พลังงานขยะ

เทคโนโลยีย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน

การใช้กระบวนการย่อยสลาย แบบไม่ใช้ออกซิเจนในการจัดการขยะมูลฝอยชุมชน โดยทั่วไปสามารถแบ่งการทำงานออกเป็น 3 ขั้นตอน ประกอบด้วย

1. การบำบัดขั้นต้น (Pre-treatment/Front-end Treatment) ซึ่งประกอบด้วยการคัดแยก (Sorting) ขยะมูลฝอยอินทรีย์จากขยะมูลฝอยรวม หรือการคัดแยกสิ่งปะปนออกจากขยะมูลฝอยอินทรีย์ และลดขนาด (Size Reduction) ของขยะมูลฝอยอินทรีย์ให้เหมาะสมสำหรับการย่อยสลาย และเพื่อให้เกิดความสม่ำเสมอ (Homogeneity) ของสารอินทรีย์ที่จะป้อนเข้าสู่ระบบ (Feed Substrate) รวมทั้งเพื่อป้องกันความเสียหายที่จะเกิดขึ้นกับระบบ ซึ่งโดยทั่วไประบบบำบัดขั้นต้นสำหรับเทคโนโลยีย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 แบบ คือ (1) Dry Separation Process ซึ่งมักจะใช้ Rotary Screen เป็นอุปกรณ์สำคัญในการคัดแยกขยะมูลฝอยอินทรีย์ และใช้ Shredder ในการบดย่อยขยะมูลฝอยอินทรีย์ให้มีขนาดเหมาะสำหรับการย่อยสลาย (2) Wet Separation Process จะใช้หลักการคัดแยกสิ่งปะปนออกจากขยะมูลฝอยอินทรีย์โดยวิธีการจม-ลอย (Sink-Float Separation) ซึ่งส่วนใหญ่จะมีอุปกรณ์สำคัญที่เรียกว่า Pulper ทำหน้าที่ในการคัดแยกและบดย่อยขยะมูลฝอยอินทรีย์          
2. การย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน (Anaerobic Digestion) ซึ่งเป็นขั้นตอนการผลิตก๊าซชีวภาพจากขยะมูลฝอยอินทรีย์สำหรับนำไปใช้เป็น พลังงาน และเพื่อทำให้ขยะมูลฝอยอินทรีย์ถูกย่อยสลายเปลี่ยนเป็นอินทรียวัตถุที่มี ความคงตัว ไม่มีกลิ่นเหม็น ปราศจากเชื้อโรคและเมล็ดวัชพืช โดยอาศัยการทำงานของจุลินทรีย์ในสภาพที่ไร้ออกซิเจน ซึ่งขั้นตอนการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนนี้สามารถแบ่งออกได้ 2 ประเภทหลักๆ คือ Dry Digestion Process และ Wet Digestion Process ซึ่งมีการควบคุมการป้อนสารอินทรีย์เข้าสู่ระบบให้ปริมาณของแข็งทั้งหมด (Total Solid Content) ให้เป็นประมาณร้อยละ 20-40 และน้อยกว่าร้อยละ 20 ตามลำดับ

3. การบำบัดขั้นหลัง (Post-treatment) ซึ่งส่วนใหญ่จะเป็นขั้นตอนการจัดการกากตะกอนจากการย่อยสลายแบบไม่ใช้ ออกซิเจนให้มีความคงตัวมากขึ้น เช่น การนำไปหมักโดยใช้ระบบหมักปุ๋ยแบบใช้อากาศ รวมทั้งการคัดแยกเอาสิ่งปะปนต่างๆ เช่น เศษพลาสติกและเศษโลหะออกจาก Compost โดยใช้ตะแกรงร่อน ตลอดจนการปรับปรุงคุณภาพของ Compost ให้เหมาะสมกับการนำไปใช้ประโยชน์ในการเพาะปลูกพืช เช่น การอบเพื่อฆ่าเชื้อโรคและลดความชื้น เป็นต้น

พลังงานที่ผลิตได้จากเทคโนโลยี ย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน

โดยทั่วไปการใช้เทคโนโลยีย่อยสลายแบบไม่ ใช้ออกซิเจนในการบำบัดขยะมูลฝอย อินทรีย์ 1 ตัน จะได้ก๊าซชีวภาพประมาณ 100-200 ลูกบาศก์เมตร ก๊าซชีวภาพที่ได้จะมีมีเทนเป็นองค์ประกอบประมาณร้อยละ 55-70 และมีค่าความร้อนประมาณ 20-25 เมกะจูลต่อลูกบาศก์เมตร ซึ่งพลังงานประมาณร้อยละ 20-40 ของพลังงานของก๊าซชีวภาพที่ผลิตได้ จะถูกนำมาใช้ในระบบทั้งในรูปของพลังงานไฟฟ้าและพลังงานความร้อน และจะมีพลังงานไฟฟ้าส่วนที่เหลือประมาณ 75-150 กิโลวัตต์-ชั่วโมงต่อตันขยะ ที่สามารถส่งออกไปจำหน่ายได้

จุดเด่นของเทคโนโลยีย่อยสลาย แบบไม่ใช้ออกซิเจน

1. ทางด้านสิ่งแวดล้อมและการจัดการของเสีย
- เป็นเทคโนโลยีการบำบัดขยะมูลฝอยที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
- สามารถแก้ปัญหากลิ่นเหม็น สัตว์พาหะนำโรคที่เกิดจากการกำจัดขยะมูลฝอยที่ไม่ถูกหลักวิชาการ
- เป็นการหมุนเวียนขยะมูลฝอย อินทรีย์กลับมาใช้ใหม่ในรูปของสารปรับสภาพดิน
- ลดการใช้พื้นที่ในการกำจัดขยะมูลฝอย เมื่อเทียบกับระบบฝังกลบแบบถูกหลักสุขาภิบาล และระบบหมักปุ๋ยแบบใช้อากาศแบบดั้งเดิม (Conventional Anaerobic Composting)
- สามารถใช้บำบัดขยะมูลฝอยอินทรีย์ในที่ซึ่งการฝังกลบขยะมูลฝอยอินทรีย์ใน พื้นที่ฝังกลบแบบถูกหลักสุขาภิบาลไม่เป็นที่ยอมรับ
- สามารถลดปริมาณขยะมูลฝอยที่จะต้องกำจัดในขั้น ตอนสุดท้าย
- สามารถหมักร่วมกับของเสียอินทรีย์ประเภทอื่น (Co-digestion) เช่น เศษวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตร มูลสัตว์ต่างๆ และของเสียจากโรงงานอุตสาหกรรม
2. ทางด้านพลังงาน
- เป็นเทคโนโลยีในการบำบัดขยะมูลฝอยซึ่งสามารถให้พลังงานสุทธิ (Net Energy Producer)
- มีศักยภาพในการผลิตพลังงานจาก ”ขยะเปียก” ซึ่งไม่เหมาะสมสำหรับการเผาเพื่อผลิตพลังงาน มีศักยภาพที่จะได้รับผลตอบแทนทางการเงินและเศรษฐศาสตร์สูง โดยเฉพาะเมื่อพลังงานชนิดอื่นมีราคาสูง และรัฐมีมาตรการส่งเสริมการผลิตพลังงานจากก๊าซชีวภาค

การใช้เทคโนโลยีย่อยสลายแบบไม่ ใช้ออกซิเจนในการบำบัดและผลิตพลังงานจากขยะมูลฝอยในประเทศไทย

ปัจจุบันในประเทศไทยได้เริ่มมีการนำเทคโนโลยีย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน มา ใช้ในการบำบัดและผลิตพลังงานจากขยะมูลฝอยชุมชน เช่น โครงการผลิตปุ๋ยอินทรีย์และพลังงานจังหวัดระยอง ของเทศบาลนครระยอง และโครงการศูนย์กำจัดขยะมูลฝอยรวม จังหวัดชลบุรี ขององค์การบริหารส่วนจังหวัดชลบุรี

เทคโนโลยีการผลิตก๊าซเชื้อเพลิงจากขยะ

กระบวนการผลิตก๊าซเชื้อ เพลิงจากขยะ (MSW Gasification) เป็นกระบวนการทำให้ขยะเป็นก๊าซโดยการทำปฏิกิริยาสันดาปแบบไม่สมบูรณ์ (partial combustion) กล่าวคือสารอินทรีย์ในขยะจะทำปฏิกิริยากับอากาศหรือออกซิเจนปริมาณจำกัด ทำให้เกิดก๊าซซึ่งมีองค์ประกอบหลัก ได้แก่ คาร์บอนมอนอกไซด์ ไฮโดรเจนและมีเทน เรียกว่า producer gas ในกรณีที่ใช้อากาศเป็นก๊าซทำปฏิกิริยา ก๊าซเชื้อเพลิงที่ได้จะมีค่าความร้อนต่ำประมาณ 3 – 5 MJ/Nm3 แต่ถ้าใช้ออกซิเจนเป็นก๊าซทำปฏิกิริยา ก๊าซเชื้อเพลิงที่ได้จะมีค่าความร้อนสูงกว่าคือ ประมาณ 15 – 20  MJ/Nm3

กระบวนการผลิตก๊าซเชื้อเพลิง

กระบวนการผลิตก๊าซเชื้อ เพลิงจากเชื้อเพลิงแข็งประกอบไปด้วยกระบวนการสลายตัว (decomposition) และกระบวนการกลั่นสลาย (devolatilization) ของโมเลกุลสารอินทรีย์ในขยะ ที่อุณหภูมิสูงประมาณ 1,200 – 1,400 ºC ในบรรยากาศที่ควบคุมปริมาณออกซิเจน เพื่อผลิตสารระเหยและถ่านชาร์   ในขั้นตอนของกระบวนการกลั่นสลายหรือที่เรียกว่าไพโรไลซิส (pyrolysis) ขยะจะสลายตัวด้วยความร้อนเกิดเป็นสารระเหยเช่น มีเทน และส่วนที่เหลือยังคงสภาพของแข็งอยู่เรียกว่า ถ่านชาร์ สารระเหยจะทำปฏิกิริยาสันดาปแบบไม่สมบูรณ์ต่อที่อุณหภูมิสูงหรือปฏิกิริยา ทุติยภูมิ (secondary reaction) ในขณะที่ถ่านชาร์จะถูกก๊าซซิฟายต่อโดยอากาศ ออกซิเจน หรือไอน้ำ ได้เป็นก๊าซเชื้อเพลิง

