ผู้เชี่ยวชาญในปัจจุบันยังคงถกเถียงกันถึงโอกาสของเชื้อเพลิงชีวภาพในอุตสาหกรรมการบิน ความคิดเห็นเกี่ยวกับเรื่องนี้แตกต่างกัน ในขณะที่เห็นได้ชัดว่าจนถึงตอนนี้มีการเมืองมากกว่าเศรษฐศาสตร์ในประเด็นเรื่องเชื้อเพลิงชีวภาพ เชื้อเพลิงชีวภาพมีความสำคัญต่อสิ่งแวดล้อมเป็นหลักและโครงการต่างๆ ที่มุ่งลดปริมาณการปล่อย CO2 ที่เป็นอันตรายสู่ชั้นบรรยากาศ นอกจากนี้ เชื้อเพลิงดังกล่าวอาจมีอันตรายมากกว่าดี
เรารู้อะไรเกี่ยวกับเชื้อเพลิงชีวภาพ?
ทุกวันนี้ เชื้อเพลิงชีวภาพดูเหมือนจะเป็นสิ่งใหม่และพิเศษ แต่ในความเป็นจริง เชื้อเพลิงเหล่านี้รายล้อมเราอยู่เสมอ ตัวอย่างที่ง่ายที่สุดที่ชาวรัสเซียทุกคนอาจเคยเจอคือฟืน ซึ่งเป็นหนึ่งในเชื้อเพลิงชีวภาพที่เป็นของแข็งที่เก่าแก่ที่สุด หากเราให้ลักษณะทั่วไปของเชื้อเพลิงชีวภาพ เราสามารถสังเกตได้ว่านี่คือเชื้อเพลิงที่ผลิตจากวัตถุดิบที่มาจากพืชหรือสัตว์ จากผลิตภัณฑ์จากกิจกรรมที่สำคัญของสิ่งมีชีวิตหรือของเสียจากอุตสาหกรรมอินทรีย์
ประวัติศาสตร์ที่แท้จริงของเชื้อเพลิงชีวภาพได้รับการพัฒนาอย่างแข็งขันในปี 1970 เมื่อสหรัฐอเมริกาผ่านกฎหมายของรัฐบาลกลางที่ควบคุมมลพิษทางอากาศในระดับชาติเรียกว่าพระราชบัญญัติอากาศบริสุทธิ์ กฎหมายนี้ถูกนำมาใช้เพื่อจุดประสงค์ที่ค่อนข้างเข้าใจได้ เพื่อลดการปล่อยมลพิษสู่ชั้นบรรยากาศของยานพาหนะต่างๆ ให้ได้มากที่สุด ตั้งแต่รถยนต์ รถไฟ ไปจนถึงเครื่องบิน ปัจจุบัน มีบริษัทหลายสิบแห่งในตลาดที่มีส่วนร่วมในการพัฒนาและการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ และส่วนใหญ่ยังคงตั้งอยู่ในสหรัฐอเมริกา
วันนี้มีเชื้อเพลิงชีวภาพสองประเภทหลัก เชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นแรก ได้แก่ เชื้อเพลิงพืช ซึ่งสกัดจากพืชผลทางการเกษตรทั่วไปที่มีไขมัน น้ำตาล และแป้งสูง แป้งและน้ำตาลจากพืชผลจะถูกแปลงเป็นเอทานอลและไขมันเป็นไบโอดีเซล พืชผลที่ใช้กันมากที่สุดสำหรับเชื้อเพลิงชีวภาพ ได้แก่ ข้าวสาลี เรพซีด และข้าวโพด
เชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นที่สองคือเชื้อเพลิงชีวภาพทางอุตสาหกรรม ซึ่งได้มาจากเศษไม้หรือเศษพืช ของเสียจากอุตสาหกรรมอาหาร ของเสียจากก๊าซอุตสาหกรรม เป็นต้น การผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพดังกล่าวมีต้นทุนต่ำกว่าพืชผลรุ่นแรก
