออุตสาหกรรมเชื้อเพลิง และพลังงานทดแทนที่สำคัญของประเทศ เนื่องจากกระบวนการผลิตเอทานอล ส่วนใหญ่มาจากวัตถุดิบทางการเกษตรของไทย การพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตเอทานอลจึงช่วยลดต้นทุนการนำเข้าเชื้อเพลิงและสารเพิ่มค่าออกเทน MTBE (Methyl Tertiary Butyl Ether) จากต่างประเทศ ไปพร้อมกับเพิ่มมูลค่า และสร้างเสถียรภาพราคาผลผลิตทางการเกษตรไปพร้อมกัน

อย่างไรก็ตาม เอทานอลที่นำไปใช้ในอุตสาหกรรมเชื้อเพลิง จะใช้เอทานอลที่กลั่นจนมีค่าความบริสุทธิ์ตั้งแต่ 99.5% แล้วนำไปใช้เป็นส่วนผสมเพื่อได้พลังงานที่สำคัญ อาทิเช่น แก๊สโซฮอล์ ซึ่งได้จากการนำเอทานอลไปผสมกับน้ำมันเบนซิน เป็นต้น ดังนั้น อุตสาหกรรมการผลิตเอทานอล จึงมีบทบาทสำคัญต่อการพัฒนาประเทศในหลากหลายด้าน โดยเฉพาะด้านพลังงาน

องค์การสุรา ซึ่งเป็นรัฐวิสาหกิจที่มีบทบาทหน้าที่ในการผลิตเอทานอลเพื่อจำหน่ายทั้งภายในและภายนอกประเทศ ถือเป็นหน่วยงานที่มีความสำคัญอย่างมากต่อการพัฒนากระบวนการผลิตเอทานอล เพื่อนำไปใช้ในอุตสาหกรรมส่วนต่าง ๆ ของประเทศ มีเป้าหมายการดำเนินงานเพื่อพัฒนาให้เอทานอลที่ผลิตมีคุณภาพอย่างต่อเนื่อง รวมถึงเลือกใช้เทคโนโลยีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เพื่อลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกในทุกกระบวนการ

การดำเนินงานขององค์การสุราจึงปรับปรุงกระบวนการผลิตให้สอดรับกับนโยบายด้านสิ่งแวดล้อมที่ประเทศไทยรวมถึงทั่วโลกให้ความสำคัญ จึงมีการศึกษาและวิจัยเพื่อพัฒนาทางเลือกของวัตถุดิบในการผลิตเอทานอลโดยพิจารณาจากของเหลือใช้ของภาคการเกษตร อาทิ ฟางข้าว ซังข้าวโพด เป็นต้น ซึ่งจะเป็นทางเลือกที่เพิ่มขึ้นในการผลิตเอทานอล ลดต้นทุนการผลิต เป็นการนำสิ่งของที่เหลือใช้ แทนที่จะกลายเป็นขยะทางการเกษตรนำกลับมาใช้ใหม่ เป็นการเพิ่มมูลค่าของวัตถุดิบเหลือใช้นำมาสร้างประโยชน์สูงสุด

นอกจากนี้ เอทานอล ยังเป็นส่วนประกอบสำคัญต่อการผลิตเชื้อเพลิงอากาศยานเพื่อความยั่งยืน (Sustainable Aviation Fuel: SAF) ซึ่งเป็นเชื้อเพลิงที่ผลิตจากทรัพยากรทางชีวภาพที่จะช่วยลดปริมาณการปล่อยก๊าซเรือนกระจกในอุตสาหกรรมการบิน ดังนั้น จึงเป็นอีกโจทย์สำคัญที่องค์การสุราในฐานะผู้ผลิตเอทานอลความบริสุทธิ์สูง จะพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตเพื่อนำไปเป็นส่วนหนึ่งของการผลิตเชื้อเพลิงในหลากหลายอุตสาหกรรม รวมถึงเชื้อเพลิงอากาศยานเพื่อความยั่งยืนต่อไป

การพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตเอทานอลด้วยวัตถุดิบทางเลือก

กระบวนการผลิตเอทานอลโดยทั่วไป จะเป็นการผลิตโดยใช้วัตถุดิบจากธรรมชาติ หรือที่เรียกอีกอย่างว่า การผลิตไบโอเอทานอล (Bio Ethanol) ซึ่งเป็นกระบวนการผลิตที่เกิดจากการนำวัตถุดิบจากพืชทำกระบวนการ เพื่อเปลี่ยนแป้งเป็นน้ำตาล จากนั้นจึงผ่านกระบวนการ “หมัก” เพื่อเปลี่ยนน้ำตาลให้เป็นเอทานอล แล้วนำเข้าสู่กระบวนการ ‘กลั่น’ เพื่อให้ได้เอทานอลบริสุทธิ์