ปฏิกิริยาที่กล่าวมาทั้งหมดนี้จะ เป็นตัวกำหนดองค์ประกอบของก๊าซเชื้อเพลิง  ซึ่งปัจจัยหลักที่จะกำหนดการเกิดปฏิกิริยาดังกล่าวคืออุณหภูมิภายในเครื่อง ปฏิกรณ์  เช่น ถ้า residence time ในบริเวณ hot zone ของเครื่องปฏิกรณ์น้อยเกินไป หรืออุณหภูมิต่ำเกินไป จะทำให้โมเลกุลขนาดกลางไม่เกิดการสันดาปและจะหลุดออกไปเกิดการควบแน่นที่ บริเวณ reduction zone เป็นน้ำมันทาร์

รูปแบบการใช้งานก๊าซเชื้อเพลิง (เช่น ให้ความร้อนโดยตรง ผลิตไฟฟ้า หรือใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับพาหนะ) จะเป็นตัวกำหนดองค์ประกอบของก๊าซเชื้อเพลิง การกำจัดปริมาณของน้ำมันทาร์และฝุ่นละอองในก๊าซเชื้อเพลิง ปัจจัยที่กำหนดสัดส่วนองค์ประกอบของก๊าซเชื้อเพลิงคือ ชนิดของเครื่องปฏิกรณ์ สภาวะความดันและอุณหภูมิ และคุณลักษณะของขยะ คุณลักษณะของขยะจะเป็นปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อพฤติกรรมทางด้านเคมีความร้อนของ เครื่องปฏิกรณ์ในแง่ของประสิทธิภาพของระบบและคุณภาพของก๊าซเชื้อเพลิงที่ ได้  ก๊าซเชื้อเพลิงที่ได้สามารถนำไปใช้กับเครื่องยนต์สันดาปภายใน  การเผาในกังหันก๊าซ หรือหม้อไอน้ำ

การแปรรูปขยะมูลฝอยไปเป็นพลังงานความร้อน โดยใช้เตาเผา

       Incineration คือ การเผาขยะในเตาที่ได้มีการออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อให้เข้ากับลักษณะสมบัติของ ขยะ คือมีอัตราความชื้นสูง และมีค่าความร้อนที่แปรผันได้  การเผาไหม้จะต้องมีการควบคุมที่ดีเพื่อจะป้องกันไม่ให้เกิดมลพิษและการรบกวน ต่อสิ่งแวดล้อม เช่น ก๊าซพิษ เขม่า กลิ่น เป็นต้น  ก๊าซซึ่งเกิดจากการเผาไหม้จะได้รับการกำจัดเขม่าและอนุภาคตามที่กฏหมายควบ คุม ก่อนที่จะส่งออกสู่บรรยากาศ  ขี้เถ้าซึ่งเหลือจากการเผาไหม้ ซึ่งมีปริมาตรประมาณ 10% และน้ำหนักประมาณ 25 ถึง 30% ของขยะที่ส่งเข้าเตาเผา จะถูกนำไปฝังกลบหรือใช้เป็นวัสดุปูพื้นสำหรับการสร้างถนน ส่วนขี้เถ้าที่มีส่วนประกอบของโลหะอาจถูกนำกลับมาใช้ใหม่ได้ นอกจากนั้นในบางพื้นที่ที่มีปริมาณขยะอยู่มาก สามารถที่จะนำพลังงานความร้อนที่ได้จากการเผาขยะมาใช้ในการผลิตไอน้ำ   หรือทำน้ำร้อน   หรือผลิตกระแสไฟฟ้าได้

เทคโนโลยีเตาเผาขยะมูลฝอย

หัวใจของโรงเผาขยะคือ ระบบการเผาไหม้ซึ่งสามารถ แบ่งได้ออกเป็นสองประเภทคือ ระบบการเผาไหม้มวล (Mass Burn System) ซึ่งหมายถึงการเผาทำลายขยะมูลฝอยในสภาพที่รับเข้ามาโดยไม่ต้องมีกระบวนการ จัดการเบื้องต้นก่อน และอีกประเภทหนึ่งคือ ระบบที่มีการจัดการเบื้องต้น (Burning of Preheated and Homogeneized Waste)

ระบบการเผาไหม้มวลเป็นการเผาไหม้ขยะมูล ฝอยที่มี องค์ประกอบที่หลากหลายโดยไม่ต้องมีการจัดการเบื้องต้นก่อน เทคโนโลยีนี้ปกติจะเป็นการเผาไหม้ในเตาเผาแบบตะกรับที่เคลื่อนที่ได้ (moving grate) ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่ใช้กันแพร่หลายและได้รับการทดสอบแล้ว มีสมรรถนะทางเทคนิคที่ยอมรับได้และสามารถรองรับการเผาทำลายขยะมูลฝอยที่มี องค์ประกอบและค่าความร้อนที่หลากหลาย ระบบที่ได้รับความนิยมรองลงมาคือระบบเตาเผาแบบหมุน (rotary kiln)

ระบบที่มีการจัดการขยะเบื้องต้น ก่อนทำการเผาต้องมีระบบเพื่อการลดขนาด การบดตัด และการคัดแยก หรือในบางครั้งอาจมีระบบการผลิตเชื้อเพลิงจากขยะ (Refuse-Derived Fuel : RDF) ซึ่งทำให้มีความยุ่งยากในการปฎิบัติงานมากขึ้น ดังนั้นระบบดังกล่าวจึงมีการใช้งานอยู่ในวงจำกัด

ระบบที่มีการจัดการขยะเบื้องต้นก่อนทำ การเผาในทาง ทฤษฎีอาจจัดให้เตาเผาแบบฟลูอิดไดซ์เบด (Fluidized Bed) จัดอยู่ในพวกเดียวกันด้วย อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีฟลูอิดไดซ์เบดจัดว่าเทคโนโลยีที่ใหม่อยู่และมีการใช้งานเพื่อการ เผาทำลายขยะมูลฝอยในวงจำกัด โดยทั่วไปใช้ในการกำจัดขยะมูลฝอยอุตสาหกรรม (มีตัวอย่างการใช้งานในประเทศญี่ปุ่น)

เตาเผาแบบ Moving Grate

เตาเผาขยะแบบการเผา ไหม้มวลเป็นระบบที่ใช้กันอย่าง แพร่หลาย ซึ่งประกอบด้วยตะกรับที่สามารถเคลื่อนที่ได้และมีการเผาไหม้อยู่บนตระกรับ นี้ โดยขณะเผาไหม้ ตะกรับจะเคลื่อนที่และลำเลียงขยะจากจุดเริ่มต้นถึงจุดสุดท้ายก้ามปูของ overhead crane จะทำหน้าที่จับขยะเพื่อป้อนลงไปในช่องป้อนก่อนที่จะหล่นเข้าไปในห้องเผาไหม้ ของเตาเผาด้วยแรงโน้มถ่วง เมื่อขยะมูลฝอยตกลงไปวางบนตะกรับแล้ว ความร้อนในเตาเผาจะทำให้ขยะแห้งก่อนที่จะเกิดการเผาไหม้ด้วยอุณหภูมิสูงกับ อากาศที่ใช้ในการเผาไหม้ ขี้เถ้า (รวมทั้งส่วนประกอบของขยะส่วนที่ไม่สามารถเผาไหม้ได้) จะหลุดออกจากตะกรับในลักษณะของ slag/bottom ash ผ่านหลุมถ่ายขี้เถ้า

ตะกรับจะทำหน้าที่เป็นเสมือนพื้นผิวด้าน ล่างของเตา การเคลื่อนที่ของตะกรับหากได้รับการออกแบบอย่างถูกต้องจะทำให้ขยะมีการขน ย้ายและผสมผสานกันอย่างมีประสิทธิภาพและทำให้อากาศที่ใช้ในการเผาไหม้สามารถ แทรกซึมไปทั่วถึงพื้นผิวของขยะ ตะกรับอาจถูกจัดแบ่งให้เป็นพื้นที่ย่อยเฉพาะซึ่งทำให้สามารถปรับปริมาณอากาศ เพื่อใช้ในการเผาไหม้ได้อย่างอิสระและทำให้สามารถเผาไหม้ได้แม้ขยะที่มีค่า ความร้อนต่ำ

ตะกรับที่ใช้กับระบบ เตาเผาขยะมีหลายแบบเช่น forward movement, backward movement, double movement, rocking และ roller เป็นต้น

ข้อได้เปรียบ ข้อเสียเปรียบ

1. ไม่ต้องการการคัดแยกหรือบดตัดขยะมูลฝอยก่อน
2. เป็นเทคโนโลยีที่มีใช้กันอย่างแพร่หลายและได้รับการทดสอบแล้วสำหรับการเผา ทำลายขยะมูลฝอยและมีสมรรถนะตรงตามวัตถุประสงค์
3. สามารถจัดการกับขยะมูลฝอยที่มีองค์ประกอบและค่าความร้อนที่เปลี่ยนแปลงตลอด เวลาได้เป็นอย่างดี
4. สามารถให้ค่าประสิทธิภาพเชิงความร้อนได้สูงถึง 85%
5. เตาเผาแต่ละเตาสามารถก่อสร้างให้มีความสามารถในการเผาทำลายได้ถึง 1,200 ตันต่อวัน (50 ตันต่อชั่วโมง) 1. เงินลงทุนและบำรุงรักษาค่อนข้างสูง

