ทางเลือกวัตถุดิบที่ใช้ผลิตเอทานอลกับเป้าหมายการพัฒนาเชื้อเพลิงอากาศยานเพื่อความยั่งยืน

เอทานอล (Ethanol) หรือเอทิลแอลกอฮอล์ (Ethyl alcohol) ถือเป็นแอลกอฮอล์ชนิดหนึ่งที่มีความสำคัญต่ออุตสาหกรรมเชื้อเพลิง และพลังงานทดแทนที่สำคัญของประเทศ 

เนื่องจากกระบวนการผลิตเอทานอล ส่วนใหญ่มาจากวัตถุดิบทางการเกษตรของไทย การพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตเอทานอลจึงช่วยลดต้นทุนการนำเข้าเชื้อเพลิงจากต่างประเทศ ไปพร้อมกับเพิ่มมูลค่า และสร้างเสถียรภาพราคาผลผลิตทางการเกษตรไปพร้อมกัน

อย่างไรก็ตาม เอทานอลที่นำไปใช้ในอุตสาหกรรมเชื้อเพลิง จะใช้แอลกอฮอล์ที่กลั่นจนมีค่าความเข้มข้นตั้งแต่ 99.5% แล้วนำไปใช้เป็นส่วนผสมเพื่อได้พลังงานที่สำคัญ อาทิ เช่น แก๊สโซฮอล์ ซึ่งได้จากการนำเอทานอลไปผสมกับน้ำมันเบนซิน เป็นต้น ดังนั้น อุตสาหกรรมการผลิตเอทิลแอลกอฮอล์ จึงมีบทบาทสำคัญต่อการพัฒนาประเทศในหลากหลายด้าน โดยเฉพาะด้านพลังงาน 

องค์การสุราฯ เป็นหน่วยงานของรัฐที่เป็นกลไกของรัฐบาลในการจัดบริการสาธารณะผลิตและจำหน่ายสุราสามทับ (เอทิลแอลกอฮอล์) หรือแอลกอฮอล์บริสุทธิ์คุณภาพสูงและผลิตภัณฑ์ต่อเนื่อง เพื่อบริการประชาชนและสนับสนุนภาคอุตสาหกรรมที่มีความเกี่ยวข้องกับความปลอดภัยของประชาชน ถือเป็นหน่วยงานที่มีความสำคัญอย่างมากต่อการพัฒนากระบวนการผลิตแอลกอฮอล์ เพื่อนำไปใช้ในอุตสาหกรรมส่วนต่าง ๆ ของประเทศ มีเป้าหมายการดำเนินงานเพื่อพัฒนาให้เอทานอลที่ผลิตมีคุณภาพอย่างต่อเนื่อง รวมถึงเลือกใช้เทคโนโลยีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เพื่อลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกในทุกกระบวนการ

การดำเนินงานขององค์การสุราฯ จึงปรับปรุงกระบวนการผลิตให้สอดรับกับนโยบายด้านสิ่งแวดล้อมที่ประเทศไทยรวมถึงทั่วโลกให้ความสำคัญ จึงมีการศึกษาและวิจัยเพื่อพัฒนาทางเลือกของวัตถุดิบในการผลิตเอทานอลโดยเลือกจากของเหลือใช้ของภาคการเกษตร อาทิ ฟางข้าว ซังข้าวโพด เป็นต้น ซึ่งจะเป็นทางเลือกที่เพิ่มขึ้นในการผลิตเอทานอล ลดต้นทุนการผลิต เป็นการนำสิ่งของที่เหลือใช้ แทนที่จะกลายเป็นขยะทางการเกษตรนำกลับมาใช้ใหม่ เป็นการเพิ่มมูลค่าของวัตถุดิบเหลือใช้นำมาสร้างประโยชน์สูงสุด

นอกจากนี้ เอทานอล ยังเป็นส่วนประกอบสำคัญต่อการผลิตเชื้อเพลิงอากาศยานเพื่อความยั่งยืน (Sustainable Aviation Fuel: SAF) ซึ่งเป็นเชื้อเพลิงที่ผลิตจากทรัพยากรทางชีวภาพที่จะช่วยลดปริมาณการปล่อยก๊าซเรือนกระจกในอุตสาหกรรมการบิน 

ดังนั้น จึงเป็นอีกโจทย์สำคัญที่องค์การสุราในฐานะผู้ผลิตเอทิลแอลกอฮอล์ความบริสุทธิ์สูง จะพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตเพื่อนำไปเป็นส่วนหนึ่งของการผลิตเชื้อเพลิงในหลากหลายอุตสาหกรรม รวมถึงเชื้อเพลิงอากาศยานเพื่อความยั่งยืนต่อไป
 
การพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตเอทานอลด้วยวัตถุดิบทางเลือก

