Home arrow บทความวิทยาศาสตร์ arrow บทความรวมวิทยาศาสตร์ ไทยรัฐ ธันวาคม 55
  
เมนูอื่นๆ
Home บทความวิทยาศาสตร์ เซ็นสมุดเยี่ยม
บทความรวมวิทยาศาสตร์ ไทยรัฐ ธันวาคม 55 PDF พิมพ์

หน้า 9

วันที่ 9 ธันวาคม พ.ศ. 2555

'ก๊าซธรรมชาติ' พระเอกหรือวายร้าย..!

Pic_310855

สารคดีสัปดาห์นี้ เป็นเรื่องที่ทุกคนต้องอ่านกับก๊าซธรรมชาติแท้จริงมันคือพระเอกหรือวายร้าย...

แสงสุดท้ายของดวงอาทิตย์ลอดผ่านดงสนสปรูซที่มีหิมะปกคลุมตามริมฝั่งทะเลสาบโกลด์สตรีม นอกเมืองแฟร์แบงส์ รัฐอะแลสกา เหนือท้องทะเลสาบ แคทีย์ วอลเตอร์ แอนโทนี นักนิเวศวิทยาจากมหาวิทยาลัยอะแลสกา แฟร์แบงส์ เพ่งมองแผ่นน้ำแข็งสีดำคล้ำใต้เท้าของเธอ และพรายฟองสีขาวที่ถูกกักอยู่ข้างในซึ่งมีทั้งเล็กและใหญ่ซ้อนกันหลายชั้น วอลเตอร์ แอนโทนี คว้าเหล็กเจาะน้ำแข็งหนักอึ้ง ขณะที่นักศึกษาปริญญาโทอีกคนจุดไม้ขีดรอไว้เหนือฟองอากาศขนาดใหญ่ฟองหนึ่ง วอลเตอร์ แอนโทนี กระแทกเหล็กเจาะน้ำแข็งลงไป


ก๊าซที่พุ่งออกมาติดไฟพึ่บ จนเธอผงะถอยหลัง เปลวไฟยืนยันว่าพรายฟองเหล่านั้นคือมีเทน ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญของก๊าซธรรมชาติ วอลเตอร์ แอนโทนี ใช้การนับและวัดเพื่อคะเนปริมาณก๊าซมีเทนที่ผุดขึ้นมาจากทะเลสาบนับล้านแห่งที่ตอนนี้กินพื้นที่เกือบหนึ่งในสามของภูมิภาคอาร์กติก ในช่วงหลายสิบปีที่ผ่านมาทวีปอาร์กติกอบอุ่นขึ้นเร็วกว่าพื้นที่ส่วนอื่นของโลกอย่างมาก และเมื่อชั้นดินเยือกแข็งคงตัว (permafrost) ละลาย ทะเลสาบเดิมก็ขยายตัว ขณะที่ทะเลสาบใหม่ๆ ก่อตัวขึ้น ฟองมีเทนผุดจากพื้นเลนก้นทะเลสาบในลักษณะที่ยากจะระบุปริมาณได้ ต้องรอให้น้ำในทะเลสาบเริ่มจับตัวแข็งในฤดูใบไม้ร่วง จึงพอจะเห็นภาพคร่าวๆ ของการปล่อยมีเทนจากทะเลสาบแต่ละแห่งได้

มีเทนคือสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่เล็กที่สุด โดยประกอบด้วยคาร์บอนหนึ่งอะตอมและไฮโดรเจนสี่อะตอม จุลินทรีย์จะผลิตมีเทนเมื่อกินหรือย่อยสลายซากพืชภายใต้สภาพแวดล้อมที่เปียกชื้นและมีออกซิเจนต่ำ นี่คือแหล่งที่มาของมีเทนที่ผุดขึ้นจากทะเลสาบโกลด์สตรีม หนองบึงทั่วไป ไร่นาที่มนุษย์เพาะปลูก พื้นที่ฝังกลบขยะ และบ่อปฏิกูลต่างๆ รวมทั้งจากกระเพาะของวัวควายและสัตว์เคี้ยวเอื้องอื่นๆ ปลวกก็ปล่อยมีเทนไม่ใช่น้อยเช่นกัน