ผนังของห้องเผาไหม้ในเตาเผาขยะมักเป็นแบบบุด้วย อิฐทนไฟ (refractory wall) หรือแบบผนังน้ำ (water wall) สำหรับแบบหลังนี้ส่วนมากจะปฎิบัติงานโดยใช้อากาศส่วนเกินในปริมาณต่ำ ซึ่งช่วยให้ลดปริมาตรของห้องเผาไหม้และลดขนาดของอุปกรณ์ควบคุมมลพิษอากาศ
2.2 เตาเผาแบบหมุน (rotary kiln incinerator)

รูปที่ 3 ระบบเตาเผาแบบหมุน

ระบบเตาเผา แบบหมุนเป็นการเผาไหม้มวลของขยะมูลฝอยโดยใช้ห้องเผาไหม้ทรงกระบอกซึ่งสามารถ หมุนได้รอบแกนดังแสดงในรูปที่ 3 ขยะจะเคลื่อนตัวไปตามผนังของเตาเผาทรงกระบอกตามการหมุนของเตาเผาซึ่งทำมุม เอียงกับแนวระดับ

เตาเผาแบบหมุน ส่วนใหญ่จะเป็นแบบผนังอิฐทนไฟ แต่ก็มีบ้างที่เป็นแบบผนังน้ำ ทรงกระบอกอาจมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ 1 ถึง 5 เมตร และยาวตั้งแต่ 8 ถึง 20 เมตร ความสามารถในการเผาทำลายขยะมูลฝอยมีตั้งแต่ 2.4 ตันต่อวัน (0.1 ตันต่อชั่วโมง) จนถึงประมาณ 480 ตันต่อวัน (20 ตันต่อชั่วโมง)

อัตราส่วนอากาศส่วนเกินที่ใช้จะมี ปริมาณที่มากกว่าแบบที่ใช้กับเตาเผาแบบตะกรับและอาจจะมากกว่าที่ใช้กับเตา เผาแบบฟลูอิดไดซ์เบดด้วย สิ่งที่ตามมาก็คือ เตาเผาแบบหมุนจะมีประสิทธิภาพพลังงานที่ต่ำกว่าเล็กน้อย แต่ก็ยังคงมีค่ามากกว่าร้อยละ 80

เนื่องจากว่าเวลาที่ใช้ในการเผาไหม้ (retention time) ของก๊าซไอเสียค่อนข้างสั้นเกินไปสำหรับการทำปฎิกิริยาการเผาไหม้ในเตาเผาแบบ หมุน ดังนั้นเตาทรงกระบอกจึงมักมีส่วนต่อที่ทำเป็นห้องเผาไหม้หลัง (after-burning chamber) และมักรวมอยู่ในส่วนของหม้อน้ำด้วย

ข้อได้เปรียบ ข้อเสียเปรียบ
1. ไม่ต้องการการคัดแยกหรือบดตัดขยะมูลฝอยก่อน
2. สามารถให้ค่าประสิทธิภาพเชิงความร้อนได้สูงถึง 80%
3. สามารถจัดการกับขยะมูลฝอยที่มีองค์ประกอบและค่าความร้อนที่เปลี่ยนแปลงตลอด เวลาได้เป็นอย่างดี
1. เป็นเทคโนโลยีที่มีใช้ในการเผาทำลายขยะมูลฝอยค่อนข้างน้อย
2. เงินลงทุนและบำรุงรักษาค่อนข้างสูง
3. ความสามารถในการเผาทำลายสูงสุดต่อหนึ่งเตาประมาณ 480 ตันต่อวัน (20 ตันต่อชั่วโมง)
2.3 เตาเผาแบบฟลูอิดไดซ์เบด

เตาเผา แบบฟลูอิดไดซ์เบดทำงานโดยอาศัยหลักการที่อนุภาคของแข็งที่รวมตัวเป็น bed ในเตาเผาผสมเข้ากับขยะมูลฝอยที่ทำหน้าที่เป็นเชื้อเพลิงสำหรับการเผาไหม้ถูก ทำให้ลอยตัวขึ้นอันเนื่องมาจากอากาศที่เป่าเข้าด้านข้างทำให้มันมีพฤติกรรม เหมือนกับของไหล เตาเผาโดยทั่วไปจะมีรูปร่างเป็นทรงกระบอกตั้งและวัสดุที่ทำ bed มักทำมาจากทรายซิลิกา หินปูน หรือวัสดุเซรามิคส์ รูปที่ 4 แสดงระบบเตาเผาแบบฟลูอิดไดซ์เบด

รูปที่ 4 เตาเผาแบบฟลูอิดไดซ์เบด

การใช้งานเตาเผาแบบฟลูอิดไดซ์เบดอยู่ใน ขั้นเริ่มต้นเนื่องจากมีการพัฒนาเทคโนโลยีเตาเผาอยู่อย่างสม่ำเสมอ โดยเตาเผามีข้อได้เปรียบที่สามารถลดปริมาณสารอันตรายได้และมีประสิทธิภาพ เชิงความร้อนสูง สามารถใช้ได้กับเชื้อเพลิงหลากหลายประเภท

ข้อเสียเปรียบหลักของเตาเผาแบบนี้อยู่ ที่ต้องการ กระบวนการในการจัดการขยะมูลฝอยเบื้องต้นก่อนที่จะสามารถป้อนเข้าสู่เตาเผา ได้ เพื่อให้ขยะมูลฝอยมีขนาด ค่าความร้อน ปริมาณขี้เถ้าที่อยู่ข้างในและอื่นๆ ให้ตรงต่อข้อกำหนดในการปฎิบัติงานของเตาเผา และเนื่องจากขยะมูลฝอยมีลักษณะสมบัติที่หลากหลายจึงทำให้เกิดความยากลำบากใน การทำให้ได้เชื้อเพลิงที่ตรงตามความต้องการ

ข้อได้เปรียบ ข้อเสียเปรียบ
1. เงินลงทุนและค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาค่อนข้างต่ำเนื่องจากการออกแบบที่ ค่อนข้างง่าย
2. สามารถให้ค่าประสิทธิภาพเชิงความร้อนได้สูงถึง 90%
3. สามารถใช้ในการเผาทำลายเชื้อเพลิงที่หลากหลายประเภทและสามารถรองรับได้ทั้ง กากของแข็งและเหลวโดยเผาทำลายร่วมกันหรือแยกจากกัน 1. ณ ปัจจุบันยังจัดว่าเป็นเทคโนโลยีที่ยังต้องการการทดสอบอยู่สำหรับการเผาทำลาย ขยะมูลฝอยชุมชน
2. ค่อนข้างมีข้อจำกัดด้านขนาดและองค์ประกอบของขยะ โดยทั่วไปต้องมีการกระบวนการในการจัดการขยะก่อนส่งเข้าเตาเผา

3. การนำพลังงานกลับมาใช้ (Energy Recovery)
ประโยชน์หลักที่ได้รับจากการเผาไหม้ขยะมูลฝอยใน เตาเผาได้แก่การนำเอาพลังงานที่มีอยู่ในขยะมูลฝอยกลับมาใช้ประโยชน์ใหม่ โดยการเผาทำลายขยะมูลฝอยในเตาเผาสามารถลดปริมาณการปลดปล่อยก๊าซมีเทนจากหลุม ฝังกลบและสามารถใช้ทดแทนเชื้อเพลิงฟอสซิลได้ นอกจากนี้ยังเป็นการลดการปลดปล่อยก๊าซเรือนกระจกโดยรวมด้วย ก๊าซร้อนที่เกิดจากการเผาไหม้ในเตาเผาจะมีพลังงานที่เกิดจากการเผาไหม้อยู่ ในตัวด้วย มันจะถูกทำให้เย็นตัวลงในหม้อน้ำก่อนที่ไหลเข้าสู่อุปกรณ์ควบคุมมลพิษอากาศ ชนิดของหม้อน้ำที่ติดตั้งขึ้นอยู่กับว่าต้องการพลังงานในรูปของน้ำร้อนเพื่อ ใช้กับระบบน้ำร้อน หรือไอน้ำเพื่อใช้ในกระบวนการอุตสาหกรรม หรือเพื่อการผลิตกระแสไฟฟ้า
ประสิทธิภาพ เชิงความร้อนโดยรวมของโรงเผาขยะมูลฝอยชุมชนซึ่งรวมถึงระบบการผลิตพลังงาน ขึ้นอยู่กับพลังงานรูปสุดท้ายที่ต้องการใช้งาน การผลิตกระแสไฟฟ้าจะให้ประสิทธิภาพเชิงความร้อนที่ต่ำและจะให้ราคาขาย พลังงานที่สูง ในขณะที่การผลิตน้ำร้อนเพื่อใช้ในระบบเครือข่ายน้ำร้อนจะได้พลังงานที่มี ราคาขายพลังงานที่ไม่แพง แต่จะให้ประสิทธิภาพเชิงความร้อนที่สูงกว่าและความยุ่งยากรวมทั้งต้นทุนและ ความต้องการการติดตั้งด้านเทคนิคค่อนข้างต่ำกว่า
ตารางที่ 1 จะสรุปประสิทธิภาพที่ได้จากการนำพลังงานกลับมาใช้ใหม่สำหรับการใช้พลังงาน แต่ละประเภทเทียบกับความร้อนที่ใส่เข้าไป หากสมมติว่าทราบค่าความร้อนของขยะที่เข้าเผาจะทำให้สามารถประมาณประสิทธิภาพ เชิงความร้อนเพื่อนำมาประมาณปริมาณพลังงานที่สามารถนำกลับมาใช้ได้และรายรับ ที่เกิดจากการขายพลังงาน
ตารางที่ 1 สรุปประสิทธิภาพที่ได้จากการผลิตพลังงานในรูปแบบต่าง ๆ
การใช้พลังงาน พลังงานที่นำกลับมา ได้ ประสิทธิภาพโดยรวม
ความร้อนเท่านั้น ความร้อน 80% 80%
ไอน้ำเท่านั้น ไอน้ำ 80% 80%
กำลังเท่านั้น กำลัง 35% 35%
ไอน้ำและกำลังร่วม ไอน้ำ 0-75%
กำลัง 0-35% 35-75%
ความร้อนและกำลังร่วม ความร้อน 60-65%
กำลัง 20-25% 85%
แผนภูมิ  ภาพรวมการผลิตพลังงานจากการเผาขยะมูลฝอย

