อุตสาหกรรม

ศักยภาพที่เพิ่มขึ้นของการย่อยอาหารแบบไม่ใช้ออกซิเจน (AD)

ศักยภาพที่เพิ่มขึ้นของการย่อยอาหารแบบไม่ใช้ออกซิเจน (AD)

Bygrave Lodge โรงงานย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน (AD) ที่ Weston Bygrave สหราชอาณาจักร [ที่มาของภาพ: ปีเตอร์โอคอนเนอร์ Flickr]

การย่อยสลายแบบไร้อากาศ (AD) เกี่ยวข้องกับกระบวนการต่างๆที่จุลินทรีย์ย่อยสลายวัสดุที่ย่อยสลายได้ในกรณีที่ไม่มีออกซิเจนเพื่อจัดการของเสียและ / หรือสร้างพลังงานชีวภาพ ในธรรมชาติเป็นแหล่งที่มาหลักของก๊าซมีเทนดังที่นักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลีอเลสซานโดรโวลตาค้นพบในปี พ.ศ. 2319

ปัจจุบัน AD ถูกใช้ในอุตสาหกรรมบำบัดน้ำเพื่อบำบัดกากตะกอนน้ำเสียและยังใช้ในอุตสาหกรรมขยะเพื่อเปลี่ยนก๊าซจากหลุมฝังกลบให้เป็นพลังงาน อย่างไรก็ตามปัจจุบันแอปพลิเคชั่นหลังนี้ไม่ได้ถูกนำมาใช้อย่างเต็มประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อผู้ผลิตและผู้บริโภคบริโภคอาหารในปริมาณที่เสียไปทุกปี ด้วยเหตุนี้จึงมีศักยภาพอย่างมากในการสร้างก๊าซชีวภาพในรูปแบบของพลังงานหมุนเวียน สิ่งนี้สามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงเช่นในโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนร่วมหรือเปลี่ยนเป็นไบโอมีเทนซึ่งสามารถใช้แทนก๊าซธรรมชาติได้ ส่วนย่อยที่เหลือสามารถนำไปใช้อย่างมีประสิทธิผลเช่นปุ๋ย

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาการรีไซเคิลขยะรวมกับเทคโนโลยีใหม่ทำให้ต้นทุนเงินทุนสำหรับโรงงาน AD ลดลงด้วยผลที่รัฐบาลหลายแห่งทั่วโลกกำลังมองหา AD อย่างจริงจังรวมถึงสหราชอาณาจักรเยอรมนีและเดนมาร์ก

ในสหราชอาณาจักรภาคโฆษณานอกอุตสาหกรรมบำบัดน้ำได้เติบโตขึ้น 622 เปอร์เซ็นต์ตามที่ Charlotte Morton ประธานเจ้าหน้าที่บริหารของสมาคมการย่อยอาหารและแหล่งชีวภาพแบบไม่ใช้ออกซิเจน (ADBA) เขียนในนิตยสาร Biocycle เมื่อปีที่แล้ว ในช่วงเวลาเดียวกันพลังงานที่เกิดจากก๊าซบำบัดน้ำเสียเพิ่มขึ้นหนึ่งในสี่ ปีที่แล้วมีโรงงาน AD ใหม่กว่า 100 แห่งในสหราชอาณาจักรในทุกภาคส่วนรวมถึงการบำบัดน้ำ นั่นหมายความว่าตอนนี้อุตสาหกรรม AD มีกำลังการผลิตไฟฟ้าและไบโอมีเทนกว่า 456 เมกะวัตต์จาก 396 โรงทั่วประเทศซึ่งมากหรือน้อยเทียบเท่ากับพลังงานที่ผลิตโดยโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งหนึ่งของสหราชอาณาจักรที่ Wyfla ซึ่งอยู่ในระหว่างการปลดประจำการ . ADBA เชื่อว่าศักยภาพในการเติบโตของ AD นั้นมีมาก อาจสร้างก๊าซสีเขียวได้เกิน 80 เทราวัตต์ชั่วโมง (TWh) เทียบเท่ากับความต้องการก๊าซในประเทศของสหราชอาณาจักรประมาณ 30 เปอร์เซ็นต์รวมทั้งสร้างงานเพื่อสิ่งแวดล้อม 35,000 ตำแหน่งและมีส่วนช่วยให้เศรษฐกิจของสหราชอาณาจักรประมาณ 3 พันล้านปอนด์ (4.6 พันล้านดอลลาร์) . ปุ๋ยชีวภาพที่อุดมด้วยสารอาหารจากอุตสาหกรรมอาจมีมูลค่าประมาณ 200 ล้านปอนด์ (309 ล้านดอลลาร์) ให้กับเกษตรกรในสหราชอาณาจักรในขณะที่ AD ยังสามารถช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกของสหราชอาณาจักรได้ 2 เปอร์เซ็นต์