ทั้งนี้ วัตถุดิบที่นำมาใช้จะเป็นพืชผลทางการเกษตร หากเป็นวัตถุดิบประเภทแป้ง จะประกอบด้วย ธัญพืช ข้าว ข้าวโพด และประเภทพืชหัว เช่นมันสำปะหลัง เป็นต้น ส่วนอีกประเภทหนึ่งที่นิยม คือการนำวัตถุดิบประเภทน้ำตาลมาใช้ในกระบวนการผลิต ประกอบด้วย อ้อย กากน้ำตาล เป็นต้น

ตามที่กล่าวไป หากวัตถุดิบจัดอยู่ในลักษณะประเภทแป้ง จะต้องนำวัตถุดิบดังกล่าวมาย่อยให้กลายเป็นน้ำตาลก่อน โดยเริ่มจากนำวัตถุดิบมาบดและผสมกับน้ำ จากนั้นใช้กรดหรือเอนไซม์เพื่อย่อยแป้งให้กลายเป็นน้ำตาล ซึ่งการย่อยจะแบ่งเป็น 2 ครั้ง ครั้งแรกจะย่อยเพื่อเปลี่ยนแป้งให้เหลวด้วยการต้มกับยเอนไซม์แอลฟา-อะไมเลส (Alfa-amylase) ส่วนการย่อยครั้งที่ 2 จึงเป็นการทำให้แป้งกลายเป็นน้ำตาลโดยผสมเข้ากับเอนไซม์กลูโคอะไมเลส (Glucoamylase)

ภายหลังการย่อยจะได้น้ำตาล จากนั้นนำเข้าสู่กระบวนการหมักต่อไปด้วยการเติมยีสต์ (yeast) ที่เหมาะสมกับชนิดของน้ำตาลเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการหมัก ทั้งนี้ยีสต์ที่ดีจะมีลักษณะที่สามารถเปลี่ยนน้ำตาลเป็นเอทานอลได้ดี จากนั้นเมื่อได้เอทานอลจากการหมักแล้ว จึงนำมา ‘กลั่น’ ต่อเพื่อให้ได้เอทานอลที่มีความบริสุทธิ์ ทั้งนี้หากเป็นเอทานอลที่ใช้เพื่อเป็นเชื้อเพลิง จะต้องนำสู่กระบวนการแยกน้ำโดยเพื่อให้มีความเข้มข้นไม่ต่ำกว่าร้อยละ 99.5

สำหรับการผลิตเอทานอลด้วยวัตถุดิบจำพวกน้ำตาล จะคล้ายกับการผลิตวัตถุดิบประเภทแป้ง เพียงแต่ไม่ต้องผ่านขั้นตอนการเตรียมวัตถุดิบ เริ่มที่การนำวัตถุดิบมาเจือจางกับน้ำ จากนั้นจึงเติมยีสต์เพื่อเข้าสู่กระบวนการหมัก แล้วนำไปกลั่นต่อเพื่อให้ได้เอทานอลที่มีความบริสุทธิ์สูง และค่อยเข้าสู่กระบวนการแยกน้ำออก

นอกจากการผลิตเอทานอลด้วยวัตถุดิบประเภทแป้ง และน้ำตาลแล้ว องค์การสุรามีแผนและแนวทางที่จะพัฒนากระบวนการผลิตโดยนำวัตถุดิบใหม่ที่จะช่วยทดแทนการผลิตด้วยกากน้ำตาล และมันสำปะหลัง โดยวัตถุดิบใหม่จะจัดอยู่ในประเภทเส้นใยเซลลูโลส ซึ่งได้จากของเหลือจากการเกษตร อาทิ ฟางข้าว ซังข้าวโพด มาใช้ทดแทน

สำหรับการผลิตเอทานอลจากวัตถุดิบประเภทเส้นใยเซลลูโลส (Cellulosic Ethanol) จะต้องผ่านการย่อยเซลลูโลสให้กลายเป็นน้ำตาลก่อน ขั้นตอนจึงมีความคล้ายคลึงกับการผลิตในลักษณะจำพวกแป้ง เพียงแต่วัตถุดิบจำพวกเซลลูโลสยังเป็นวัตถุดิบที่อยู่ระหว่างการวิจัยและพัฒนาเชิงการค้า

องค์การสุราเป็นหนึ่งในหน่วยงานที่ขับเคลื่อนและพัฒนางานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการผลิตเอทานอลจากเส้นใยเซลลูโลส ซึ่งจะกลายเป็นทางเลือกใหม่แก่ประเทศไทย โดยเฉพาะภาคการเกษตรซึ่งจะได้รับประโยชน์จากการนำของเหลือทิ้งจากการทำเกษตรมาใช้ใหม่ สร้างมูลค่าให้กับวัสดุเหลือทิ้ง เป็นวัตถุดิบที่มีคุณค่าต่ออุตสาหกรรมเชื้อเพลิงในอนาคต ช่วยลดต้นทุนการผลิต ตลอดจนลดการนำเข้าพลังงานจากต่างประเทศ