ขยะเชื้อเพลิง

        การใช้ขยะมูล ฝอยที่เก็บรวบรวมได้เพื่อการเผาไหม้ โดยตรงมักก่อให้เกิดความยุ่งยากในการใช้งานเนื่องจากความไม่แน่นอนในองค์ ประกอบต่างๆที่ประกอบกันขึ้นเป็นขยะมูลฝอย ซึ่งเปลี่ยนแปลงไปตามชุมชนและตามฤดูกาล อีกทั้งขยะมูลฝอยเหล่านี้มีค่าความร้อนต่ำ มีปริมาณเถ้าและความชื้นสูง สิ่งเหล่านี้ก่อความยุ่งยากให้กับผู้ออกแบบโรงเผาและผู้ปฎิบัติและควบคุมการ เกิดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมได้ยาก การแปรรูปขยะมูลฝอยโดยผ่านกระบวนการจัดการต่างๆ เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติทางกายภาพและคุณสมบัติทางเคมีของขยะมูลฝอยเพื่อทำให้ กลายเป็นขยะเชื้อเพลิง (Refuse Derived Fuel; RDF) จะสามารถแก้ปัญหาดังกล่าวมาข้างต้นได้ ซึ่งขยะเชื้อเพลิงที่ได้นั้นสามารถนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงเพื่อผลิตพลังงาน ได้ 

ขยะเชื้อเพลิง หมายถึง ขยะมูลฝอยที่ผ่านกระบวนการจัดการต่างๆ เช่น การคัดแยกวัสดุที่เผาไหม้ได้ออกมา การฉีกหรือตัดขยะมูลฝอยออกเป็นชิ้นเล็กๆ ขยะเชื้อเพลิงที่ได้นี้จะมีค่าความร้อนสูงกว่าหรือมีคุณสมบัติเป็นเชื้อ เพลิงที่ดีกว่าการนำขยะมูลฝอยที่เก็บรวบรวมมาใช้โดยตรง เนื่องจากมีองค์ประกอบทั้งทางเคมีและกายภาพสม่ำเสมอกว่า ข้อดีของขยะเชื้อเพลิง คือ ค่าความร้อนสูง (เมื่อเปรียบเทียบกับขยะมูลฝอยที่เก็บรวบรวมมา) ง่ายต่อการจัดเก็บ การขนส่ง การจัดการต่างๆ รวมทั้งส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมต่ำ

วิธีการใช้ประโยชน์จากขยะเชื้อ เพลิง

 การใช้ RDF นั้น ทั้งเพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้าและความร้อน โดยที่อาจจะมีการใช้ RDF เป็นเชื้อเพลิงภายในที่เดียวกัน หรือมีการขนส่งในกรณีที่ตั้งของโรงงานไม่ได้อยู่ที่เดียวกัน ทางเลือกอีกทางหนึ่งก็คือ นำไปใช้เผาร่วมกับถ่านหิน เพื่อลดปริมาณการใช้ถ่านหินลง อุตสาหกรรมบางประเภท เช่น อุตสาหกรรมซีเมนต์  ได้มีการนำ RDF ไปใช้ในกระบวนการผลิตปูนซีเมนต์ ทำให้ลดการใช้ถ่านหินลงไปได้

เทคโนโลยี พลังงานชีวมวล

การสันดาป (Combustion Technology) การสันดาปเป็นปฏิกิริยา การรวมตัวกันของเชื้อเพลิงกับออกซิเจนอย่างรวดเร็วพร้อมเกิดการลุกไหม้และ คายความร้อน ในการเผาไหม้ส่วนใหญ่จะไม่ใช้ออกซิเจนล้วนๆ แต่จะใช้อากาศแทนเนื่องจากอากาศมีออกซิเจนอยู่ 21% โดยปริมาณ หรือ 23% โดยน้ำหนัก

การผลิต เชื้อเพลิงเหลว (Liquidification Technology)
การผลิต ก๊าซเชื้อเพลิง (Gasification Technology)

กระบวนการ Gasification เป็นกระบวนการเปลี่ยนแปลงพลังงานที่มีอยู่ในชีวมวลที่สำคัญกระบวนการหนึ่ง ของการเปลี่ยนแปลงแบบ Thermal Conversion โดยมีส่วนประกอบของ Producer gas ที่สำคัญได้แก่ ก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) ไฮโดรเจน (H₂₎ และมีเทน _(CH4)

การผลิตก๊าซโดยการ หมัก (Anaerobic Digestion Technology)
การ ผลิตก๊าซจากชีวมวลทางเคมี ด้วยการย่อยสลายสารอินทรีย์ในที่ไม่มีอากาศหรือไม่มีออกซิเจนซึ่งเรียกว่า ก๊าซชีวภาพ (Biogas) ได้ก๊าซมีเทน (CH4) และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) เป็นหลัก

การผลิตไฟฟ้าโดย ใช้ชีวมวลเป็นเชื้อเพลิง

เตาแก๊สชีวมวลเป็นเตาที่จัดสร้างขึ้น เพื่อใช้สำหรับการหุงต้มอาหารในครัว เรือน โดยใช้เศษไม้และเศษวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรเป็นเชื้อเพลิง โดยมีหลักการทำงานแบบการผลิตแก๊สเชื้อเพลิงจากชีวมวล (Gasifier) แบบอากาศไหลขึ้น (Updraf Gasifier) เป็นการเผาไหม้เชื้อเพลิงในที่ที่จำกัดปริมาณอากาศให้เกิดความร้อนบางส่วน แล้วไปเร่งปฏิกริยาต่อเนื่องอื่นๆ เพื่อเปลี่ยนเชื้อเพลิงแข็งให้กลายเป็นแก๊สเชื้อเพลิง ที่สามารถติดไฟได้ ได้แก่ แก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) แก๊สไฮโดรเจน (H2) และแก๊สมีเธน (CH2) เป็นต้น

*อ้างจาก

พลังงานก๊าซชีวภาพ

         ก๊าซชีวภาพ เกิดขึ้นจากกระบวนการย่อยสลายสารอินทรีย์แบบไร้ออกซิเจน (anaerobic process) โดยที่ก๊าซชีวภาพจะมีก๊าซมีเทน (CH₄) เป็นองค์ประกอบหลักอยู่ประมาณ 50 – 80 %   นอกนั้นเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) และมีก๊าซ H₂S, N₂, H₂ อีก เล็กน้อย ดังนั้นจึงสามารถ    นำมาใช้เป็นพลังงานทดแทนได้ ปัจจุบันสารอินทรีย์ที่นิยมนำมาผ่านกระบวนการนี้แล้วให้ก๊าซชีวภาพ คือ น้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรม เช่น โรงงานแป้งมันสำปะหลัง โรงงานเบียร์ โรงงานผลไม้กระป๋อง เป็นต้น รวมทั้งน้ำเสียจากฟาร์มเลี้ยงสัตว์ จากกระบวนการดังกล่าวมีค่า COD ลดลงมากกว่า 80 % และได้ก๊าซชีวภาพ 0.3 – 0.5 ลบ.ม./กิโลกรัม COD ที่ถูกกำจัด ทั้งนี้ขึ้นกับคุณลักษณะของน้ำเสียแต่ละประเภท ก๊าซมีเทนมีค่าความร้อน 39.4 เมกะจูล/ลบ.ม. สามารถใช้ทดแทนน้ำมันเตาได้  0.67 ลิตร ซึ่งเทียบเท่าพลังงานไฟฟ้า 9.7 kWh

