โครงการวิจัยใหม่มุ่งลดการใช้น้ำและพลังงานในการผลิตเอทานอล
คณะนักวิจัยในรัฐเนแบรสกากำลังศึกษาวิธีการผลิตเอทานอลที่มีความเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้นด้วยการลดปริมาณน้ำและพลังงานที่ใช้ในการผลิตลงซึ่งจะนำไปสู่การปลดปล่อยสารมลพิษออกสู่อากาศในระดับที่ต่ำลง
กองทุนเพื่อสิ่งแวดล้อมแห่งเนแบรสกาได้สนับสนุนเงินทุนในการวิจัยดังกล่าวของมหาวิทยาลัย Nebraska–Lincoln เป็นจำนวน 155,663 ดอลลาร์ในปีนี้ และอีก 44,232 ดอลลาร์ในปีถัดไป.
กระบวนการหมักเอทานอลได้ก่อให้เกิดก๊าซหลายชนิดที่ระเหยขึ้นสู่อากาศ รวมถึงคาร์บอนไดออกไซด์ และสารก่อมลพิษที่เป็นอันตรายอย่างอะเซตาลดีไฮด์ ฟอร์มาลดีไฮด์ แอโครลีน ฯลฯ โรงงานผลิตเอทานอลทุกแห่งจะต้องควบคุมปริมาณการปล่อยก๊าซมลพิษทางอากาศที่เป็นสารอันตรายในแต่ละปีให้อยู่ภายในระดับที่กฎหมายกำหนด
การลดก๊าซมลพิษทางอากาศที่เป็นสารอันตรายในโรงงานผลิตเอทานอลจะต้องใช้ระบบบำบัดอากาศแบบเปียกซึ่งจะลดปริมาณเอทานอลและก๊าซมลพิษทางอากาศที่เป็นสารอันตรายส่วนเกินของก๊าซที่ปล่อยออกมาจากถังหมัก รวมไปถึงการติดตั้งอุปกรณ์ออกซิเดชั่นด้วยความร้อนซึ่งจะเผากำจัดก๊าซที่เกิดจากการอบแห้ง กากข้าวโพดส่วนที่เหลือจากกระบวนการผลิตเอทานอล
ระบบบำบัดอากาศแบบเปียกจำเป็นต้องใช้น้ำและพลังงานไฟฟ้ามหาศาลในการเดินเครื่อง ซึ่งปกติแล้วน้ำที่นำมาใช้ในระบบนี้จะถูกหมุนเวียนผ่านกระบวนการทำให้เป็นของเหลวเพื่อนำกลับมาใช้ซ้ำ จะมีน้ำบางส่วนที่ระเหยไปในระหว่างการอบแห้งกากข้าวโพด และน้ำส่วนที่เหลือก็จะค้างอยู่ในกากข้าวโพดแบบเปียกซึ่งจะถูกนำออกจากโรงงานเพื่อไปจำหน่าย
Bruce Dvorak ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมโยธาและวิศวกรรมสิ่งแวดล้อมและหัวหน้านักวิจัยของโครงการนี้ระบุไว้ว่า “เราเริ่มเข้าใจถึงลักษณะการใช้งานน้ำและพลังงานไฟฟ้าในโรงงานผลิตเอทานอลแล้ว เราได้คำตอบว่าก๊าซเรือนกระจกและสารคาร์บอนความเข้มข้นสูงมีที่มาจากขั้นตอนไหนในกระบวนการผลิตเอทานอล และเรามีวิธีพัฒนากระบวนการผลิตให้เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น”
เงินทุนสนับสนุนการวิจัยจะถูกนำไปใช้ในการซื้อเครื่องมือเก็บตัวอย่างเพื่อตรวจวัดก๊าซในอากาศที่ปล่อยออกมาจากโรงงานผลิตเอทานอลในเนแบรสกา โดยจะนำตัวอย่างก๊าซที่เก็บมาได้ไปทดสอบที่ห้องปฏิบัติการ ของมหาวิทยาลัย Nebraska–Lincoln