อย่างไรก็ตาม การแปลงคุณสมบัติจากเซลลูโลสเป็นเอทานอลยังมีข้อจำกัดในเรื่องของค่าใช้จ่ายที่สูง การวิจัยและพัฒนากระบวนการผลิตเอาทานอลจากเส้นใยเซลลูโลสจึงเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพและลดต้นทุนการใช้ส่วนผสมต่าง ๆ เพื่อให้ต้นทุนการผลิตลดลง และหากในอนาคตสามารถลดค่าใช้จ่ายจากกระบวนการผลิตได้ การนำวัตถุดิบที่หาได้ง่ายจากของเหลือภาคการเกษตรจะกลายเป็นวัตถุดิบทางเลือกที่สำคัญต่ออุตสาหกรรมเชื้อเพลิงอย่างยั่งยืนในอนาคต ซึ่งเป็นแนวทางที่องค์การสุราผลักดันและอยู่ระหว่างการพัฒนาอย่างต่อเนื่องจนถึงปัจุบัน

เอทานอลกับเป้าหมายการพัฒนาเชื้อเพลิงอากาศยานเพื่อสิ่งแวดล้อมและความยั่งยืน

ท่ามกลางกระแสการตื่นตัวของการรักษาสิ่งแวดล้อม อันเนื่องมาจากภาวะโลกร้อนที่ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศในหลายพื้นที่ทั่วโลก ส่งผลให้หน่วยงานและองค์กรต่างให้ความสำคัญต่อการดำเนินงานเพื่อลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม หนึ่งในประเด็นที่ถูกพูดถึงเป็นอย่างมากคือของเสียที่เกิดขึ้นจากการใช้เชื้อเพลิงในภาคการขนส่งและการเดินทาง

เอทานอลที่ผลิตโดยกระบวนการทางชีวเคมีจัดเป็นเชื้อเพลิงที่ไร้มลพิษ เนื่องจากมีการเผาไหม้ที่สมบูรณ์กว่าเชื้อเพลิงทั่วไป อีกทั้งยังใช้วัตถุดิบการผลิตจากพืชผลทางการเกษตร ทำให้เชื้อเพลิงจากเอทานอลเป็นพลังงานสะอาดที่เหมาะสมต่อการนำไปใช้ในยานยนต์ต่าง ๆ รวมถึงการพัฒนาและทดลองเพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องบินเช่นกัน

เชื้อเพลิงที่ใช้ในอากาศยานโดยทั่วไปจะเป็นน้ำมันเชื้อเพลิงฟอสซิล ซึ่งเป็นเชื้อเพลิงที่มีการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์อันส่งผลต่อการเกิดภาวะโลกร้อน จึงเกิดการวางนโยบาย และมาตรการต่าง ๆ เพื่อผลักดันให้นานาประเทศให้ความสำคัญต่อการจำกัดปริมาณการใช้พลังงานที่มีผลต่อสิ่งแวดล้อม อาทิเช่น เก็บภาษีคาร์บอน เป็นต้น

การหันมาให้ความสำคัญต่อการวิจัย และพัฒนาการใช้เชื้อเพลิงอากาศยานแบบยั่งยืน (Sustainable Aviation Fuel: SAF) จึงเป็นเป้าหมายที่อุตสาหกรรมการบินขับเคลื่อน เพื่อลดการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ตามแผน Net Zero ในอนาคต หนึ่งในทางเลือกที่ตอบโจทย์จึงเป็นการใช้น้ำมันเชื้อเพลิงอากาศยานชีวภาพ (Biojet Fuels) อย่างไรก็ตาม การใช้ Biojet Fuels ยังมีข้อจำกัดในด้านปริมาณการผลิต เนื่องจากจำเป็นต้องใช้วัตถุดิบที่เป็นชีวมวลในปริมาณมาก อีกทั้งยังมีค่าใช้จ่ายที่สูงจากกระบวนการผลิต

ทั้งนี้ การใช้น้ำมันเชื้อเพลิงอากาศยานชีวภาพจะเป็นหนึ่งในเป้าหมายที่ประเทศไทยผลักดันให้เกิดขึ้น ภายใต้ความร่วมมือของภาคส่วนต่าง ๆ จึงเกิดเป็นโครงการด้านการวิจัยและพัฒนากระบวนการผลิตอย่างต่อเนื่อง เพื่อให้การผลิต Biojet Fuels ในอนาคตของไทยมีต้นทุน และราคาที่ลดลง

องค์การสุรา มีแผนและนโยบายขับเคลื่อนการพัฒนาเอทานอลเพื่อความยั่งยืน โดยวางให้การผลิตเอทานอลจากวัตถุดิบเหลือทิ้งจากภาคการเกษตร เป็นเป้าหมายแห่งอนาคต แม้วัตถุดิบที่ใช้จะแตกต่างกัน แต่เอทานอลที่ได้จะมีคุณภาพไม่ต่างจากเดิม ซึ่งหากสามารถพัฒนาเพื่อนำไปใช้เชิงพาณิชย์ได้อย่างแพร่หลาย จะส่งผลไปถึงการพัฒนากระบวนการผลิตเชื้อเพลิงอากาศยานชีวภาพให้สามารถนำไปใช้ในการบินได้อย่างยั่งยืนต่อไป