‘เครื่องยนต์ต้นกำลังพลังชีวมวล’ คือหนึ่งในกิจกรรมภายใต้โครงการสานพลังเคาท์ดาวน์ PM2.5 เพื่อสุขภาวะคนเมือง (หลวง) พัฒนาต้นแบบขึ้นโดย สมโภชน์ เชิดพงษ์ อดีตนักวิจัยที่มองเห็นประโยชน์ของการใช้วัสดุชีวมวลอย่างก้อนฟืน มาแปรเป็นแก๊ส
แก๊สที่ผลิตได้นั้น จะทำงานร่วมกับเครื่องยนต์ต้นกำลังหรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้า โดยพัฒนามาจากเครื่องยนต์ดีเซลเก่าของรถยนต์บรรทุกขนาดเล็ก ที่ได้รับมอบจากกรุงเทพมหานคร ซึ่งกำลังเปลี่ยนผ่านการใช้รถยนต์ดีเซลไปสู่รถยนต์ไฟฟ้า ตามนโยบายยานยนต์พลังงานสะอาด หนึ่งในแผนงานแก้ปัญหามลพิษและฝุ่น PM2.5 ในเมืองอย่างยั่งยืนของกรุงเทพมหานคร
เครื่องผลิตแก๊สซิไฟเออร์และเครื่องยนต์ต้นกำลัง ทำงานร่วมกันอย่างไร เราขอคำอธิบายจากสมโภชน์ ผู้อยู่เบื้องหลังการออกแบบและผลิตมาตั้งแต่ต้น โดยเฉพาะเครื่องผลิตแก๊สซิไฟเออร์ที่อยู่ในความตั้งใจของเขามานานนับ 20 ปี และบทบาทการเป็นนักวิจัยของศูนย์วิจัยกากของเสีย มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเก้าพระนครเหนือ ระหว่างเรียนปริญญาโท ทำให้เขาสนใจการแปรรูปชีวมวลเป็นเชื้อเพลิง
“เป็นความฝันของผมตั้งแต่ยังเป็นนักศึกษาวิศวกรรมเครื่องกล ว่าอยากสร้างเครื่องจักรเป็นของตัวเอง และแก๊สซิไฟเออร์ก็เป็นเครื่องที่เราสามารถสร้างได้เองโดยไม่ต้องพึ่งพาคนอื่น เพราะไม่ต้องใช้ทุนมาก”
ก่อนจะออกแบบเครื่องให้กับโครงการสานพลังฯ สมโภชน์เคยผลิตเครื่องผลิตแก๊สซิไฟเออร์ให้กับหลายสถาบันการศึกษา อาทิ สถาบันราชภัฏนครปฐม สถาบันราชภัฏพระนคร และสถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง กระทั่งได้มีโอกาสมาร่วมกับโครงการซึ่งมีเป้าหมายสอดคล้องกัน
“แนวคิดของโครงการสานพลังฯ ตรงกับแนวคิดที่ผมทำงานอยู่ คือลด PM2.5 เพราะต้นกำเนิด PM2.5 ส่วนหนึ่งมาจากเครื่องยนต์ดีเซล ประกอบกับประเทศไทยเรากำลังจะเปลี่ยนผ่านจากเครื่องยนต์ดีเซลมาใช้ไฟฟ้า ก็จะมีเครื่องยนต์เก่าที่ต้องถอดออกเพื่อใส่มอเตอร์แปลงเป็นรถยนต์ไฟฟ้า ถ้าเครื่องยนต์เก่าเหล่านี้ขายทิ้งไปเป็นเศษเหล็กก็ไม่คุ้มค่า
“เรามีทำเครื่องแก๊สซิไฟเออร์อยู่แล้ว ส่วนทางโครงการมีเครื่องยนต์ดีเซลเก่าที่ได้รับมาจากกรุงเทพมหานคร เราก็มาคิดว่าจะเอาสองเครื่องนี้มาทำงานด้วยกันยังไง เพื่อทำเป็นต้นแบบก่อน
“หัวใจของแก๊สซิไฟเออร์ คือต้องเกิดปริมาณทาร์ (น้ำมันดิน) น้อยที่สุด เพราะหากเกิดทาร์เยอะ จะไปเกาะตามท่อแก๊ส ทำให้ท่อตันเร็ว และทำให้เกิดการรั่ว ส่งผลให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือเครื่องปั่นไฟมีอายุการทำงานสั้นลง และไม่คุ้มค่าเพราะต้องเสียค่าซ่อมและค่าอะไหล่” เขาบอกถึงเหตุผลที่ว่าทำไมก้อนฟืนจึงเหมาะสมที่สุดสำหรับเครื่องที่เขาออกแบบ