กระบวนการผลิตเอทานอลโดยทั่วไป จะเป็นการผลิตแอลกอฮอล์โดยใช้วัตถุดิบจากธรรมชาติ หรือที่เรียกอีกอย่างว่า การผลิตไบโอเอทานอล (Bio Ethanol) ซึ่งเป็นกระบวนการผลิตที่เกิดจากการนำพืชมา ‘หมัก’ เพื่อเปลี่ยนแป้งเป็นน้ำตาล จากนั้นจึงเปลี่ยนน้ำตาลให้เป็นแอลกอฮอลล์ แล้วนำเข้าสู่กระบวนการ ‘กลั่น’ เพื่อให้ได้แอลกอฮอล์บริสุทธิ์

ทั้งนี้ วัตถุดิบที่นำมาใช้จะเป็นพืชผลทางการเกษตร หากเป็นวัตถุดิบประเภทแป้ง จะประกอบด้วย ธัญพืช ข้าว ข้าวโพด และประเภทพืชหัว อย่างมันสำปะหลัง เป็นต้น ส่วนอีกประเภทที่นิยม คือการนำวัตถุดิบประเภทน้ำตาลมาใช้ในกระบวนการผลิต ประกอบด้วย อ้อย กากน้ำตาล เป็นต้น ตามที่กล่าวไป หากวัตถุดิบจัดอยู่ในลักษณะประเภทแป้ง จะต้องนำวัตถุดิบดังกล่าวมาย่อยให้เป็นกลายน้ำตาลก่อน โดยเริ่มจากนำวัตถุดิบมาบดและผสมกับน้ำ  จากนั้นใช้กรดหรือเอนไซม์เพื่อย่อยแป้งให้กลายเป็นน้ำตาล ซึ่งการย่อยจะแบ่งเป็น 2 ครั้ง 

ครั้งแรกจะย่อยเพื่อเปลี่ยนแป้งให้เหลวด้วยการต้มกับเอนไซม์แอลฟา-อะไมเลส (Alfa-amylase) ส่วนการย่อยครั้งที่ 2 จึงเป็นการทำให้แป้งกลายเป็นน้ำตาลโดยผสมเข้ากับเอนไซม์กลูโค-อะไมเลส (Glucoamylase) ภายหลังการย่อย จึงนำวัตถุดิบเข้าสู่กระบวนการหมักต่อไปด้วยการเติมยีสต์ (yeast) ที่เหมาะสมกับชนิดของน้ำตาลเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการหมัก 

ทั้งนี้ยีสต์ที่ดีจะมีลักษณะที่สามารถเปลี่ยนน้ำตาลเป็นแอลกอฮอล์ได้ดี จากนั้นเมื่อได้แอลกอฮอล์จากการหมักแล้ว จึงนำมา ‘กลั่น’ ต่อเพื่อให้ได้แอลกอฮอล์ที่มีความบริสุทธิ์ หากเป็นแอลกอฮอล์ที่ใช้เพื่อเป็นเชื้อเพลิง จะต้องมีความเข้มข้นไม่ต่ำกว่าร้อยละ 99.5

สำหรับการผลิตแอลกอฮอล์ด้วยวัตถุดิบจำพวกน้ำตาล จะคล้ายกับการผลิตวัตถุดิบประเภทแป้ง เพียงแต่ไม่ต้องผ่านขั้นตอนการเตรียมวัตถุดิบ เริ่มที่การนำวัตถุดิบมาเจือจางกับน้ำ จากนั้นจึงเติมยีสต์เพื่อเข้าสู่กระบวนการหมัก แล้วนำไปไปกลั่นต่อเพื่อให้ได้แอลกอฮอล์ที่มีความบริสุทธิ์สูง และค่อยเข้าสู่กระบวนการแยกน้ำออก

นอกจากการผลิตเอทานอล ด้วยวัตถุดิบประเภทแป้ง และน้ำตาลแล้ว องค์การสุรามีแผนและแนวทางที่จะพัฒนากระบวนการผลิตโดยนำวัตถุดิบใหม่ที่จะช่วยทดแทนการผลิตด้วยกากน้ำตาล และมันสำปะหลัง โดยวัตถุดิบใหม่จะจัดอยู่ในประเภทเส้นใยเซลลูโลส ซึ่งได้จากของเหลือจากการเกษตร อาทิ ฟางข้าว ซังข้าวโพด มาใช้ทดแทน

สำหรับการผลิตแอลกอฮอล์จากวัตถุดิบประเภทเส้นใยเซลลูโลส (Cellulosic Ethanol) จะต้องผ่านการย่อยเซลลูโลสให้กลายเป็นน้ำตาลก่อน ขั้นตอนจึงมีความคล้ายคลึงกับการผลิตในลักษณะจำพวกแป้ง 
เพียงแต่วัตถุดิบจำพวกเซลลูโลสยังเป็นวัตถุดิบที่อยู่ระหว่างการวิจัยและพัฒนาเชิงการค้า