ทว่าก๊าซธรรมชาติส่วนใหญ่ที่เรานำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงไม่ได้เกิดจากจุลินทรีย์ แต่เกิดจากความร้อนและแรงดันใต้ดิน เช่นเดียวกับน้ำมันและถ่านหิน และมักพบในแหล่งเดียวกันด้วย สำหรับเหมืองถ่านหิน มีเทนคือก๊าซอันตรายที่อาจก่อให้เกิดการระเบิด ขณะที่แหล่งขุดเจาะน้ำมันมองว่า มีเทนคือผลพลอยได้น่ารำคาญที่ต้องเผาทิ้ง หรือแย่กว่านั้นคือปล่อย สู่ชั้นบรรยากาศโดยตรง ครั้นเมื่อท่อส่งน้ำมันที่สร้างขึ้นในช่วงอุตสาหกรรมก่อสร้างเฟื่องฟูหลังสงครามโลกครั้งที่สองเอื้อให้การขนส่งก๊าซทำได้ง่ายขึ้น ธุรกิจพลังงานจึงเริ่มใช้ประโยชน์จากแหล่งก๊าซธรรมชาติขนาดใหญ่


สหรัฐฯผลิตก๊าซธรรมชาติส่วนใหญ่ได้เอง แต่พอถึงปี 2005 ก๊าซธรรมชาติก็ดูเหมือนร่อยหรอลง แต่แล้วเทคโนโลยีการขุดเจาะก๊าซด้วยแรงดันน้ำ (hydraulic fracturing) หรือที่เรียกสั้นๆว่า “แฟรกกิ้ง” (fracking) กลับช่วยพลิกสถานการณ์ นับตั้งแต่ปี 2005 การผลิตก๊าซจากหินดินดานที่อยู่ลึกลงไปเพิ่มขึ้นกว่าสิบเท่า และตอนนี้ก็คิดเป็นสัดส่วนเกินหนึ่งในสามของกำลังการผลิตก๊าซธรรมชาติทั้งหมด


ความเฟื่องฟูของเทคโนโลยีแฟรกกิ้งย้อนกลับไปถึงทศวรรษ 1980 ในรัฐเทกซัส ที่ซึ่งจอร์จ มิตเชลล์ “นักล่าน้ำมัน” เริ่มสำรวจหมวดหินดินดานบาร์เนตต์ (Barnett Shale) เรารู้มานานแล้วว่า หินดินดานสีดำหรือชั้นโคลนอัดแน่นของทะเลโบราณคือหมวดหินอันเป็นแหล่งกำเนิดของน้ำมันปิโตรเลียม ทว่าตลอดระยะเวลาอันยาวนานของธรณีกาล น้ำมันและก๊าซธรรมชาติส่วนใหญ่ไหลไปสะสมอยู่ตามรูพรุนและโพรงในหินทรายซึ่งอุตสาหกรรมน้ำมันเลือกไปตั้งบ่อขุดเจาะ บ่อที่ตั้งอยู่บนหินดินดานให้ผลผลิตต่ำ เพราะเนื้อหินแน่นเกินไปจนก๊าซไหลผ่านได้ยาก

วิธีแก้ปัญหาของมิตเชลล์ซึ่งพัฒนาขึ้นในช่วง 20 ปีโดยมีกระทรวงพลังงานสหรัฐฯให้การสนับสนุน กลายเป็นสูตรสำเร็จที่นำไปสู่ความแพร่หลายของเทคโนโลยีขุดเจาะก๊าซด้วยวิธีแฟรกกิ้ง โดยเริ่มจากการขุดเจาะลงไปจนถึงชั้นหินดินดาน แล้วทะลวงหินออกไปในแนวราบเป็นระยะทางราว 1.6 กิโลเมตร เพื่อเปิดพื้นที่ให้ก๊าซจากหินดินดานที่อยู่รอบๆไหลเข้าสู่บ่อ (แนวดิ่ง) มากขึ้น จากนั้น จึงทำการฉีดอัดน้ำหลายล้านลิตร สารเคมีหล่อลื่น และทรายภายใต้แรงดันสูงลงไปเพื่อทำให้หินแตกออก ส่งผลให้มีเทนไหลเข้าสู่บ่อ

ในเพนซิลเวเนียและที่อื่นๆ การขุดเจาะก๊าซในหินดินดานรุดหน้าไปไกลกว่าความพยายามในการทำความเข้าใจ และจำกัดผลกระทบที่เกิดจากกิจกรรมดังกล่าวมาก กระนั้นก็ตาม จนถึงขณะนี้ ผลกระทบของเทคโนโลยีดังกล่าวดูจะน้อยกว่าการทำเหมืองถ่านหินมาก ซึ่งอย่างหลังทำให้เกิดการปนเปื้อนของแม่น้ำลำธารอย่างหนักในเพนซิลเวเนีย

