มองอนาคตพลังงานไปกับนักเคมีรุ่นใหม่ “ดร.ขจรศักดิ์ เฟื่องนวกิจ”

ระหว่างที่เราผลาญน้ำมันกันเพลิน จนลืมว่าสักวันพลังงานฟอสซิลเหล่านี้จะหมดไป แต่ยังมีคนอีกกลุ่มหนึ่งที่พยายามพัฒนาพลังงานทดแทน ซึ่ง “ดร.ขจรศักดิ์ เฟื่องนวกิจ” หนุ่มไฟแรงดีกรี “นักเคมีรุ่นใหม่ดีเด่น” เป็นอีกผู้หนึ่ง ที่กลั่นกรองความเชี่ยวชาญด้านเคมีและตัวเร่งปฏิกิริยามาเป็นตัวช่วยในการแสวงหาแหล่งพลังงานทางเลือกใหม่ๆ

ดร.ขจรศักดิ์ เฟื่องนวกิจ วิศวกรเคมีวัย 33 ปี ได้บ่มเพาะความชอบวิชาเคมีที่เขาบอกว่าเป็นเหมือน “มายากล” ที่เปลี่ยนสาร A ให้เป็นสาร B เปลี่ยนสาร B ให้เป็นสาร C มาตั้งแต่เริ่มเรียนปริญญาตรีด้านวิศวเคมีที่มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ แล้วรับทุนโครงการปริญญาเอกกาญจนาภิเษก (คปก.) จากสำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย (สกว.) เพื่อศึกษาต่อระดับปริญญาโท-เอกในสาขาเดิมที่จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย และสำเร็จการศึกษาด้วยเกียรตินิยมอันดับ 1 ภายใน 4 ปี

ระหว่างที่ศึกษาปริญญาโท-เอกนั้น นักเคมีหนุ่มได้ทุนจากรัฐบาลญี่ปุ่นเป็นเวลา 3 ปีไปศึกษาทางด้านปฏิกิริยาในพลาสมาสำหรับงานด้านสิ่งแวดล้อมที่มหาวิทยาลัยเฮียวโงะ (University of Hyogo) ซึ่งเป็นเทคนิคที่น่าสนใจเพราะได้บำบัดน้ำเสียและก๊าซพิษไปพร้อมๆ กัน เมื่อจบการศึกษาและมีคำนำนามหน้าเป็น “ด็อกเตอร์” แล้ว เขายังได้รับทุนจากสำนักงานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีญี่ปุ่น (Japan Science and Technology agency: JST) ไปทำงานในตำแหน่ง “นักวิจัย” ที่มหาวิทยาลัยเกียวโต (Kyoto University) อีก 2-3 ปี

งานของ ดร.ขจรศักดิ์คือ นำโจทย์จากบริษัทเอกชนด้านพลังงานของญี่ปุ่น มาศึกษาที่ห้องปฏิบัติการของมหาวิทยาลัยเกียวโต โดยเป็นงานวิจัยเกี่ยวข้องกับพลังงานทดแทนด้านเซลล์เชื้อเพลิงและพลังงานไฮโดรเจน ซึ่งเขาบอกว่าญี่ปุ่นเน้นพัฒนาพลังงานทดแทนสำหรับผลิตกระแสไฟฟ้า เช่น เซลล์แสงอาทิตย์และเซลล์เชื้อเพลิง เป็นต้น เพราะญี่ปุ่นไม่มีแหล่งชีวมวลเหมือนเมืองไทย

อีกทั้ง เขาได้ศึกษาระบบที่เรียกว่า “ไดเอธิลอีเธอร์” (Diethyl Ether) หรือดีเอ็มอี (DME) ซึ่งเป็นระบบที่เปลี่ยนโครงสร้างทางเคมีให้ได้ไฮโดรเจน และเป็นระบบสำหรับป้อนโรงงานขนาดเล็กหรือบ้านเรือน ซึ่งมีใช้งานจริงแล้วแต่ยังมีราคาแพงอยู่มาก

ปัจจุบัน ดร.ขจรศักดิ์ เป็นหัวหน้าห้องปฏิบัติการวัสดุนาโนเพื่อพลังงานและการเร่งปฏิกิริยา ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (นาโนเทค) และเพิ่งได้รับการเชิดชูจากสมาคมเคมีแห่งประเทศไทยให้รับตำแหน่ง นักเคมีรุ่นใหม่ดีเด่น ประจำปี 2553

