นักวิจัย MIT ผลิต ”ไฮโดรเจน” สีเขียวด้วยกระป๋องน้ำอัดลม กากกาแฟ และน้ำทะเล !

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (Massachusetts Institute of Technology: MIT) ค้นพบวิธีผลิตไฮโดรเจนที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมเพื่อนำไปสร้างเป็นพลังงานเชื้อเพลิง ด้วยการใช้วัตถุดิบในการผลิตจากน้ำทะเล กากกาแฟ และกระป๋องน้ำอัดลม ซึ่งมีต้นทุนกว่าการผลิตไฮโดรเจน ด้วยวิธีทั่วไปในปัจจุบัน

การผลิตก๊าซไฮโดรเจนในปัจจุบัน

การผลิตก๊าซไฮโดรเจนในปัจจุบัน นิยมใช้กระบวนการแยกน้ำด้วยไฟฟ้า (Electrolysis) ซึ่งตัวเร่งปฏิกิริยา (Catalyst) มักเป็นสารผสมเฉพาะทางที่มีราคาแพง หรือไม่ก็ขึ้นสนิมได้ง่าย ซึ่งทางหนึ่งที่แก้ได้คือการหาสารเร่งปฏิกิริยาที่คุ้มทุน

และแม้ว่ากระบวนการทางเคมีธรรมชาติ อย่างการทำปฏิกิริยาระหว่างอะลูมิเนียมกับน้ำทะเล จะก่อให้เกิดก๊าซไฮโดรเจน แต่กระบวนการเคมีนี้ใช้เวลาในการทำปฏิกิริยาที่นานมาก จนไม่สามารถต่อยอดไปสู่การผลิตเชิงพาณิชย์ได้

การผลิตก๊าซไฮโดรเจนแบบใหม่จาก MIT

แต่นักวิจัยจาก MIT ได้เลือกใช้สิ่งที่มีอยู่รอบตัวมนุษย์อย่าง กากกาแฟ (Coffee ground) ที่ได้จากเครื่องทำกาแฟ มาเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาดังกล่าว และเลือกใช้อะลูมิเนียมจากกระป๋องน้ำอัดลม เป็นหนึ่งส่วนประกอบ

อย่างไรก็ตาม กระป๋องน้ำอัดลม มีเป็นสารอะลูมิเนียมที่อยู่ในรูปแบบ “ออกไซด์” (Oxide) หรือมีการปะปนกับสารอื่น ๆ ไม่สามารถทำปฏิกิริยาได้ จึงจำเป็นต้องกำจัดออกด้วยสารราคาแพง อย่างแกลเลียมและอินเดียม (Gallium and Indium) เนื่องจากเป็นส่วนประกอบสำคัญส่วนหนึ่งในการผลิตสารกึ่งตัวนำ หรือเซมิคอนดักเตอร์ (Semiconductor) ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ มาใช้ชะล้างออกไซด์ของอะลูมิเนียม ก่อนน้ำไปทำปฏิกิริยากับน้ำทะเล 

โดยในการทดลอง นักวิจัยได้นำอะลูมิเนียมขนาดเล็กทรงคล้ายลูกปัดที่ทำให้บริสุทธิ์ด้วยสารแกลมเลียมและอินเดียม นำไปหย่อนลงในบีกเกอร์ที่มีน้ำทะเลอยู่ ซึ่งเมื่อประจุเกลือ ทำปฏิริยากับอะลูมิเนียม จะก่อให้เกิดปฏิกิริยาทางเคมี และผลิตก๊าซไฮโดรเจน ในขณะที่อะลูมิเนียม ก็จะนำมาใช้ผลิตก๊าซไฮโดรเจนในรอบถัดไปได้

ประสิทธิภาพการผลิตก๊าซไฮโดรเจนแบบใหม่จาก MIT

จากผลการทดลอง พบว่าอะลูมิเนียมจากกระป๋อง 1 กรัม สามารถสร้างก๊าซไฮโดรเจนได้ 1.3 ลิตร ในระยะเวลา 2 ชั่วโมง และเมื่อระยะเวลาผ่านไป ความเร็วในการผลิตกับตกลงเรื่อย ๆ เนื่องจากผลผลิต (Byproduct) ส่วนหนึ่งก็ทำให้เกิดออกไซด์กับอะลูมิเนียม ทีมวิจัยจึงได้ทดลองนำกากกาแฟมาช่วยในการทำปฏิกิริยา และพบว่าเวลาในการผลิตก๊าซไฮโดรเจนเร็วขึ้นและเสถียรมากขึ้นเป็น 5 นาที โดยยังได้ผลผลิตเท่าเดิม

ในอนาคต ทีมนักวิจัยตั้งเป้าทดลองในระดับที่ใหญ่ขึ้นเป็นเครื่องทำปฏิกิริยาขนาดเล็ก (Small reactor)  โดยวางแผนจะทดสอบกับเรือและยานใต้น้ำ ซึ่งในทางทฤษฎีแล้ว ก้อนอะลูมิเนียมที่ได้จากกระป๋องน้ำอัดลม รวมทั้งหมด 18 กิโลกรัม ควรจะสามารถผลิตไฟฟ้าด้วยพลังงานไฮโดรเจน ให้สามารถใช้งานได้ถึง 30 วัน ซึ่งถ้าสำเร็จก็จะเปิดทางไปสู่การผลิตไฮโดรเจนที่ยั่งยืน เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม และมีต้นทุนต่ำลงอย่างมหาศาลได้ โดยงานวิจัยดังกล่าวตีพิมพ์ลงในวารสารวิชาการ เซลล์ รีพอร์ตส์ ฟิสิกคอล ไซแอนซ์ (Cell Reports Physical Science) เป็นที่เรียบร้อยแล้ว

ข้อมูลและภาพ MIT News