ทฤษฎีการเกิดก๊าซชีวภาพ ดังนั้น    1 g COD ที่ถูกกำจัด  =  0.35 L CH4 (ที่ 0 °C, 1atm) หรือ      1 g COD ที่ถูกกำจัด  =  0.395 L CH4 (ที่ 35 °C, 1atm) รูปแบบระบบผลิตก๊าซชีวภาพ ระบบผลิตก๊าซชีวภาพหรือระบบบำบัดน้ำเสียแบบไม่ใช้ออกซิเจนถูกนำมาใช้ในการกำจัดตะกอนส่วนเกิน จากระบบบำบัดน้ำเสียแบบใช้ออกซิเจน ทั้งนี้เพื่อลดปริมาตรและทำให้ตะกอนคงสภาพดีขึ้น ในประเทศ เมืองหนาวจะนำก๊าซชีวภาพที่ได้ไปเผา ความร้อนที่ได้จะนำไปใช้อุ่นน้ำเสียให้คงที่ประมาณ 37C ในช่วง 20 ปีที่ผ่านมาได้มีการนำเทคโนโลยีดังกล่าวมาใช้ในการบำบัดน้ำเสียอุตสาหกรรมอย่างแพร่ หลายมากขึ้นอย่างมาก ด้วยเหตุผลหลักสองประการ คือช่วยลดค่าใช้จ่ายในการบำบัดน้ำเสีย และ สามารถช่วยลดการใช้สารพลังงานของโรงงาน ระบบผลิตก๊าซชีวภาพหรือระบบบำบัดน้ำเสียแบบไม่ใช้ ออกซิเจนมีรูปแบบหลัก 4 แบบ ดังแสดงในรูปที่ 1 ซึ่งได้แก่ระบบหมักแบบตัวกลางกรอง (Anaerobic Filter; AF) ระบบหมักแบบคอนแทค (Anaerobic Contact; AC) ระบบหมักแบบยูเอเอสบี (Anaerobic Upflow Sludge Blanket; UASB) และระบบหมักแบบฟลูอิไดซ์ (Anaerobic Fluidized Bed; AFB) โดยหลักการระบบหมักประสิทธิภาพสูงเหล่านี้ เป็นการเพิ่มปริมาณ แบคทีเรียให้สูงในถังหมัก ถังหมักแบบ AF ภายในจะบรรจุด้วยวัสดุกรอง (Packing media) ที่มีพื้นที่ผิวจำเพาะสูงและมีช่องว่างสูง โดยแบคทีเรียจะเกาะเป็นเมือกบนผิววัสดุกรอง นอกจากนี้พบว่ามีแบคทีเรียเป็นจำนวนมากอยู่ระหว่างช่อง ว่าง ข้อดีของระบบหมักนี้ คือ สามารถรับปริมาณสารอินทรีย์ได้สูง ทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงของ น้ำเสียและง่ายต่อการควบคุมระบบ แต่อย่างไรก็ตามระบบหมักนี้ก็มีข้อเสีย ได้แก่ ค่าก่อสร้างระบบสูงกว่า ระบบอื่น ๆ ทั้งนี้เนื่องจากราคาของวัสดุกรองที่สูง และมีปัญหาอุดตันในระยะยาว ดังนั้นจึงมีการประยุกต์ ใช้กับปริมาณน้ำเสียไม่สูงมากนัก และในการออกแบบระบบหมัก AF นี้จะต้องเลือกใช้วัสดุกรองที่มีช่อง ว่างและพื้นที่ผิวจำเพาะสูง และบรรจุเพียง 10-20% ของปริมาตรจุ ทั้งนี้เพื่อป้องกันปัญหาการอุดตัน ส่วนถังหมักแบบ AC ซึ่งอาศัยหลักการนำตะกอนแบคทีเรียที่จมตัวในถังตกตะกอนย้อนกลับมาเติมใน ถังหมัก ซึ่งทำให้ถังหมักมีตะกอนแบคทีเรียสูง จึงทำให้มีประสิทธิภาพสูง ระบบหมักแบบนี้มีข้อดี คือ มีประสิทธิภาพสูง และค่าก่อสร้างระบบหมักไม่สูงมากนัก แต่ก็มีข้อเสียหลายประการ ได้แก่ มีความยุ่งยาก ในการออกแบบและควบคุมดูแลระบบ ทั้งนี้เนื่องจากต้องระวังในการควบคุมปริมาณแบคทีเรียในระบบให้ เหมาะสม ต้องมีการกวนผสมในถังหมักตลอดเวลา และตะกอนแบคทีเรียมีคุณสมบัติจมตัวยาก ดังนั้นอาจ จำเป็นต้องมีอุปกรณ์อื่นที่ช่วยทำให้ตะกอนแบคทีเรียนี้จมตัวดีขึ้น ระบบถังหมัก AC นี้ มักใช้กับน้ำเสีย ปริมาณสูง ซึ่งทำให้ค่าก่อสร้างระบบต่ำกว่ามาก เมื่อเปรียบเทียบกับระบบหมัก AF ระบบหมักแบบยูเอเอสบี (UASB) เป็นระบบหมักที่ถูกพัฒนาในช่วงหลัง โดยอาศัยหลักการสร้างสภาวะ ในถังหมักให้เหมาะสม ทำให้แบคทีเรียที่มีลักษณะเป็นเม็ด (Granular bacteria) สามารถเจริญเติบโตและ มีปริมาณสูงในถังหมัก เม็ดแบคทีเรียนี้มีความหนาแน่นสูงและมีปริมาณเซลล์สูง จึงทำให้ระบบหมักนี้มีประสิทธิภาพสูง ระบบหมัก UASB นี้ถูกนำมาประยุกต์ใช้ในช่วงหลังมากกว่าระบบหมักแบบอื่น ๆ ทั้งนี้ เนื่องจากมีข้อดีหลายประการ ได้แก่ มีค่าก่อสร้างต่ำสุด ทั้งนี้เนื่องจากไม่ต้องการเครื่องกวนผสมและ ถังตกตะกอน และสามารถรับปริมาณสารอินทรีย์ได้สูง แต่อย่างไรก็ตามระบบหมัก UASB นี้มีข้อเสีย คือ มีความยุ่งยากในการเริ่มต้นเดินระบบ ระบบหมักแบบ AFB มีหลักการที่ทำให้เม็ดวัสดุขนาดเล็กลอยตัวเป็นอิสระในถังหมัก (Fluidization) โดย แบคทีเรียจะเกาะเป็นเมือกบนผิวเม็ดวัสดุ ระบบหมักแบบนี้อาจกล่าวได้ว่ามีประสิทธิภาพสูงมาก แต่มี ข้อเสียที่มีความยุ่งยากในการออกแบบและควบคุมดูแล และมีค่าใช้จ่ายสูงทั้งการก่อสร้างระบบหมักและ การควบคุมดูแล ทั้งนี้เนื่องจากต้องมีการหมุนเวียนอัตราน้ำไหลขึ้นที่สูงและคงที่ตลอดเวลา ดังนี้จึงทำให้ ระบบหมักแบบนี้ไม่นิยมใช้ในอุตสาหกรรม นอกจากหลักการเพิ่มประสิทธิภาพโดยการเพิ่มปริมาณแบคทีเรียในถังหมักดังได้กล่าวมาแล้ว ยังมีวิธีการ อื่น ๆ ที่ถูกนำมาประยุกต์ใช้ได้แก่ ระบบสองขั้นตอน (Two-Stage Process) การควบคุมระบบหมักอุณหภูมิ สูง (Thermophilic Operation) ระบบผสม (Hybrid Process) และการเพิ่มปริมาณแบคทีเรียโดยการกรอง (Membrane Filtration) โดยพบว่าการใช้ถังหมัก 2 ถังต่ออนุกรมกัน โดยถังแรกเรียกว่า ถังหมักกรด ถังที่ สองเรียกว่า ถังหมักมีเธน ถังหมักกรดมีขนาด 20% ของถังหมักมีเธน พบว่าวิธีการนี้ (Two-Stage Process) สามารถลดขนาดของถังหมักมีเธนได้ประมาณครึ่งหนึ่ง หรือสามารถรับน้ำเสียได้ สูงขึ้นอีกหนึ่งเท่าตัว ทั้งนี้เนื่องจากแบคทีเรียสร้างกรดและแบคทีเรียสร้างมีเธน มีความต้องการสภาวะ แวดล้อมที่แตกต่างกัน ดังนั้นเมื่อแยกถังหมักเป็น 2 ถัง จึงทำให้แบคทีเรียทั้งสองกลุ่มมีประสิทธิภาพสูง ขึ้น การควบคุมถังหมักที่อุณหภูมิสูง เป็นอีกวิธีหนึ่งที่สามารถเพิ่มประสิทธิภาพถังหมักได้โดยทำการควบคุม ที่อุณหภูมิ 55C ซึ่งเป็นช่วงที่แบคทีเรียอุณหภูมิสูง (Thermophiles) ทำงานได้ดีที่สุด การประยุกต์ใช้ หลักการนี้จะเหมาะสมเมื่อน้ำเสียมีอุณหภูมิสูงอยู่แล้ว เพื่อหลีกเลี่ยงค่าใช้จ่ายการเพิ่มอุณหภูมิให้กับ น้ำเสีย การใช้ระบบหมักผสมเป็นวิธีการหนึ่งที่ถูกนำมาใช้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและช่วยเพิ่มเสถียรภาพของระบบ หมักให้สูงขึ้น เช่นระบบหมัก AF-UASB, AF-AC, AC-UASB, AC-AF-UASB เป็นต้น การใช้ระบบหมัก ผสมนี้อาจรวมถึงการประยุกต์ใช้ระบบหมักสองขั้นตอนด้วย ซึ่งเป็นการนำข้อดีของแต่ละระบบรวมเข้า ด้วยกัน เช่น ระบบหมัก AF-UASB จะทำให้ระบบหมักง่ายในช่วงเริ่มต้นเดินระบบ เนื่องจากตัวกลางกรอง ทำหน้าที่ดักตะกอนแบคทีเรียไว้ในระบบ ส่วนการทำงานระยะยาวของระบบจะขึ้นกับการเกิดของตะกอน เม็ดแบคทีเรีย ส่วนการเพิ่มปริมาณแบคทีเรียโดยการกรองนี้ กล่าวได้ว่าเป็นวิธีการที่ดีที่สุดในการเพิ่มปริมาณแบคทีเรีย และยังทำให้น้ำเสียที่ผ่านถังหมักแล้วมีคุณภาพดีที่สุด แต่การกรองนี้จำเป็นต้องใช้พลังสูง จึงไม่นิยม นำมาประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรม เป็นที่ทราบกันอยู่ทั่วไปมลภาวะทางน้ำเป็นปัญหาหนึ่งที่จำเป็นต้องดำเนินการแก้ไข การระบายน้ำเสีย ทั้งจากชุมชนและโรงงานอุตสาหกรรม เป็นสาเหตุหลักที่ทำให้น้ำในแหล่งรับน้ำธรรมชาติเน่าเสีย ซึ่งส่ง ผลกระทบต่อระบบนิเวศน์วิทยา ตลอดจนต่อการอุปโภคและบริโภคของประชาชน การบำบัดน้ำเสียจึงเป็นมาตรการที่จำเป็นในการแก้ไขมลภาวะทางน้ำ แต่การบำบัดน้ำเสียก่อให้เกิดค่าใช้จ่ายต่อชุมชนและ โรงงานอุตสาหกรรม ดังนั้นการนำเทคโนโลยีที่สามารถลดค่าใช้จ่ายให้ต่ำลง และวิธีการอื่นที่สามารถ ใช้ประโยชน์จากน้ำเสีย จึงได้รับความสนใจอย่างมาก เทคโนโลยีการผลิตก๊าซชีวภาพ เป็นวิธีการที่ได้รับ ความสนใจและนำมาประยุกต์ใช้ร่วมในการบำบัดน้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรม โดยก๊าซชีวภาพที่ผลิต ได้นี้ ประกอบด้วยก๊าซมีเธนและคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งมีคุณสมบัติจุดไฟติดและให้พลังงานความร้อน ดังนั้นก๊าซชีวภาพนี้จึงสามารถใช้เป็นสารพลังงานได้โดยตรง จึงช่วยลดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานของ โรงงาน นอกจากนี้ยังสามารถช่วยลดค่าใช้จ่ายในการบำบัดน้ำเสียอีกด้วย หลักการกระบวนการย่อยสลายสารอินทรีย์โดยไม่ใช้ออกซิเจนอิสระ สารอินทรีย์ที่อยู่ในน้ำเสียจะถูกย่อยสลายภายใต้สภาวะไม่มีออกซิเจนอิสระ โดยกลุ่มแบคทีเรีย ที่ไม่ใช้ ออกซิเจน (Anaerobes) การย่อยสลายนี้อาจแบ่งได้เป็นสามขั้นตอน ดังนี้ 1. Hydrolysis 2. Acidogenesis 3. Methanogenesis