สาหร่ายสามารถกลายเป็นวัตถุดิบอีกประเภทหนึ่งสำหรับเชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นที่สาม นี่เป็นทิศทางที่สดใสสำหรับการพัฒนาอุตสาหกรรมนี้ การผลิตของพวกเขาไม่ต้องการทรัพยากรที่ดินที่หายาก ในขณะที่สาหร่ายมีอัตราการสืบพันธุ์สูงและความเข้มข้นของสารชีวมวล สิ่งสำคัญคือสามารถปลูกในน้ำที่มีมลพิษและเค็มได้
จนถึงปัจจุบัน เชื้อเพลิงชีวภาพสำหรับการขนส่งส่วนใหญ่ของโลกเป็นเชื้อเพลิงรุ่นแรกซึ่งผลิตจากวัตถุดิบจากพืช แต่ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การลงทุนในอุตสาหกรรมนี้ลดลง เชื้อเพลิงและการผลิตนี้มีข้อเสียหลายประการ หนึ่งในนั้นคือบ่อนทำลายความมั่นคงด้านอาหาร ในโลกที่ปัญหาความหิวโหยยังไม่ได้รับการแก้ไข นักการเมืองและนักเคลื่อนไหวหลายคนมองว่าไม่สมควรที่จะเปลี่ยนผลิตภัณฑ์ทางการเกษตรเป็นเชื้อเพลิง
ผู้เชี่ยวชาญเชื่อว่าการใช้เชื้อเพลิงชีวภาพดังกล่าวเป็นอันตรายต่อสภาพอากาศมากกว่าผลดี ด้วยการลดการปล่อยก๊าซจากการเผาเชื้อเพลิงฟอสซิล เรากำลังเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดินครั้งใหญ่ไปพร้อม ๆ กันความต้องการเชื้อเพลิงชีวภาพที่เพิ่มขึ้นทำให้ผู้ผลิตทางการเกษตรต้องลดพื้นที่สำหรับพืชอาหาร สิ่งนี้ขัดแย้งกับโครงการความมั่นคงด้านอาหารในหลายประเทศ
การผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพจากวัตถุดิบทางการเกษตรมีผลกระทบทางอ้อมต่อการผลิตอาหาร ความหลากหลายของพืชที่ปลูก ราคาอาหาร และพื้นที่การเกษตรที่ใช้ ในโลกที่ตามการคาดการณ์อาจมีคนหิวโหย 1.2 พันล้านคนภายในปี 2568 ใช้ข้าวสาลี 2.8 ตันเพื่อผลิตเอทานอล 952 ลิตรหรือข้าวโพด 5 ตันเพื่อผลิตเอทานอล 2,000 ลิตรดูเหมือนจะไม่สมเหตุสมผลที่สุดและ การตัดสินใจทางจริยธรรม
เชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นที่สองดูมีความหวังมากขึ้น ซึ่งไม่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม ไม่กีดกันมนุษย์จากอาหาร และช่วยแก้ปัญหาเรื่องขยะ ผู้เชี่ยวชาญเชื่อว่าเชื้อเพลิงชีวภาพดังกล่าวซึ่งทำจากก๊าซอุตสาหกรรมและเศษไม้มีแนวโน้มสูง รวมทั้งในรัสเซีย ในประเทศของเรา มีเพียงขยะของอุตสาหกรรมป่าไม้เท่านั้นที่ประมาณปีละ 35 ล้านลูกบาศก์เมตร และในแง่ของปริมาณการตัดไม้ เราเป็นอันดับสองรองจากสหรัฐอเมริกาเท่านั้น
มุมมองเชื้อเพลิงชีวภาพการบิน