การรีไซเคิลเศษอาหารเพียงอย่างเดียวผ่าน AD สามารถผลิตได้ 9.3 TWh ต่อปีภายในปี 2025 ขณะนี้โรงงาน AD ขยะอาหารกว่า 91 แห่งเปิดดำเนินการแล้วและยังมีอีกหลายแห่งที่ต้องพัฒนา พืชเหล่านี้มักได้รับเศษอาหารจากผู้ผลิตอาหารและเครื่องดื่ม บริษัท แปรรูปอาหารร้านอาหารและบริการด้านอาหารเช่นผับคาเฟ่ร้านอาหารและโรงแรมหน่วยงานในท้องถิ่น (ผ่านการเก็บขยะจากอาหารในครัวเรือน) โรงเรียนวิทยาลัยและมหาวิทยาลัยโรงพยาบาลซูเปอร์มาร์เก็ต และร้านค้าปลีก

Amber Rudd MP รัฐมนตรีกระทรวงพลังงานของสหราชอาณาจักรเปิดโรงงาน AD ของ Nestle ในเมืองนิวคาสเซิลอย่างเป็นทางการ [ที่มาของภาพ: กรมพลังงานและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (DECC), Flickr]

โรงงานไบโอมีเทนสามารถผลิตเชื้อเพลิงสะอาดสำหรับยานยนต์ได้และขณะนี้มีโรงงานผลิตไบโอมีเธนราว 30 แห่งทั่วสหราชอาณาจักรโดยมีจุดเติมก๊าซในสหราชอาณาจักรที่จัดหาไบโอมีเทนเพิ่มขึ้น 2 เท่าในแต่ละปีในช่วง 3 ปีที่ผ่านมาเป็น 11 แห่ง นอกเหนือจากความต้องการที่มีนัยสำคัญจากผู้ให้บริการยานพาหนะแล้วคณะกรรมาธิการยุโรป (EC) เมื่อปีที่แล้วได้จัดทำกรอบการกำกับดูแลใหม่ที่อาจกำหนดให้ประเทศสมาชิก EC ต้องพัฒนาจุดเติมน้ำมันที่สามารถเข้าถึงได้โดยสาธารณะทุกๆ 400 กิโลเมตร (250 ไมล์) ภายในสิ้นปี 2568

พืช AD ในฟาร์มมีจำนวนเพิ่มขึ้นโดย 139 โรงงานที่เปิดดำเนินการในปีที่แล้ว โชคดีที่เกษตรกรตระหนักถึงประโยชน์ของเทคโนโลยีมากขึ้นในการแปรรูปปุ๋ยคอกและปุ๋ยคอกนอกเหนือจากการผลิตพลังงานทดแทน

อย่างไรก็ตามเช่นเดียวกับภาคพลังงานหมุนเวียนอื่น ๆ การเติบโตใน AD จะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อมีสภาพแวดล้อมของนโยบายที่มั่นคงรวมถึงการจัดหาสิ่งจูงใจเพื่อรักษาความแน่นอนและความมั่นใจให้กับนักลงทุน สำหรับเชื้อเพลิงยานพาหนะในปัจจุบันสหราชอาณาจักรยังคงต้องดำเนินการอีกมากก่อนที่จะสามารถปฏิบัติตามคำสั่งพลังงานทดแทน (RED) เชื้อเพลิงการขนส่งทดแทน 10 เปอร์เซ็นต์ในปี 2020 การถกเถียงกันอย่างต่อเนื่องเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดินทางอ้อม (ILUC) และการใช้พืชผลเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพโดยทั่วไปกำลังขัดขวางความพยายามที่จะบรรลุเป้าหมายนี้

ครอบครัว Roe ซึ่งอาศัยอยู่ใกล้ Bridgwater, Somerset ได้พัฒนาธุรกิจที่ประสบความสำเร็จจากการเปลี่ยนเป็น AD พวกเขาทำฟาร์มพื้นที่ 158 เฮกตาร์ทางตะวันตกเฉียงใต้ของอังกฤษครอบครัวนี้ทำการเกษตรมานานกว่า 100 ปีโดยเน้นที่พืชผลโดยเฉพาะธัญพืช เมื่อตลาดมันฝรั่งลดลงในช่วงปลายทศวรรษ 1990 พวกเขาเปลี่ยนไปเก็บผลิตภัณฑ์อาหาร แต่ตอนนี้ต้องเผชิญกับค่าไฟฟ้าที่สูงขึ้นพวกเขามองว่าการย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจน (AD) เป็นวิธีการที่ครอบคลุมความต้องการพลังงานของพวกเขา