ขณะที่ยอดเขาหลายยอดในเวสต์เวอร์จิเนียถูกไถปราบจนราบ และคนงานเหมืองถ่านหินในสหรัฐฯยังสังเวยชีวิตปีละหลาย ร้อยคนโดยส่วนใหญ่เกิดจากโรคปอดดำ (black lung disease) การเปรียบเทียบนี้มีนัยสำคัญเพราะก๊าซธรรมชาติที่มี ราคาถูกทำให้การใช้ถ่านหินลดลง ย้อนหลังไปเพียงปี 2007 ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงในการผลิตไฟฟ้าเกือบครึ่งหนึ่งของสหรัฐฯ แต่เมื่อเดือนมีนาคมที่ผ่านมา สัดส่วนการใช้เชื้อเพลิงจากถ่านหินลดลงเหลือร้อยละ 34

ก๊าซธรรมชาติไม่เหมือนถ่านหินตรงที่เผาไหม้โดยไม่ปล่อยซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ปรอท หรือละอองธุลีสู่บรรยากาศ และไม่มีขี้เถ้า มิหนำซ้ำยังปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์เพียงแค่ครึ่งเดียว รายงานเกี่ยวกับก๊าซเรือนกระจกที่สำนักงานพิทักษ์สิ่งแวดล้อมของสหรัฐฯ หรืออีพีเอ (Environmental Protection Agency: EPA) รวบรวมไว้ชี้ว่า เมื่อปี 2010 สหรัฐฯปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ต่ำกว่าปี 2005 คิดเป็นปริมาณกว่า 400 ล้านตัน หรือร้อยละ 7


เว้นเสียแต่ว่ามีก๊าซมีเทนรั่วไหลสู่บรรยากาศมากเกินไป ขณะที่การปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ของสหรัฐฯลดลงในช่วงปี 2005 ถึง 2010 แต่การปล่อยก๊าซมีเทนกลับเพิ่มสูงขึ้น อีพีเอชี้ว่าเมื่อถึงปี 2010 ตัวเลขที่เพิ่มขึ้นอาจเทียบเคียงกับศักยภาพในการก่อภาวะโลกร้อนเท่ากับการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ปีละ 40 ล้านตัน ซึ่งหมายความว่าการปล่อยก๊าซมีเทนที่เพิ่มขึ้นทำให้ประโยชน์ที่เกิดจากการลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์หดหายไปร้อยละ 10

หากพิจารณาจากตัวเลขของอีพีเอแล้ว วิธีการแฟรกกิ้งยังคงเป็นวิธีที่ดีสำหรับภูมิอากาศ (เมื่อเทียบกับการทำเหมืองถ่านหิน) แต่นักวิทยาศาสตร์บางคนเห็นต่างโดยบอกว่า อีพีเอประเมินการปล่อยมีเทนและที่สำคัญคือศักยภาพในการก่อภาวะโลกร้อนของโมเลกุลมีเทนแต่ละโมเลกุลต่ำกว่าความเป็นจริง พวกเขาแย้งว่า มีเทนที่รั่วจากบ่อขุดเจาะ ท่อส่งเครื่องเพิ่มความดันก๊าซ และถังเก็บ ทำให้ก๊าซมีเทนจากหินดินดานส่งผลเสียต่อสภาพอากาศยิ่งกว่าถ่านหิน

กฎระเบียบใหม่ที่อีพีเอประกาศใช้ในปีนี้กำหนดให้อุตสาหกรรมก๊าซธรรมชาติต้องวัดและลดปริมาณการปล่อยก๊าซลง การรั่วไหลสูงสุดจุดหนึ่งเกิดขึ้นเมื่อการขุดเจาะด้วยวิธีแฟรกกิ้งแล้วเสร็จ และของเหลวภายใต้แรงดันสูงจากกระบวนการแฟรกกิ้งไหลย้อนกลับขึ้นไปในบ่อพร้อมกับมีเทน กฎใหม่กำหนดให้บริษัทผลิตก๊าซเริ่มดักจับมีเทนดังกล่าวภายในปี 2015

ผู้เชี่ยวชาญบางคนเห็นว่า การดักจับมีเทนเป็นโอกาสอันดียิ่ง โดยให้เหตุผลว่าทำได้ง่ายกว่าการควบคุมปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์เพื่อชะลอภาวะโลกร้อน อย่างน้อยก็ในระยะสั้น เพราะมีเทนเพียงน้อยนิดก็สร้างความแตกต่างใหญ่หลวงได้ และมีเทนยังเป็นเชื้อเพลิงล้ำค่าอีกด้วย ตัวอย่างเช่น จีนซึ่งเป็นผู้ผลิตถ่านหินรายใหญ่ ปล่อยมีเทนปริมาณมหาศาลจากเหมืองเพื่อป้องกันการระเบิด ในช่วงทศวรรษ 1990 สมัยที่มุฮัมมัด เอล-อัชรี นักธรณีวิทยาชาวอียิปต์เป็นผู้บริหารองค์กรสิ่งแวดล้อมโลก (Global Environment Facility) ที่องค์การสหประชาชาติและธนาคารโลกก่อตั้งขึ้น เขาได้มอบเงิน 10 ล้านดอลลาร์สหรัฐให้โครงการต่างๆ ที่ผันมีเทนจากเหมืองหลายแห่งของจีนไปเป็นเชื้อเพลิงให้บ้านเรือนหลายพันหลังในย่านใกล้เคียง