การบินและภาคการขนส่งทางอากาศทั้งหมดสามารถระบุได้ว่าเป็นตัวขับเคลื่อนการเติบโตที่เป็นไปได้สำหรับเชื้อเพลิงชีวภาพ การบินคิดเป็นประมาณ 10 เปอร์เซ็นต์ของเชื้อเพลิงทั้งหมดที่ใช้ไปทั่วโลก ซึ่งค่อนข้างมาก อย่างไรก็ตาม แนวโน้มของเชื้อเพลิงชีวภาพในการบินยังไม่ชัดเจนนัก เชื้อเพลิงชีวภาพทดแทนน้ำมันที่ใช้ในการผลิตน้ำมันก๊าดสำหรับการบินนั้นมีข้อดีและข้อเสีย
อย่างไรก็ตาม สิ่งสำคัญที่ต้องจำไว้คือ เชื้อเพลิงชีวภาพมีล็อบบี้ที่น่าประทับใจในการบิน ประการแรก ในระดับองค์กร ซึ่งรวมถึงสมาคมขนส่งทางอากาศระหว่างประเทศและองค์การการบินพลเรือนระหว่างประเทศ (ICAO) องค์กรเหล่านี้กำลังวิ่งเต้นเพื่อตัวเชื้อเพลิงชีวภาพและมาตรฐานสำหรับการใช้งานในการเดินทางทางอากาศ
นอกจากนี้ สายการบินเองยังเห็นข้อดีบางประการในการใช้เชื้อเพลิงชีวภาพ ประการแรก พวกเขารักษาความสัมพันธ์ที่ดีกับ ICAO และองค์กรภาคประชาสังคม ประการที่สอง ทำให้การขนส่งเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น หัวข้อของนิเวศวิทยาเป็นที่นิยมอย่างมากในปัจจุบัน บางคนอาจพูดว่า "HYIP" และเป็นแพลตฟอร์มการประชาสัมพันธ์ที่ดีมากสำหรับสายการบิน ประการที่สาม เชื้อเพลิงชีวภาพมีประโยชน์ทางเศรษฐกิจในการลดความเสี่ยงจากความผันผวนของราคาน้ำมัน
ในขณะเดียวกัน เศรษฐกิจในเรื่องเชื้อเพลิงชีวภาพก็มีทั้งข้อดีและข้อเสีย อันดับแรก ให้พิจารณาข้อดีที่สายการบินชื่นชอบ ตลาดเชื้อเพลิงชีวภาพในปัจจุบันเป็นแบบที่ไม่ต้องสั่งโดยแพทย์ เชื้อเพลิงดังกล่าวสร้างต้นทุนที่มั่นคงและเข้าใจได้ ในทางกลับกัน เชื้อเพลิงคลาสสิกที่ได้จากกระบวนการกลั่นน้ำมันเป็นสินค้าแลกเปลี่ยน ซึ่งต้นทุนนั้นขึ้นอยู่กับราคาในการแลกเปลี่ยนโดยตรง ความผันผวนของราคาน้ำมันยังคงดำเนินต่อไป และทุกคนก็สังเกตเห็นสิ่งนี้ แม้กระทั่งผู้คนที่อยู่ห่างไกลจากบริเวณนี้
ทีนี้มาพูดถึงข้อเสียทางเศรษฐกิจกัน การผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพไม่ถูก Jay D. Keesling ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเคมีและวิศวกรรมชีวภาพแห่ง University of California, Berkeley ซึ่งเป็นประธานเจ้าหน้าที่บริหารของ Joint Institute for Bioenergy กล่าวกับ Global Energy ว่าการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพเพื่อการบินจำนวนมากในปัจจุบันมีความคุ้มทุนน้อยกว่า ผลิตเชื้อเพลิงอากาศยาน น้ำมันก๊าดจากน้ำมัน
เขาตั้งข้อสังเกต:
“เชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์เจ็ทสมัยใหม่ซึ่งทำจากน้ำมันนั้นมีราคาถูกมาก หากประเทศต่างๆ ทั่วโลกกำหนดกฎเกณฑ์ที่กำหนดให้ใช้เชื้อเพลิงที่เป็นกลางคาร์บอนหรือแนะนำภาษีคาร์บอนสำหรับน้ำมันก๊าดสำหรับการบิน สิ่งนี้สามารถกระตุ้นผู้ผลิตเชื้อเพลิงที่ทำปฏิกิริยาทางชีวภาพได้ เรารู้ว่าสามารถผลิตเชื้อเพลิงดังกล่าวได้ แต่ปัญหาหลักในปัจจุบันคือเศรษฐกิจ"
Dmitry Los ซึ่งเป็นผู้อำนวยการสถาบัน Timiryazev Institute of Plant Physiology (IPR RAS) เห็นด้วยกับเพื่อนร่วมงานในต่างประเทศของเขา ต้นทุนเชื้อเพลิงชีวภาพสำหรับการบินยังสูงมาก การผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพในทุกวันนี้เป็นเจตจำนงทางการเมืองมากกว่าปรากฏการณ์ทางเศรษฐกิจ ผู้เชี่ยวชาญระบุว่าน้ำมันก๊าดสำหรับการบินได้รับการทำให้บริสุทธิ์แล้วและปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศของโลกเพียงเล็กน้อย ตรงกันข้ามกับโรงไฟฟ้าถ่านหินซึ่งยังเพียงพออยู่ทั่วโลก
ทั้ง Dmitry Los และ Jay D. Kisling เชื่อว่าสิ่งที่มีแนวโน้มมากที่สุดคือการใช้เชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นที่สองและสาม การผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพจากสาหร่าย (จุลินทรีย์ธรรมชาติ) และในอนาคต จุลินทรีย์ที่ดัดแปลงพันธุกรรมดูเหมือนจะมีประสิทธิภาพมากกว่า แนวทางนี้มีฐานทรัพยากรขนาดใหญ่และแก้ปัญหาการขาดแคลนที่ดินเพื่อเกษตรกรรมและทรัพยากรชลประทาน
นอกจากนี้ การผลิตดังกล่าวจะเป็นเทคโนโลยีวงปิดที่สามารถขยายพันธุ์ได้เองอย่างไม่มีกำหนด อย่างน้อยตราบใดที่ดวงอาทิตย์ส่องแสงเหนือโลกของเราและกระบวนการสังเคราะห์แสงก็เกิดขึ้น ในทางกลับกัน คิสลิงกล่าวเสริมว่า ปัญหาการขาดทรัพยากรในท้ายที่สุดสามารถแก้ไขได้ด้วยการใช้ขยะอินทรีย์อย่างแพร่หลายในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ
การใช้เชื้อเพลิงชีวภาพในการบิน
ทุกวันนี้ การใช้เชื้อเพลิงชีวภาพในการบินกำลังถูกผลักดันในระดับการเมือง ตัวอย่างเช่น ในสหภาพยุโรป การบินคิดเป็น 3 เปอร์เซ็นต์ของการปล่อยก๊าซเรือนกระจก การใช้เชื้อเพลิงชีวภาพ สมาคมขนส่งทางอากาศระหว่างประเทศคาดว่าจะลดปริมาณการปล่อยมลพิษสู่ชั้นบรรยากาศลงครึ่งหนึ่งภายในปี 2593 (เทียบกับปี 2548)
ปัญหาคือว่าการปล่อยทั้งหมดเหล่านี้เกิดขึ้นในชั้นที่ละเอียดอ่อนที่สุดของชั้นโทรโพสเฟียร์ของโลก การเติบโตของการเดินทางทางอากาศ 5% ต่อปีอาจนำไปสู่ส่วนแบ่งการปล่อย CO2 ทั่วโลกจากการบินที่ไม่เปลี่ยนแปลงเป็น 3% ภายในปี 2050 (ปัจจุบันคิดเป็น 2% ของการปล่อยมลพิษทั่วโลก) …