เมื่อก้อนฟืนขนาดเล็กถูกบรรจุลงในเตา จะเกิดเป็นแก๊สเชื้อเพลิงที่มีความร้อน ฝุ่นเถ้าและทาร์ ก่อนจะส่งต่อไปยังอุปกรณ์กรองที่มีหน้าที่ดักฝุ่น และส่งต่อไปยังถังระบายความร้อน ซึ่งภายในมีท่อคล้ายหม้อไอน้ำ และใช้ลมเย็นจากด้านนอกเข้าไปลดอุณหภูมิแก๊สให้เหลือไม่เกิน 100 องศาเซลเซียส
จากนั้นแก๊สจะเข้าสู่กระบวนการทำความสะอาดที่ถังดักทาร์ แล้วใช้โบลเวอร์ผลักให้แก๊สเคลื่อนที่ไปยังถังกำจัดฝุ่นที่มีอยู่สองถัง เพื่อกำจัดฝุ่นหยาบและฝุ่นละเอียด แล้วส่งต่อไปยังถังพักแก๊ส ซึ่งถังนี้จะช่วยให้เครื่องยนต์สามารถเดินเครื่องได้อย่างเสถียรแม้เกิดกรณีที่แก๊สในเตาไม่สมดุล
เมื่อแก๊สพร้อมใช้งาน จะเปิดวาล์วเพื่อให้แก๊สไหลเข้าเครื่องยนต์ต้นกำลังซึ่งติดตั้งเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเอาไว้ โดยเครื่องยนต์ต้นกำลังจะยังใช้น้ำมันดีเซลในการจุดระเบิด แล้วนำแก๊สที่ส่งเข้ามาไปเป็นเชื้อเพลิงแทนน้ำมัน ซึ่งวิธีการนี้จะทำให้ใช้น้ำมันดีเซล 30 เปอร์เซ็นต์ และแก๊สชีวมวลที่ผลิตได้ 70 เปอร์เซ็นต์ในการปั่นไฟต่อครั้ง
“นั่นหมายความว่า จากเครื่องยนต์ดีเซลเดิมที่ต้องใช้น้ำมันดีเซล 100 เปอร์เซ็นต์ และสร้าง PM2.5 ทั้ง 100 เปอร์เซ็นต์ เมื่อใช้แก๊สชีวมวลเข้ามาแทนที่น้ำมัน เราจะลด PM2.5 ได้ 70 เปอร์เซ็นต์ แต่ถ้าจะทำให้ได้ 100 เปอร์เซ็นต์เลยต้องเป็นเครื่องเบนซินเพราะใช้หัวเทียนในการจุดระเบิด
“หรือหากจะทำให้เครื่องดีเซลสามารถใช้แก๊สได้ 100 เปอร์เซ็นต์ ต้องโมดิฟายด์เครื่องเพิ่ม โดยเอาตัวเครื่องดีเซลมาใส่หัวเทียน จะมีขั้นตอนที่ยุ่งยากขึ้น ใช้เวลามากขึ้น แต่ผมว่าน่าทำ”
ในเบื้องต้น เครื่องยนต์ต้นกำลังพลังชีวมวลสามารถทำงานได้อย่างที่ตั้งเป้าไว้ ถึงอย่างนั้นสมโภชน์เผยว่ายังต้องการทดลองใช้อย่างต่อเนื่องอย่างน้อยหนึ่งปี เพื่อพิสูจน์ความคุ้มค่า โดยจะนำไปติดตั้งที่วิสาหกิจชุมชนแปลงใหญ่ข้าว แขวงสามวาตะวันออก เพื่อให้เกษตรกรนำไปใช้กับเครื่องสูบน้ำหรืออุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆ และเขายินดีที่จะช่วยส่งต่อความรู้ให้กับผู้สนใจ หรือหากจะใช้ชีวมวลชนิดอื่น เช่น ฟางอัดก้อน ก็จะต้องมีการพัฒนาต่อเพื่อการใช้งานที่เหมาะสม
“ถ้าทำงานต่อเนื่องได้ เท่ากับว่าเครื่องนี้สามารถใช้งานได้จริง ซึ่งถ้าหากมีการเผยแพร่ออกไปในวงกว้าง และมีการใช้งานมากๆ ก็จะช่วยลดการเผาวัสดุเหล่านี้ได้ และช่วยลด PM2.5 ไปด้วยในตัว”
นอกจากเครื่องผลิตแก๊สซิไฟเออร์ ซึ่งต้องทำงานร่วมกับเครื่องยนต์ต้นกำลัง สมโภชน์ยังออกแบบเครื่องพ่นไฟชีวมวล ที่สามารถใช้กับชีวมวลที่หลากหลาย และใช้งานได้โดยไม่ต้องอาศัยเครื่องยนต์ต้นกำลัง หากแต่เหมาะกับงานในระดับอุตสาหกรรม เช่น โรงอบต่างๆ มากกว่า
“ผมมองว่าถ้าต้องการลด PM2.5 โดยไม่ให้มีการเผาเศษวัสดุเลยในประเทศไทย เทคโนโลยีเครื่องพ่นไฟจะจัดการชีวมวลได้มากกว่า เพราะกระบวนการง่ายกว่า นั่นก็เป็นอีกทางหนึ่งทำได้” เขาให้อีกข้อเสนอแนะที่น่าสนใจ