เอล-อัชรีบอกว่า ทั่วโลกมีโครงการเช่นนี้รอการสนับสนุนเงินทุนอยู่อีกหลายร้อยโครงการ.

เรื่อง แมริแอนน์ ลาเวลล์ ภาพถ่าย มาร์ก ทีสเซน ข้อมูลจากนิตยสารเนชั่นแนลจีโอกราฟฟิก ฉบับภาษาไทย http://www.ngthai.com/ngm/1212/default.asp



< ก่อนหน้า   ถัดไป >
ขณะนี้มี 38 บุคคลทั่วไป ออนไลน์
สถิติผู้เยี่ยมชม
ผู้เยี่ยมชม: 7995942  คน
หนังสืออิเล็กทรอนิกส์
ฟิสิกส์ 1 (ภาคกลศาสตร์)
ฟิสิกส์ 1 (ความร้อน)
ฟิสิกส์ 2
กลศาสตร์เวกเตอร์
โลหะวิทยาฟิสิกส์
เอกสารคำสอนฟิสิกส์ 1
ฟิสิกส์ 2 (บรรยาย)
ฟิสิกส์พิศวง
สอนฟิสิกส์ผ่านทางอินเตอร์เน็ต
ทดสอบออนไลน์
วีดีโอการเรียนการสอน
แผ่นใสการเรียนการสอน
เอกสารการสอน PDF
หน้าแรกในอดีต

ทั่วไป
การทดลองเสมือน
บทความพิเศษ
ตารางธาตุ(ไทย1)
พจนานุกรมฟิสิกส์
ลับสมองกับปัญหาฟิสิกส์
ธรรมชาติมหัศจรรย์
สูตรพื้นฐานฟิสิกส์
การทดลองมหัศจรรย์
กิจกรรมการทดลองทางวิทยาศาสตร์

บททดสอบ
แบบฝึกหัดกลาง
แบบฝึกหัดโลหะวิทยา
แบบทดสอบ
ความรู้รอบตัวทั่วไป
อะไรเอ่ย ?
ทดสอบ(เกมเศรษฐี)
คดีปริศนา
ข้อสอบเอนทรานซ์
เฉลยกลศาสตร์เวกเตอร์
แบบฝึกหัดออนไลน์

สรรหามาฝาก
คำศัพท์ประจำสัปดาห์
ความรู้รอบตัว
การประดิษฐ์แของโลก
ผู้ได้รับโนเบลสาขาฟิสิกส์
นักวิทยาศาสตร์เทศ
นักวิทยาศาสตร์ไทย
ดาราศาสตร์พิศวง
สุดยอดสิ่งประดิษฐ์
การทำงานของอุปกรณ์ทางฟิสิกส์
การทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ

การเรียนฟิสิกส์ผ่านทางอินเตอร์เน็ต
การวัด
เวกเตอร์
การเคลื่อนที่แบบหนึ่งมิติ
การเคลื่อนที่บนระนาบ
กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
การประยุกต์กฎของนิวตัน
งานและพลังงาน
การดลและโมเมนตัม
การหมุน
สมดุลของวัตถุแข็งเกร็ง
การเคลื่อนที่แบบคาบ
ความยืดหยุ่น
กลศาสตร์ของไหล
กลไกการถ่ายโอนความร้อน
เทอร์โมไดนามิก
คุณสมบัติเชิงโมเลกุลของสสาร
คลื่น
การสั่น และคลื่นเสียง
ไฟฟ้าสถิต
สนามไฟฟ้า
ความกว้างของสายฟ้า
ตัวเก็บประจุ
ศักย์ไฟฟ้า
กระแสไฟฟ้า
สนามแม่เหล็ก
การเหนี่ยวนำ
ไฟฟ้ากระแสสลับ
ทรานซิสเตอร์
สนามแม่เหล็กไฟฟ้า
แสงและการมองเห็น
ทฤษฎีสัมพัทธภาพ
กลศาสตร์ควอนตัม
โครงสร้างของอะตอม
นิวเคลียร์

สมัครสมาชิก
เพื่อรับเอกสารเพิ่ม!