สำหรับชั้นบรรยากาศของโลกของเรานั้น การเพิ่มขึ้นนั้นมีมากอยู่แล้ว เมื่อคำนึงถึงปัญหาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศโลก มนุษยชาติจำเป็นต้องลดปริมาณการปล่อยมลพิษที่เป็นอันตรายและทำงานเพื่อปรับปรุงความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมของเครื่องยนต์อากาศยาน นี่เป็นสิ่งสำคัญหากเราต้องการจำกัดผลกระทบต่อภาวะโลกร้อนที่ 1.5 องศาเซลเซียส เมื่อเทียบกับระดับการพัฒนาก่อนยุคอุตสาหกรรม
จนถึงปัจจุบัน การเปลี่ยนน้ำมันก๊าดสำหรับเครื่องบินด้วยเชื้อเพลิงชีวภาพได้ดำเนินการทีละน้อยโดยผสมเชื้อเพลิงทั้งสองประเภทในสัดส่วน 10-20 เปอร์เซ็นต์ของเชื้อเพลิงชีวภาพต่อน้ำมันก๊าด แม้จะมีปริมาณดังกล่าว แต่ก็ช่วยลดการปล่อยมลพิษสู่ชั้นบรรยากาศได้อย่างเป็นรูปธรรม
ประสบการณ์การใช้เชื้อเพลิงชีวภาพในการบินครั้งแรกเกิดขึ้นตั้งแต่ปี 2551 จากนั้นสายการบินเวอร์จิน แอตแลนติกก็ทำการบิน โดยผสมเชื้อเพลิงชีวภาพ 20 เปอร์เซ็นต์กับน้ำมันก๊าดสำหรับการบินทั่วไป ตั้งแต่นั้นมา เทคโนโลยีนี้ได้รับการทดสอบโดยสายการบินต่างๆ รวมถึงสายการบินรายใหญ่อย่าง KLM ความสำเร็จที่โดดเด่นที่สุดคือสายการบินไห่หนาน ซึ่งบินจากจีนไปยังสหรัฐอเมริกาในปี 2560 โดยใช้ส่วนผสมที่เติมน้ำมันพืชใช้แล้วเป็นเชื้อเพลิง
กองทัพอากาศก็สนใจเทคโนโลยีเช่นกัน ตัวอย่างเช่น ในอินเดีย เครื่องบินขนส่งทางทหารของ An-32 ได้รับการรับรองให้บินด้วยเชื้อเพลิงชีวภาพ โดยปกติแล้ว เครื่องยนต์ของเครื่องบินรุ่นนี้จะใช้ส่วนผสม โดยร้อยละ 10 เป็นส่วนประกอบทางชีวภาพ ภายในปี 2024 กองทัพอากาศอินเดียคาดว่าจะลดการใช้น้ำมันก๊าดสำหรับการบินทั่วไปลง 4 พันล้านดอลลาร์ ทำให้เปลี่ยนไปใช้เชื้อเพลิงชีวภาพในวงกว้าง
ภายในปี 2030 บริษัทการบินและอวกาศโบอิ้งวางแผนที่จะผลิตเครื่องบินที่สามารถผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพได้ 100% ในเที่ยวบินปกติ อย่างน้อย แผนดังกล่าวก็ถูกเปล่งออกมาโดยผู้ผลิตเครื่องบินในปัจจุบันในขณะเดียวกัน เชื้อเพลิงชีวภาพยังห่างไกลจากวิธีเดียวที่จะลดการปล่อยมลพิษสู่ชั้นบรรยากาศ
ทิศทางที่สดใสอาจเป็นการสร้างเครื่องบินที่มีเครื่องยนต์ไฮบริดหรือไฟฟ้าทั้งหมด นี่เป็นโอกาสที่แท้จริงที่จะทำให้การบินไม่ใช่แค่คาร์บอนที่เป็นกลางแต่ยังเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมอีกด้วย เหลือเพียงการรอการปรากฏตัวของแบตเตอรี่เก็บที่มีประสิทธิภาพซึ่งออกซิไดซ์โดยออกซิเจนในบรรยากาศ