ก่อนหน้านี้ไฟฟ้าคิดเป็นหนึ่งในสี่ของค่าใช้จ่าย แต่ในปี 2550 ค่าใช้จ่ายเหล่านี้ดูเหมือนว่าพวกเขาจะเพิ่มขึ้น 72 เปอร์เซ็นต์จากสองปีก่อนหน้า Roe ตอบสนองต่อสิ่งนี้ด้วยการพัฒนาการดำเนินงานโฆษณาที่ใหญ่ที่สุดแห่งหนึ่งในประเทศซึ่งตอนนี้ผลิตไฟฟ้าและก๊าซชีวภาพได้เทียบเท่า 9,300 กิโลวัตต์โดยส่วนใหญ่มาจากข้าวโพดเลี้ยงสัตว์ที่ปลูกเองในบ้าน ในปี 2555 พวกเขาได้เพิ่มปริมาณไฟฟ้าที่ส่งออกไปยังกริดเป็น 2 เมกะวัตต์และในปี 2556 หน่วยความร้อนและพลังงานร่วมเพิ่มกำลังการผลิตเป็น 3.8 เมกะวัตต์ ในเดือนพฤษภาคม 2558 โรงงานก๊าซสู่กริดเริ่มผลิตไฟฟ้าซึ่งทำให้สามารถผลิตไฟฟ้าได้ 3.2 เมกะวัตต์และก๊าซ 1,200 ลูกบาศก์เมตรโดยใช้เศษอาหาร 60,000 - 65,000 ตันต่อปี เกษตรกรในพื้นที่จำนวนหนึ่งได้ตกลงที่จะจัดหาพืชพลังงานชีวภาพเช่นข้าวโพดเลี้ยงสัตว์และบีทรูท

บ่อหมักเงียบข้าวโพดใกล้นอยมันสเตอร์เยอรมนี [ที่มาของภาพ: วิกิพีเดียคอมมอนส์]

การใช้บีทรูทช่วยลดของเสียในขณะที่ข้าวโพดสามารถนำไปสู่ขยะผสมเส้นใยที่เกิดจากการผสมเศษของบรรจุภัณฑ์อาหารพลาสติกกับวัสดุที่ไม่ย่อยได้จากข้าวโพดเลี้ยงสัตว์ นี่เป็นเรื่องยากมากที่จะรีไซเคิลและมักจะถูกส่งไปฝังกลบ นอกจากนี้บีทรูทยังสามารถสร้างก๊าซชีวภาพได้ 30 ตันต่อเอเคอร์เทียบกับข้าวโพดเลี้ยงสัตว์เพียง 16-18 ตันต่อเอเคอร์ พันธุ์บีทพลังงานเช่น KWS Gerty และ Linova สามารถสร้างผลผลิตชีวมวลสูงสุดต่อเอเคอร์ 25 เปอร์เซ็นต์ถึง 45 เปอร์เซ็นต์มากกว่าพันธุ์บีทอาหารสัตว์ นอกจากนี้ยังสามารถผลิตก๊าซได้มากขึ้นต่อกิโลกรัมของราก การทดสอบในห้องปฏิบัติการที่ Cannington ได้แสดงให้เห็นว่าบีทรูทอาหารสัตว์ทั่วไปให้ปริมาณก๊าซ 112 ลูกบาศก์เมตรต่อตันเทียบกับ 160 ลูกบาศก์เมตรต่อตันสำหรับบีทพลังงาน

ขณะนี้นักการเมืองในสหราชอาณาจักรบางคนเริ่มผลักดันให้เกิดการขยายตัวของอุตสาหกรรมโดยช่วยสร้างความตระหนักถึงประโยชน์ของ AD ในขณะที่ ADBA เองได้เรียกร้องให้ Chancellor จัดสรรเงินจำนวน 25 ล้านปอนด์เพื่อช่วยส่งเสริมการวิจัยเกี่ยวกับก๊าซชีวภาพการย่อยสลายและผลิตภัณฑ์ชีวภาพ ในขณะเดียวกันการค้นพบล่าสุดที่มหาวิทยาลัยในสหราชอาณาจักรและในออสเตรเลียพบว่าเชื้อราในทางเดินอาหารของวัวสามารถช่วยให้การผลิต AD และก๊าซชีวภาพมีประสิทธิภาพมากขึ้น

ด้วยแรงจูงใจที่เหมาะสมจากภาครัฐภาคส่วนนี้อาจมีอนาคตที่สดใสรออยู่ข้างหน้า