องค์การสุรา เป็นหนึ่งในหน่วยงานที่ขับเคลื่อนและพัฒนางานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการผลิตเอทานอลจากเส้นใยเซลลูโลส ซึ่งจะกลายเป็นทางเลือกใหม่แก่ประเทศไทย โดยเฉพาะภาคการเกษตรซึ่งจะได้รับประโยชน์จากการนำของเหลือทิ้งจากการทำเกษตรมาใช้ใหม่ สร้างมูลค่าให้กับวัสดุเหลือทิ้ง เป็นวัตถุดิบที่มีคุณค่าต่ออุตสาหกรรมเชื้อเพลิงในอนาคต ช่วยลดต้นทุนการผลิต ตลอดจนลดการนำเข้าพลังงานจากต่างประเทศ

อย่างไรก็ตาม การแปลงคุณสมบัติจากเซลลูโลสเป็นเอทานอลยังมีข้อจำกัดในเรื่องของค่าใช้จ่ายที่สูง การวิจัยและพัฒนากระบวนการผลิตเอาทานอลจากเส้นใยเซลลูโลสจึงเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพและลดต้นทุนการใช้ส่วนผสมต่าง ๆ เพื่อให้ต้นทุนการผลิตลดลง และหากในอนาคตสามารถลดค่าใช้จ่ายจากกระบวนการผลิตได้ การนำวัตถุดิบที่หาได้ง่ายจากของเหลือภาคการเกษตรจะกลายเป็นวัตถุดิบทางเลือกที่สำคัญต่ออุตสาหกรรมเชื้อเพลิงอย่างยั่งยืนในอนาคต ซึ่งเป็นแนวทางที่องค์การสุราผลักดันและอยู่ระหว่างการพัฒนาอย่างต่อเนื่องจนถึงปัจุบัน
 
เอทานอลกับเป้าหมายการพัฒนาเชื้อเพลิงอากาศยานเพื่อสิ่งแวดล้อมและความยั่งยืน

ท่ามกลางกระแสการตื่นตัวของการรักษาสิ่งแวดล้อม อันเนื่องมาจากภาวะโลกร้อนที่ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศในหลายพื้นที่ทั่วโลก ส่งผลให้หน่วยงานและองค์กรต่างให้ความสำคัญต่อการดำเนินงานเพื่อลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

เอทานอลที่ผลิตโดยกระบวนการทางชีวเคมีจัดเป็นเชื้อเพลิงที่ไร้มลพิษ เนื่องจากมีการเผาไหม้ที่สมบูรณ์กว่าเชื้อเพลิงทั่วไป  อีกทั้งยังใช้วัตถุดิบการผลิตจากพืชผลทางการเกษตร ทำให้เชื้อเพลิงจากเอทานอลเป็นพลังงานสะอาดที่เหมาะสมต่อการนำไปใช้ในยานยนต์ต่าง ๆ รวมถึงการพัฒนาและทดลองเพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องบินเช่นกัน

เชื้อเพลิงที่ใช้ในอากาศโดยทั่วไปจะเป็นน้ำมันเชื้อเพลิงฟอสซิล 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 การใช้น้ำมันเชื้อเพลิงอากาศยานชีวภาพจะเป็นหนึ่งในเป้าหมายที่หน่วยงานภาครัฐสนับสนุนผลักดันให้เกิดขึ้น ภายใต้ความร่วมมือของภาคส่วนต่าง ๆ จึงเกิดเป็นโครงการด้านการวิจัยและพัฒนากระบวนการผลิตอย่างต่อเนื่อง เพื่อให้การผลิต Biojet Fuels ในอนาคตของไทยมีต้นทุน และราคาที่ลดลง
 
องค์การสุรา มีแผนและนโยบายขับเคลื่อนการพัฒนาเอทานอลเพื่อความยั่งยืนเพื่อรองรับอุตสาหกรรมการบินที่จะเกิดขึ้นในอนาคต โดยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ พร้อมมุ่งเน้นการขับเคลื่อนอุตสาหกรรมที่ตอบโจทย์เป้าหมายการพัฒนาที่ยั่งยืน สอดคล้องโมเดล BCG โดยการผลิตเอทานอลจากวัตถุดิบเหลือทิ้งภาคการเกษตร เป็นเป้าหมายแห่งอนาคต 

แม้วัตถุดิบที่ใช้จะแตกต่างกัน แต่แอลกอฮอล์ที่ได้จะมีคุณภาพไม่ต่างจากเดิม ซึ่งหากสามารถพัฒนาเพื่อนำไปใช้เชิงพาณิชย์ได้อย่างแพร่หลาย จะส่งผลไปถึงการพัฒนากระบวนการผลิตเชื้อเพลิงอากาศยานชีวภาพให้สามารถนำไปใช้ในการบินได้อย่างยั่งยืนต่อไป