โดยสารอินทรีย์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงและไม่ละลายน้ำจะถูกย่อย (Hydrolysis) ให้เป็นสารอินทรีย์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำลงและละลายน้ำได้ การย่อยสารอินทรีย์นี้โดยอาศัยน้ำย่อยที่ปล่อยออกมาจากเซลล์แบคทีเรีย จากนั้นโมเลกุลสารอินทรีย์จึงสามารถซึมผ่านผนังเซลล์แบคทีเรียเข้าไปได้ แบคทีเรียกลุ่มสร้างกรด (Acidogens) จะใช้สารอินทรีย์เหล่านี้เป็นอาหาร ปล่อยกรดอินทรีย์ออกมา ซึ่งส่วนใหญ่เป็นกรดน้ำส้ม กรดอินทรีย์ที่ผลิตได้จะถูกนำไปใช้โดยกลุ่มแบคทีเรียสร้างมีเธน (Methanogens) ได้มีเธนและคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งเรียกว่าก๊าซชีวภาพ (Biogas)

ก๊าซชีวภาพที่เกิดขึ้นซึ่งประกอบด้วยมีเธน 60-70% และคาร์บอนไดออกไซด์ 30-40% มีคุณสมบัติจุดไฟติด จึงสามารถนำไปใช้เป็นสารพลังงานให้ความร้อนและอื่น ๆ ได้

ทั้งกลุ่มแบคทีเรียสร้างกรดและสร้างมีเธนมักพบอยู่ทั่วไปในธรรมชาติ เช่นในดินในแปลงนาข้าว ท่อระบายน้ำเสีย คูคลองที่เน่าเสีย และในมูลสัตว์ต่าง ๆ

การประยุกต์ใช้ระบบหมักผลิตก๊าซชีวภาพกับน้ำเสียอุตสาหกรรม ในช่วงแรกมีวัตถุประสงค์เพื่อลดค่าใช้จ่ายการบำบัด รูปแบบระบบหมักส่วนใหญ่เป็นบ่อหมัก โดยก๊าซชีวภาพที่เกิดขึ้นจะถูกปล่อยทิ้งสู่บรรยากาศ นอกจากสูญเสียก๊าซชีวภาพแล้ว ยังมีปัญหากลิ่นเหม็นรบกวนจากบ่อหมัก และต้องการพื้นที่มากในการสร้างบ่อหมัก ดังนั้นปัจจุบันการใช้ระบบบ่อหมักจึงลดต่ำลงมาก ระบบหมักแบบตัวกลางกรอง (AF) มักนิยมใช้กับน้ำเสียปริมาณน้อย ๆ เช่น น้ำเสียจากโรงงานผลิตก๋วยเตี๋ยว เป็นต้น ก๊าซชีวภาพยังคงไม่ถูกนำไปใช้ประโยชน์ ทั้งนี้เนื่องจากมีปริมาณน้อย และจุดประสงค์หลักเพื่อการบำบัดน้ำเสีย การนำก๊าซชีวภาพมาใช้ประโยชน์นั้น เกิดขึ้นเพียงไม่กี่โรงงานที่มีปริมาณก๊าซชีวภาพผลิตได้สูง และสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้

โรงงานกลุ่มสุรา เป็นอุตสาหกรรมกลุ่มแรกที่มีการนำเทคโนโลยีผลิตกีาซชีวภาพเข้ามาใช้อย่างจริงจัง โดยน้ำเสียของโรงงานสุรา ซึ่งเรียกว่าน้ำกากส่ามีความเข้มข้นสารอินทรีย์สูงมาก โดยวัดในรูปบีโอดี (BOD) เท่ากับ 30,000 – 50,000 มก/ล และซีโอดี (COD) เท่ากับ 100,000 – 120,000 มก/ล นอกจากนี้ยังมีสีน้ำตาลเข้ม โดยอดีตโรงงานไม่มีระบบบำบัดน้ำเสีย จึงก่อปัญหาอย่างมากต่อชุมชนที่อาศัยอยู่ใกล้เคียง ดังนั้นทางโรงงานจึงถูกบังคับให้แก้ไขปัญหาดังกล่าวโดยเร่งด่วนจึงได้นำเทคโนโลยีการเผามาใช้และยังคงใช้อยู่ที่โรงงานสุราบางยี่ขัน ถึงแม้ว่าวิธีการเผาจะสามารถกำจัดน้ำเสียได้หมดสิ้น แต่พบว่ามีค่าใช้จ่ายสูงมาก ดังนั้นต่อมาโรงงานสุราทุกแห่งจึงหันมาใช้เทคโนโลยีผลิตก๊าซชีวภาพแทน รูปที่ 2 แสดงรูปแบบระบบบำบัดน้ำเสียในกลุ่มสุราทิพย์ โดยน้ำเสียจากโรงงานทั้งสองส่วนคือน้ำกากส่าจากการกลั่นสุราและน้ำล้างขวด จะไหลรวมกันเข้าสู่ระบบหมักแบบ UASB และสองขั้นตอน โดยถังหมักกรดมีขนาดจุ 450 ม³ และถังหมักมีเธนเป็นแบบ UASB มีขนาดจุ 3,000 ม³ ก๊าซชีวภาพที่เกิดขึ้นจะถูกนำไปใช้ผลิตไอน้ำ น้ำเสียที่ผ่านระบบหมักแล้วจะไหลลงบ่อหมักจุ 100,000 – 300,000 ม³ จากนั้นน้ำเสียจากบ่อหมักจะถูกสูบไปกำจัดต่อโดยการทำปุ๋ยหมัก ตารางที่ 1 แสดงประสิทธิภาพการบำบัดและการผลิตก๊าซชีวภาพของระบบหมักทิ้ง 10 แห่ง ของโรงงานสุราในกลุ่มสุราทิพย์ ความเข้มข้นสารอินทรีย์ในน้ำกากส่าแปรผันอยู่ในช่วง 55,000 – 150,000 มก/ล ซึ่งขึ้นกับคุณสมบัติกากน้ำตาลที่ใช้ในการผลิตอัตราป้อนสารอินทรีย์เหมาะสมอยู่ในช่วง 3 – 5 kgCOD/m³d ประสิทธิภาพการกำจัดสารอินทรีย์ประมาณ 60% ที่อัตราป้อนสารอินทรีย์ 4.5 kgCOD/m³d ระบบหมักสามารถผลิตก๊าซชีวภาพได้ประมาณ 3,200 ม³/วัน ซึ่งสามารถช่วยลดการใช้น้ำมันเตาในการผลิตไอน้ำประมาณ 30% คิดเป็นเงินประมาณ 1.5 ล้าน/ปี

ความเหมาะสมการประยุกต์ใช้ระบบผลิตก๊าซชีวภาพขึ้นกับลักษณะคุณสมบัติน้ำเสียนั้น ดังได้กล่าวมาแล้ว ประโยชน์ 2 ประการที่ได้จากระบบผลิตก๊าซชีวภาพคือ ทำให้ค่าใช้จ่ายการบำบัดน้ำเสียลดต่ำลง และช่วยลดการใช้สารพลังงานอีกด้วย ในส่วนการลดค่าใช้จ่ายการบำบัดน้ำเสีย มาจากก๊าซชีวภาพที่ผลิตได้ ช่วยลดการใช้สารเชื้อเพลิง และมาจากค่าใช้จ่ายส่วนการบำบัดน้ำเสียลดต่ำลง ดังนั้นการพิจารณาความเหมาะสมการประยุกต์ใช้ระบบหมักผลิตก๊าซชีวภาพ ควรจะเปรียบเทียบกับวิธีการบำบัดอื่น ๆ ถ้าการนำระบบผลิตก๊าซชีวภาพมาประยุกต์ใช้ร่วมในระบบบำบัดน้ำเสียสามารถลดค่าใช้จ่าย เมื่อเปรียบเทียบกับระบบบำบัดอื่นๆ  ที่ไม่มีระบบหมักผลิตก๊าซชีวภาพ ก็สรุปได้ว่าการประยุกต์ใช้ระบบหมักผลิตก๊าซชีวภาพกับน้ำเสียนั้นมีความเหมาะสม

*อ้างจาก

นอกจากการพิจารณาว่าค่าบีโอดีของน้ำเสียสูงจึงจะเหมาะสมในการผลิตก๊าซชีวภาพแล้วจำเป็นต้องพิจารณาว่าโรงงานมีความต้องการพลังงานในกระบวนการผลิตมากน้อยอย่างไร ก๊าซชีวภาพที่ผลิตได้สามารถนำไปทดแทนสารเชื้อเพลิงได้หรือไม่ ถ้าได้ก็จะทำในการนำระบบหมักผลิตก๊าซชีวภาพมีความเหมาะสมมากขึ้น การนำก๊าซชีวภาพไปใช้ประโยชน์โดยตรงและง่ายที่สุด คือการนำไปเผาให้ความร้อนในการผลิตไอน้ำ นอกจากนี้ยังสามารถนำไปใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้า และขับเคลื่อนเครื่องจักรกลแต่จะยุ่งยากและมีประสิทธิภาพต่ำกว่า