Dvorak เปิดเผยว่าคณะผู้วิจัยจะทำการตรวจสอบเอทานอลที่อยู่ในกระบวนการผลิตเพื่อตรวจหาว่าในขั้นตอนใดที่มีการปล่อยมลพิษออกมามากที่สุด ดังที่ได้กล่าวไว้ว่า “เมื่อได้คำตอบแล้วเราก็จะสามารถช่วยออกแบบระบบบำบัดอากาศใหม่ที่ใช้ไฟฟ้าและน้ำในปริมาณน้อยลงแต่ยังคงบำบัดสารมลพิษได้เหมือนเดิม”
ปัจจุบันมีโรงงานผลิตเอทานอลในเนแบรสกาจำนวน 2 แห่งที่ตอบรับเข้าร่วมงานวิจัยนี้ Dvorak ชี้แจงว่าทางมหาวิทยาลัยกำลังชักชวนโรงงานผลิตเอทานอลรายอื่น ๆ ให้มาเข้าร่วมงานวิจัยด้วย โดยจะเริ่มการเก็บรวบรวมข้อมูลในช่วงปลายปี 2022 ก่อนจะลุยงานหนักในช่วงฤดูร้อนของปีถัดไป
เป้าหมายสุงสุดของคณะผู้วิจัยคือการนำข้อมูลมาใช้เพื่อออกแบบระบบกรองอากาศโดยกระบวนการทางชีวภาพ ซึ่งเป็นเทคโนโลยีบำบัดอากาศที่ใช้แบคทีเรียในการกำจัดสารมลพิษทางอากาศที่ปล่อยออกมาจากถังหมักและเตาอบแห้ง โดย Dvorak อธิบายว่านวัตกรรมนี้สามารถนำมาใช้ทดแทนระบบบำบัดอากาศแบบเปียกได้ และจะเป็นการลดปริมาณน้ำเหลือทิ้งรวมถึงกำลังไฟฟ้าที่ใช้ในการเดินเครื่อง
คณะผู้วิจัยยังมุ่งหวังที่จะพัฒนากระบวนการบีบอัดสารคาร์บอนไดออกไซด์จากถังหมักให้ลงไปอยู่ในบ่อกักเก็บที่ฝังลึกอยู่ใต้พื้นดิน
Dvorak เชื่อว่าพัฒนาการเหล่านี้จะช่วยลดปริมาณการปล่อยคาร์บอนลงได้ 2% ถึง 4% ซึ่งจะสามารถนำไปต่อยอดเป็นเชื้อเพลิงเอทานอลสูตรคุณภาพสูงที่มีราคาแพงกว่าสูตรปกติเพราะเป็นผลผลิตมาจากข้าวโพดที่มีปริมาณคาร์บอนต่ำ โดย Dvorak ฉายภาพให้เห็นว่า
“เอทานอลสูตรใหม่นี้จะเป็นการสร้างเม็ดเงินเพิ่มให้กับอุตสาหกรรมข้าวโพดของเนแบรสกาได้จริง อาจคิดเป็นมูลค่าถึง 50 ล้านดอลลาร์ต่อปี และ 400 ล้านดอลลาร์เมื่อนำเชื้อเพลิงสูตรนี้ไปจำหน่ายได้ทั่วประเทศ”
โครงการวิจัยนี้เป็นหนึ่งในบรรดา 8 โครงการวิจัยของเนแบรสกาที่ได้รับทุนสนับสนุนกว่า 500,000 ดอลลาร์จากกองทุนเพื่อสิ่งแวดล้อมแห่งเนแบรสกาในปีนี้ และถือเป็นโครงการน้องใหม่เพียงหนึ่งเดียวเนื่องจากว่าอีก 7 โครงการที่เหลือได้ดำเนินการวิจัยมาจนถึงปีที่ 2 และปีที่ 3 กันแล้ว
สภานิติบัญญัติแห่งรัฐเนแบรสกาได้จัดตั้งกองทุนเพื่อสิ่งแวดล้อมแห่งเนแบรสกาขึ้นในปี 1992 โดยนำรายได้จากสำนักงานสลากกินแบ่งของเนแบรสกามาใช้เพื่อแจกจ่ายเป็นทุนสนับสนุนมูลค่ากว่า 350 ล้านดอลลาร์ให้แก่โครงการกว่า 2,400 โครงการทั่วรัฐเนแบรสกา บรรดาพลเมือง องค์กร ชุมชน เกษตรกร รวมถึงธุรกิจต่าง ๆ สามารถสมัครเพื่อขอทุนที่เกี่ยวข้องกับการพิทักษ์สิ่งแวดล้อม การพัฒนาคุณภาพน้ำ และการจัดตั้งโครงการ รีไซเคิลวัสดุในรัฐเนแบรสกา กองทุนเพื่อสิ่งแวดล้อมแห่งเนแบรสกามีพันธกิจในการอนุรักษ์ คุ้มครอง และฟื้นฟูทรัพยากรธรรมชาติของรัฐฯ เพื่อมอบแด่ชนรุ่นหลังสืบไป