ในฐานะที่ได้รับประสบการณ์ทำงานวิจัยด้านพลังงานทดแทนจากญี่ปุ่นมาหลายปี เขาได้ให้มุมมองที่น่าสนใจต่ออนาคตพลังงานทดแทนของไทยว่า ไทยควรแบ่งการพัฒนาเป็น 3 ระยะ คือ ระยะสั้น กลางและยาว

ในช่วงระยะสั้นถึงระยะกลางนั้น นักเคมีดีเด่นกล่าวกับทีมข่าววิทยาศาสตร์ ASTV-ผู้จัดการออนไลน์ว่า ชีวมวลจะเป็นเชื้อเพลิงทดแทนที่มีผลกระทบและเหมาะสมกับไทย โดยเฉพาะการผลิตไบโอดีเซล ซึ่งจะช่วยยืดการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลออกไปได้อีก 10-20 ปี และเรายังเพิ่มประสิทธิภาพให้แก่พลังงานกลุ่มนี้ได้มากขึ้น โดยหากปรับให้ได้คุณสมบัติใกล้เคียงดีเซลหรือน้ำมันเบนซินแล้ว จะทดแทนพลังงานจากฟอสซิลได้มากขึ้น

สำหรับระยะกลางถึงระยะยาวนั้น ควรหาแหล่งเชื้อเพลิงใหม่ๆ อย่างการผลิตพลังงานจากสาหร่าย ซึ่งเกิดขึ้นได้จริง และไม่ต้องใช้พื้นที่เยอะ โดยพัฒนาแหล่งพลังงานใหม่ๆ นี้ ควรทำควบคู่ไปกับการพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์และเซลล์เชื้อเพลิง ซึ่งมีความเป็นไปได้ แต่ยังต้องใช้เวลาในการพัฒนาเพื่อให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้นและมีราคาถูกลง และเมื่อเปลี่ยนมาใช้พลังงานทางเลือกเหล่านี้ พฤติกรรมการใช้พลังงานของเราจะเปลี่ยนไป

อย่างไรก็ดี การหันมาใช้พลังงานทางเลือกนั้น ดร.ขจรศักดิ์เห็นว่า ยังต้องใช้เวลาในการเปลี่ยนระบบ และโครงสร้างพื้นฐานอีกมาก

“งานเหล่านี้ต่างประเทศเขาทำกัน สิ่งที่เราต้องทำคือหาผู้วิจัยที่มีความสามารถ แล้วร่วมมือกัน ความสำเร็จจะง่ายขึ้น พลังงานทางเลือกเหล่านี้ไม่มีอะไรที่โดดเด่น ต้องใช้แบบผสมผสาน ดังนั้นเราจำเป็นต้องรวมระบบของพลังงานต่างๆ เหล่านี้เข้าด้วยกัน” ดร.ขจรศักดิ์กล่าว

นอกจากนี้ เขายังชี้จุดดีและจุดด้อยของพลังงานทางเลือกแต่ละประเภท สำหรับเซลล์เชื้อเพลิงนั้นเราสามารถเดินเครื่องผลิตได้ตลอดเวลา แต่ต้องมีแหล่งไฮโดรเจนรองรับ ส่วนเซลล์แสงอาทิตย์ก็ผลิตได้แค่ช่วงกลางวัน

เมื่อกลับมาเมืองไทย ดร.ขจรศักดิ์ ได้พิจารณาดูว่าพลังงานทดแทนชนิดใดที่น่าสนใจบ้าง ในระยะสั้นเขามองที่ชีวมวลและก๊าซชีวภาพ โดยตั้งเป้าในการพัฒนาให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้นและมีราคาถูกลง ทั้งนี้ ในปัจจุบันการผลิตไบโอดีเซลนั้นใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นของเหลวทำให้เกิดน้ำเสียเป็นผลตามมา โดยไบโอดีเซลที่ผลิตได้ 1 ลิตร จะทำให้เกิดน้ำเสีย 5 ลิตร จึงเป็นโจทย์ให้เขาคิดทำตัวเร่งปฏิกิริยาประเภทของแข็งที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ และไม่เกิดน้ำเสีย แต่ปัญหาคือความว่องไวในการทำปฏิกิริยายังต่ำกว่าตัวเร่งปฏิกิริยาแบบของเหลว

สำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาของแข็งที่ ดร.ขจรศักดิ์ พัฒนาขึ้นนั้น ใช้เปลือกหอยและเปลือกไข่เป็นวัตถุดิบ ซึ่งให้แคลเซียมและแมกนีเซียมมาใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาได้ แล้วได้ใช้ทดสอบกับการผลิตไบโอดีเซลจากน้ำมันปาล์ม โดยผลิตไบโอดีเซลได้ในเวลา 2 ชั่วโมง

ขณะนี้ กำลังมาถึงขั้นเตรียมการทดสอบการผลิตไบโอดีเซลวันละ 100 ลิตร โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาจากวัสดุเหลือใช้ดังกล่าว เพื่อดูว่าจะสามารถนำไปใช้กับระบบการผลิตที่ใหญ่ขึ้นได้หรือไม่ ทั้งนี้ ทางกระทรวงพลังงานได้ติดต่อเพื่อเลือกสถานที่ในการผลิตไบโอดีเซลสำหรับชุมชนในเขตภาคกลางด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาที่พัฒนาขึ้นนี้ โดยจะใช้เวลาทดสอบทั้งหมด 1 วัน

“นี่เป็นตัวอย่างตัวเร่งปฏิกิริยากลุ่มหนึ่งที่เรามีและราคาถูก เราได้ไบโอดีเซลที่สะอาด ไม่มีน้ำเสียและยังได้กลีเซอรอลที่สะอาดขึ้นด้วย กลีเซอรอลนี้หากนำไปผ่านกระบวนการให้มีความบริสุทธิ์มากๆ จะนำไปใช้ผลิตเครื่องสำอาง ซึ่งจะขายได้ในราคาที่สูงมาก” ดร.ขจรศักดิ์กล่าว

นอกจากนี้นักเคมีชาวเมืองคอนผู้นี้ ยังศึกษากระบวนการ "ไฮโดรดีออกซีเจเนชัน" (Hydrodeoxygenation) เพื่อเปลี่ยนน้ำมันใช้แล้วหรือน้ำมันปาล์มให้ได้น้ำมันที่มีคุณสมบัติใกล้เคียงกับน้ำมันดีเซลจากฟอสซิล และงานวิจัยอีกชิ้นคือการผลิตดีเซลสังเคราะห์จากชีวมวลโดยตรง ซึ่งเป็นงานวิจัยใหม่ที่เขาได้ร่วมมือกับนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยและหน่วยงานต่างๆ อีกหลายแห่งในเมืองไทย โดยมีเป้าหมายในการพัฒนากระบวนการผลิตที่ใช้อุณหภูมิและความดันที่ต่ำลง ซึ่งงานนี้ขึ้นอยู่กับการออกแบบระบบ ซึ่งต่างประเทศได้ศึกษาแล้วเช่นกัน โดยเฉพาะสหรัฐฯ ซึ่งมีความโดดเด่นในงานวิจัยเรื่องนี้ แต่วัตถุดิบที่ใช้นั้นแตกต่างจากของไทย

เมื่อถามว่าศาสตร์ทางด้านเคมีสำคัญและจำเป็นอย่างไรต่อการพัฒนาด้านพลังงาน ดร.ขจรศักดิ์กล่าวว่า ในกระบวนการผลิตพลังงานนั้นจำเป็นต้องใช้กระบวนการทางเคมีเป็นหลัก ซึ่งถ้าเข้าใจในกระบวนการผลิตและสารตั้งต้นแล้วจะทำให้เราผลิตพลังงานที่มีประสิทธิภาพ ต้นทุนต่ำและกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยที่สุด ซึ่งหัวใจของการพัฒนาพลังงานอยู่ที่ “ตัวเร่งปฏิกิริยา”

พร้อมกันนี้ นักเคมีรุ่นใหม่ดีเด่นยังได้ฝากถึงเยาวชนว่า เคมีนั้นเป็นศาสตร์พื้นฐานที่จำเป็นอย่างยิ่งในการพัฒนาประเทศชาติของเรา ซึ่งจะช่วยให้เศรษฐกิจและคุณภาพชีวิตของเราดีขึ้น และประเทศชาติต้องการความมุ่งมั่นในการช่วยกันศึกษาพัฒนาทางด้านนี้ ทั้งนี้ การเป็นนักเคมีนั้นต้องเป็นคนช่างสังเกต และใครๆ ก็เป็นนักเคมีได้ ขอเพียงแค่มีความมุ่งมั่น มีฉันทะ วิริยะ ต่อการเรียนรู้ศาสตร์ทางด้านนี้