การนำกระบวนการหมักผลิตก๊าซชีวภาพไปใช้กับน้ำเสียอุตสาหกรรม จำเป็นต้องคำนึงถึงการบำบัดขั้นสองด้วย เพื่อให้ได้น้ำเสียที่บำบัดแล้วได้ตามมาตรฐานน้ำทิ้ง

สรุป

เทคโนโลยีผลิตก๊าซชีวภาพ หรือระบบบำบัดชีวภาพไม่ใช้ออกซิเจนจะมีความเหมาะสมประยุกต์ใช้กับน้ำเสียอุตสาหกรรมที่มีปริมาณความเข้มข้นสารอินทรีย์สูง และนำก๊าซชีวภาพที่ผลิตได้สามารถนำไปใช้ทดแทนสารเชื้อเพลิงที่ใช้ในกระบวนการผลิต ซึ่งทำให้สามารถลดค่าใช้จ่ายการบำบัดให้ต่ำลงและสามารถช่วยลดการใช้สารเชื้อเพลิงอีกด้วย เนื่องด้วยเทคโนโลยีผลิตก๊าซชีวภาพต้องประยุกต์ใช้กับน้ำเสียที่มีความเข้มข้นสารอินทรีย์สูง จึงจำเป็นต้องมีขั้นตอนบำบัดต่อเนื่อง เพื่อให้น้ำเสียที่บำบัดแล้วเป็นไปตามมาตรฐานน้ำทิ้ง

โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์

โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์อาจเป็น ทางเลือกหนึ่งที่จะทำให้ประเทศไทยผลิตไฟฟ้าได้เพียงพอแก่ความต้องการที่ เพิ่มขึ้น ทั้งนี้มีเหตุผลมาจาก ข้อดีและข้อเสียของโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์เทียบกับโรงไฟฟ้าชนิดอื่น ๆ ที่ใช้กันอยู่ ทั้งด้านปริมาณ แหล่งเชื้อเพลิง และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม พบว่าเชื้อเพลิงพลังงานนิวเคลียร์มีราคาไม่แพง สามารถผลิตพลังงานจำนวนมากมายจากปริมาณเชื้อเพลิงเพียงเล็กน้อย ให้กากจำนวนน้อย การพัฒนาวงจรเชื้อเพลิงพลังงานนิวเคลียร์เพื่อให้ได้ประโยชน์เพิ่มมากขึ้น นั้นมีอยู่อย่างต่อเนื่อง การขนส่งเชื้อเพลิงใหม่ (ก่อนเข้าโรงไฟฟ้า) ทำได้ง่ายและสะดวก และข้อดีที่สำคัญที่สุด คือ ไม่ทำให้เกิดก๊าซเรือนกระจกและฝนกรดที่จะก่อปัญหากับสิ่งแวดล้อม ดังเช่นสิ่งอื่น ๆ โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ยังมีข้อเสียบางประการ คือ ในด้านราคาลงทุนเริ่มต้นสูงกว่าโรงไฟฟ้าชนิดอื่น เพราะต้องนำไปใช้ในการก่อสร้าง วัสดุอุปกรณ์ ระบบควบคุมและการเก็บของเสียจากโรงไฟฟ้าทั้งในกรณีดำเนินการปกติและในกรณี ฉุกเฉิน เพื่อให้เกิดความปลอดภัยต่อสังคมและสิ่งแวดล้อมต้องมีการสมมติกรณีฉุกเฉิน ต่าง ๆ เพื่อที่จะนำมาคาดการณ์เหตุการณ์ที่จะเกิดขึ้นต่อระบบและเตรียมพร้อมบุคลากร ให้สามารถรองรับสถานการณ์เหล่านั้นได้ จึงนับได้ว่าโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์มีความปลอดภัยสูงสุดเมื่อเทียบกับโรง ไฟฟ้าชนิดอื่น

หลักการกำจัดกากจากโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์

           กากจากโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์มิใช่กากที่ไม่มีคุณค่า แต่กากเหล่านั้นยังมีคุณค่ามากมาย ทั้งด้านพลังงานและการแพทย์ เช่น พลูโตเนียม ไอโซโทปต่าง ๆ ขึ้นกับชนิดของโรงไฟฟ้าที่ใช้หลักการ กำจัดกากจากโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ เพื่อป้องกันการแพร่กระจายของสารรังสีสู่สิ่งแวดล้อม  มีหลายวิธีตามขั้นตอนที่กำหนดโดยองค์กรระหว่างประเทศ วิธีเหล่านี้จะใช้ตามสภาพของกากและระดับความแรงของรังสี เช่น การทำให้เข้มข้นแล้วเก็บรวบรวมไว้ ทำให้เจือจางแล้วระเหยทิ้งเก็บแล้วปล่อยให้สลายตัวไปตามครึ่งชีวิตของสาร รังสีนั้น เป็นต้น ในการบำบัดกากจากโรงไฟฟ้า พลังงานนิวเคลียร์ตามชนิดของกากนั้น เช่น ถ้าเป็นของเหลวจะใช้วิธีต้มระเหยแล้วเก็บในภาชนะที่คงทน รอการสลายตัว ทำเป็นของแข็ง ทำเป็นผลึกแล้วรวบรวมแล้วให้รังสีสลายตัว เป็นต้น  แล้วนำไปทิ้งถาวรโดยการ ฝังดินในระดับต้น ลึก หรือทิ้งทะเล ซึ่งในประเทศสหรัฐอเมริกามีแหล่งเก็บกากเหล่านี้ทั้งที่มาจาก โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์และอื่น ๆ ทั่วประเทศ

ชนิดโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

            โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์เป็นทาง เลือกและทางออกที่สำคัญของประเทศไทย ที่จะแก้ปัญหาด้านพลังงานในระยะยาวได้ ซึ่งในประเทศที่พัฒนาแล้วและประเทศกำลังพัฒนาได้ใช้โรงไฟฟ้าพลังงาน นิวเคลียร์กันอย่างกว้างขวาง ปี 2548 ทั่วโลกมีโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ดำเนินการผลิตไฟฟ้าเชิงพาณิชย์ถึง 439 โรง มีกำลังผลิต 336,331 GW(e) และมีอีก 25 โรง ในประเทศ อินเดีย  ญี่ปุ่น  เกาหลีใต้ สวีเดน เยอรมันและปากีสถาน  ซึ่งอยู่ในขั้นตอนการก่อสร้าง
ถึงแม้จะมีนโยบายชะลอการใช้พลังงาน นิวเคลียร์ในการผลิตไฟฟ้า  แต่แทบทุกประเทศได้กำหนดให้พลังงานนิวเคลียร์เป็นพลังงานทดแทนและพลังงานทาง เลือกสำหรับประเทศในระยะยาว  โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์มีการพัฒนามาโดยตลอด ตั้งแต่เริ่มใช้กันในช่วงหลังสงครามโลกครั้งที่สอง พอจะกล่าวโดยหลัก ๆ ว่าโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ที่เด่น ๆ มีอยู่ 3 แบบใหญ่ ๆ คือ

• โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์แบบความดันสูง (Pressurized Water Reactor PWR)

• โรง ไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์แบบน้ำเดือด (Boiling Water Reactor BWR)

• โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์แบบใช้ Heavy Water (Canadian Uranium Deuterium : CANDU)

วงจรของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์

             แหล่งพลังงานนิวเคลียร์ที่ใช้ในโรงไฟฟ้าส่วนใหญ่ามาจาก ธาตุยูเรเนียม ซึ่งเป็นธาตุที่มีอยู่ในธรรมชาติ เป็นธาตุหนัก และมีน้ำหนักอะตอน 92 ธาตุยูเรเนียมมี 3 ไอโซโทป คือ ยูเรเนียม 234, ยูเรเนียม 235 และ ยูเรเนียม 238 ซึ่งมีอยู่ 0.01%, 0.71% และ 77.29% ตามลำดับ ยูเรเนียม 235 เป็นไอโซโทปที่แตกตัวได้ (1 กรัมของ U²³⁵ ถูกชนได้นิวตรอน จะแตกตัวให้พลังงาน MW-day คิดเป็นพลังงานความร้อน 3 ล้านเท่าของการเผาถ่านหินที่น้ำหนักเท่ากัน)  นอกจากนี้ยังมีธาตุอื่น ๆ ที่ใช้เป็นเชื้อเพลิงเช่น ธอเรียม 232, รูเรเนียม 238, พลูโตเนียม 239 เป็นต้น
            วงจรของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ เริ่มตั้งแต่การนำธาตุยูเรเนียมมาจากเหมืองผลิตในรูป yellow cake หรือ U₃O₈ ผ่านกระบวนการทางเคมีเป็น Uranium hexafluoride (UF₆) และทำให้เข้มข้น จากนั้นนำไปแปรสภาพเป็น Uranium dioxide (UO₂) และประกอบเป็นแท่งเชื้อเพลิง จึงนำไปใช้ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ยูเรเนียม 235 ส่วนใหญ่จะหมดไป เชื้อเพลิงนั้นถูกเรียกว่า Spent Fuel และถูกนำไปเก็บในบ่อน้ำภายในโรงไฟฟ้า เพื่อรอให้ความร้อนและรังสีลดลง จากนั้นอาจนำไป reprocessing เพื่อแยกเอาส่งที่ยังเป็นประโยชน์มาใช้ เช่นพลูโตเนียม สารประกอบยูเรเนียม และไอโซโทปที่เป็นประโยชน์ ในขณะเดียวกันยังเป็นการลดขนาดและแยกชนิดของกากรังสีเพื่อความเหมาะสมในการกำจัดอีกด้วย นอกจากนี้ยังมีการพัฒนาวงจรของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ให้สามารถสร้างและนำเชื้อเพลิงนิวเคลียร์กลับมาใช้จากโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ โดยการนำยูเรเนียมและพลูโตเนียมจากโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ทั่ว ๆ ไป ซึ่งเกิดปฏิกิริยาแตกตัวด้วย Thermal Neutron มาใช้ในโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์แบบ Fast Breeder Reactor ทำให้ได้ยูเรเนียมกลับไปใช้ในโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์แบบแรกได้อีก ทั้งหมดนี้ทำให้เกิดวงจรการผลิตและใช้เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ขึ้น
           จากรายงานการศึกษาการนำพลังงานนิวเคลียร์มาผลิตไฟฟ้าของประเทศไทย สรุปว่า แหล่งเชื้อเพลิงยูเรเนียมของประเทศไทยยังไม่มีการสำรวจอย่างจริงจัง แต่จากความรู้ ความสามารถโดยเฉลี่ยด้านนิวเคลียร์ในปัจจุบันยังไม่มีศักยภาพที่จะสร้างประโยชน์จากแหล่งเชื้อเพลิงยูเรเนียมได้ ไม่ว่าจะพัฒนาเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้เองหรือผลิตเพื่อขาย เนื่องจากความรู้ด้านนิวเคลียร์ยังไม่แพร่หลายจริงจัง แต่สามารถผลิตเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ได้แล้วใน lab scale แต่ยังไม่ถึงขั้นประกอบเป็นแท่งเชื้อเพลิงได้

แหล่งเชื้อเพลิงยูเรเนียมของโลก ในช่วงกลางปี 2548 ราคา U₃O₈ ต่อปอนด์ เท่ากับ 29.0 เหรียญสหรัฐ

ในอนาคตแหล่งบเชื้อเพลิงยูเรเนียม จะมิใช่มาจากธรรมชาติหรือจากเหมืองแต่อย่างเดียวเท่านั้น จะมีแหล่งเชื้อเพลิงยูเรเนียมที่มาจากการนำวัสดุเชื้อเพลิงกลับมาใช้ใหม่จากเชื้อเพลิงในอุปกรณ์ปรมาณูที้งทางทหารและพลเรือน รวมถึงแหล่งเชื้อเพลิงยูเรเนียมจากการเก็บสำรองที่เหลือใช้ด้วย

แหล่งรังสีของโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์

             แหล่งรังสีของโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ โดยทั่วไปมักจะมุ่งคิดถึงเชื้อเพลิงยูเรเนียมที่อยู่ในเชื้อเพลิงในเครื่องปฏิกรณ์ ภายในเครื่องปฏิกรณ์จะเกิดปฏิกิริยาแตกตัวในนิวเคลียสของอะตอมของบางธาตุ เช่น ธาตุยูเรเนียม ถูกชนด้วยนิวตรอน ทำให้นิวเคลียสแตกตัวออก แล้วให้พลังงานออกมาตามกฎของ Einstein (E=mc²) การชน 1 ครั้ง ให้พลังงาน 7.6*10^-12 แคลอรี่ และนำความร้อนที่ได้มาผลิตไอน้ำเพื่อหมุนกังหันผลิตไฟฟ้า และธาตุเหล่านี้จะให้รังสีออกมาเพื่อให้ตัวเองเกิดการเสถียร ในขณะเดียวกันมีโอกาสที่นิวตรอนจะถูกดูดกลืนโดยธาตุอื่นแล้วทำให้ธาตุนั้นให้รังสีออกมาได้ เช่น น้ำ, Heavy water, ก๊าซในช่องระหว่างผนังแท่งเชื้อเพลิงเป็นต้น ทำให้หลายระบบสามารถให้รังสีได้โดยการ activation และการเปรอะเปื้อนรังสี รวมถึงผลิตภัณฑ์ที่ได้จาก activation และ Photoneutron (นิวไคลด์ของธาตุหนักจับแกมมาที่มีพลังงานมากกว่า 2.21 MeV หรือมากกว่าแล้วให้นิวตรอน)

*อ้างจาก

พลังงานจากน้ำพุร้อน

          พลังงานความร้อนใต้พิภพเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่ใช้ไม่หมดสิ้นซึ่งปรากฏให้เห็นในรูปของ  น้ำพุร้อน ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติที่มีน้ำร้อนไหลขึ้นมาจากใต้ผิวดิน แสดงให้เห็นว่าภายในโลกยังคงมีความร้อนอยู่ จึงเป็นแหล่งพลังงานรูปแบบหนึ่งที่สามารถพัฒนาเพื่อนำมาใช้ประโยชน์ด้านต่าง ๆ เช่น การผลิตกระแสไฟฟ้า ด้านอุตสาหกรรม และการเกษตรกรรม อีกทั้งยังพัฒนาเป็นแหล่งท่องเที่ยวได้อีกด้วย โดยประเภทการใช้ประโยชน์ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของน้ำพุร้อน อัตราการไหลของน้ำพุร้อน และลักษณะโครงสร้างของชั้นหินที่เป็นหินกักเก็บและเป็นช่องทางการนำน้ำพุร้อนขึ้นมาสู่ผิวโลก

สถานภาพปัจจุบันของพลังงาน แหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพของไทย         แหล่งน้ำพุร้อนในประเทศไทยมักจะพบอยู่ในบริเวณหินภูเขาไฟที่ดับแล้ว หรืออยู่บริเวณใกล้มวลหินแกรนิตและหินตะกอนอายุต่างๆ กันจากข้อมูลการสำรวจแหล่งน้ำพุร้อนของกรมทรัพยากรธรณี พ.ศ. 2530 พบแหล่งน้ำพุร้อนแล้วมากกว่า 100 แห่ง กระจายอยู่ในทุกภูมิภาค ยกเว้นภาคตะวันออกเฉียงเหนือ และมีอุณหภูมิน้ำร้อนที่ผิวดินอยู่ในช่วง 40-100oC การพัฒนาพลังงานความร้อนใต้พิภพและการใช้ประโยชน์        แหล่งน้ำพุร้อนหลายแหล่ง บริเวณภาคเหนือมีศักยภาพสูง สามารถพัฒนาผลิตกระแสไฟฟ้า หรือใช้ประโยชน์โดยตรง หน่วยงานต่างๆ ที่ได้ดำเนินการสำรวจแหล่งน้ำพุร้อน เช่น  การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทยสำรวจแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพ  เพื่อต้องการใช้เป็นพลังงานในการผลิตกระแสไฟฟ้า   กรมทรัพยากรธรณีและมหาวิทยาลัยเชียงใหม่ศึกษาเพื่อจำแนกขนาดของศักยภาพแหล่งพลังงานความร้อนแต่ละแหล่ง และกรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน สำรวจพัฒนาใช้ประโยชน์จากน้ำพุร้อนโดยตรงเพื่อการอบแห้งพืชผลเกษตรกรรม   ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

- หากน้ำจากแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพ มีปริมาณแร่ธาตุละลายอยู่ในปริมาณที่สูง การนำมาใช้ก็อาจจะมีผลกระทบ ต่อระบบบาดาล หรือน้ำบนผิวดินที่ใช้ในการเกษตร หรือใช้อุปโภคบริโภคได้ วิธีการป้องกันคือ ทำให้ปริมาณแร่ธาตุเหล่านั้น ตกตะกอนเสียก่อน หรืออัดน้ำที่ผ่านการใช้แล้วนั้นกลับคืนสู่ใต้ผิวดินลงไปอยู่ในชั้นหินที่ปลอดภัย
 - อาจมีก๊าซประเภทที่ไม่รวมตัว เช่น ไฮโดรเจนซัลไฟต์และก๊าซอื่นๆ มีปริมาณสูงอยู่ วิธีการป้องกันคือ จะต้องเปลี่ยนสภาพของก๊าซ ให้เป็นกรดโดยผ่านก๊าซเข้าไปในน้ำ ก็จะได้กรดซัลฟูริค ซึ่งกรดนี้สามารถ จะนำไปใช้ประโยชน์ได้อีกด้วย
 - น้ำร้อนที่ผ่านขบวนการใช้ประโยชน์แล้ว ซึ่งหากปล่อยออกมาทันทีก็อาจมีผลเสียต่อสิ่งแวดล้อมได้ วิธีแก้ คือนำน้ำที่ยังร้อนอยู่นี้ไปใช้ประโยชน์ในกระบวนการอื่นๆ ที่ต้องการ ใช้น้ำร้อนที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า เช่น ใช้ประโยชน์ในด้านเกษตรกรรม และธาราบำบัด
 - อาจเกิดปัญหาการทรุดตัวของแผ่นดินได้ หากมีการสูบน้ำร้อนมาใช้ในอัตราที่เร็วกว่าการอัดน้ำเย็นกลับคืนสู่ระบบ วิธีป้องกัน คือ อัดน้ำร้อนที่ใช้แล้ว ลงไปใต้ดินในปริมาณที่สัมพันธ์กับปริมาณน้ำที่สูบขึ้นมาใช้

กลยุทธ์ในการสำรวจและพัฒนา

         การลงทุนสำรวจพัฒนาแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพที่ระดับลึกเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้ามีราคาค่อนข้างสูง ดังนั้น การพัฒนาความร้อนใต้พิภพที่ระดับตื้น จึงเป็นอีกทางเลือกหนึ่งสำหรับการพัฒนาใช้ประโยชน์ในประเทศไทย โดยลักษณะของการพัฒนาจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของน้ำพุร้อน เช่น หากแหล่งน้ำพุร้อนที่จะพัฒนามีอุณหภูมิสูงและมีปริมาณการไหลที่เพียงพอก็จะพัฒนาเป็นโรงไฟฟ้าแบบ 2 ระบบ พร้อมทั้งการใช้ประโยชน์น้ำร้อนโดยตรง เช่นเดียวกับที่แหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพฝาง หากศักยภาพไม่เหมาะที่จะผลิตไฟฟ้า ก็พิจารณาการพัฒนาใช้ประโยชน์โดยตรง เช่นสร้างห้องเย็น ห้องอบแห้ง หรืออุตสาหกรรมและเกษตรกรรมอื่นที่สนับสนุนการดำรงชีวิตของประชาชนในท้องถิ่น นั้นๆ

*อ้างจาก