ย้อนกลับไป 100 ปีที่ผ่านมา โลกเคยเผชิญวิกฤตทรัพยากรครั้งใหญ่จากการขาดแคลนอาหารและปุ๋ย จนเกือบกลายเป็นข้อจำกัดของการอยู่รอดของมนุษยชาติ ทว่านวัตกรรมการผลิตปุ๋ยเคมีได้พาโลกมาสู่การเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ จนกลายเป็นรากฐานของการเติบโตของประชากรและเศรษฐกิจโลกในศตวรรษที่ 20
ในวันนี้โลกกำลังยืนอยู่จุดหัวเลี้ยวหัวต่อคล้ายกับ 1 ศตวรรษก่อน เมื่อความต้องการพลังงานเพิ่มสูงขึ้นอย่างรวดเร็วจากการเติบโตของประชากร ขณะที่ระบบพลังงานเดิมยังผูกติดอยู่กับการปล่อยคาร์บอนในระดับสูง คำถามสำคัญที่ไปไกลกว่าเรื่องโลกจะผลิตพลังงานสะอาดได้มากขึ้นหรือไม่ คือ เราจะแยกการเติบโตทางเศรษฐกิจออกจากการปล่อยคาร์บอนได้อย่างไร
ท่ามกลางโจทย์ท้าทายดังกล่าว นักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (Massachusetts Institute of Technology: MIT) เล็งเห็นว่า การแก้วิกฤตสภาพภูมิอากาศไม่อาจอาศัยเทคโนโลยีใดเพียงลำพัง แต่ต้องอาศัยการยกเครื่องระบบพลังงานทั้งโครงสร้าง
และนี่คือปาฐกถาพิเศษจาก อีฟลีน หวัง (Evelyn Wang) ศาสตราจารย์วิศวกรรมเครื่องกลระดับแนวหน้า และรองประธานฝ่ายพลังงานและสภาพภูมิอากาศ MIT ณ เวที POWERING SOUTHEAST ASIA THROUGH 2050: BUILDING A SUSTAINABLE AND ENERGY-RESILIENT ASEAN ในวันนี้ (27 มกราคม)
จาก ‘Haber–Bosch’ ถึง Climate Project: บทเรียนการแก้วิกฤตทรัพยากรโลก และโจทย์พลังงาน–สภาพภูมิอากาศในศตวรรษที่ 21
หวังเปิดปาฐกถาด้วยการหยิบยกเหตุการณ์ในหน้าประวัติศาสตร์ 100 ปีก่อนว่า วิกฤตทรัพยากรไม่ใช่เรื่องใหม่ของมนุษยชาติ โดยเมื่อย้อนกลับไปในศตวรรษที่ 19 โลกเคยเผชิญวิกฤตอาหารและปุ๋ยอย่างรุนแรง เพราะประชากรเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ขณะที่ภาคการเกษตรก็ตอบสนองความต้องการได้ไม่ทัน
หลายชาติต้องพึ่งพา ‘ปุ๋ยขี้นก’ ซึ่งอุดมไปด้วยไนเตรตจากแหล่งธรรมชาติ เนื่องจากความต้องการไนโตรเจนในปุ๋ยที่พุ่งสูง แต่ทรัพยากรดังกล่าวมีอยู่อย่างจำกัด เหล่านี้กลายเป็นชนวนความตึงเครียดนานาชาติ ทั้งการยึดครองดินแดนและความขัดแย้งระหว่างประเทศ
แม้ ฟริทซ์ ฮาเบอร์ (Fritz Haber) นักเคมีชาวเยอรมันจะหาทางออกจากวิกฤต หลังค้นพบวิธีการสังเคราะห์แอมโมเนียจากไนโตรเจนในอากาศได้สำเร็จในปี 1909 แต่การค้นพบดังกล่าวสามารถผลิตแอมโมเนียได้เพียง 125 มิลลิลิตรต่อชั่วโมง
จุดเปลี่ยนที่แท้จริงเกิดขึ้นเมื่อ คาร์ล บ็อช (Carl Bosch) นักเคมีและวิศวกรชาวเยอรมัน พัฒนากระบวนการผลิตแอมโมเนียขนานใหญ่ในระดับอุตสาหกรรมได้สำเร็จ หรือที่รู้จักกันในชื่อ ‘Haber–Bosch Process’ ซึ่งได้ปฏิวัติระบบอาหารโลก ทำให้เกิดการผลิตปุ๋ยเคมีในปริมาณมหาศาล จนกลายเป็นฐานสำคัญในการหล่อเลี้ยงประชากรโลกมาจนถึงปัจจุบัน
หวังระบุว่า เธอเริ่มต้นด้วยเรื่องราวนี้ เพราะฮาเบอร์และบอชสะท้อนให้เห็นถึงองค์ประกอบสำคัญของการแก้ปัญหาทรัพยากรในระดับโลก นั่นคือความคิดท้าทายกรอบเดิมควบคู่กับความก้าวหน้าที่ตั้งอยู่บนพื้นฐานของวิทยาศาสตร์และวิศวกรรม ซึ่งเป็นคุณสมบัติเดียวกันกับที่จำเป็นต่อการรับมือกับความท้าทายด้านพลังงาน และการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในปัจจุบัน
อย่างไรก็ตาม นักวิจัย MIT ย้ำว่า ความสำเร็จดังกล่าวก็มาพร้อมกับผลข้างเคียง เพราะภาวะประชากรโลกเติบโตก็แลกมาด้วยการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง จนกลายเป็นต้นตอหลักของวิกฤตการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
หวังมองว่า ในปัจจุบันโลกกำลังเผชิญความท้าทายรูปแบบใหม่ คือการจัดหาพลังงานให้เพียงพอกับความต้องการที่เพิ่มขึ้น รวมถึงการแยกการเติบโตทางพลังงานออกจากการปล่อยคาร์บอน ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อนในระดับโลก
ทั้งนี้ ข้อมูลตั้งแต่ปี 1950 ชี้ว่า เชื้อเพลิงฟอสซิลยังคงเป็นแหล่งพลังงานหลักของโลก จากการใช้พลังงานจากถ่านหิน ก๊าซธรรมชาติ และน้ำมันที่เพิ่มขึ้นราว 7 เท่า แม้โลกจะหาทางออกด้วยเทคโนโลยีดักจับและกักเก็บคาร์บอน แต่นวัตกรรมดังกล่าวลดการปล่อยคาร์บอนได้บางส่วนและยังมีต้นทุนยังสูงมาก โดยเฉพาะวิธีการดักจับคาร์บอนโดยตรง ที่ทำให้ต้นทุนพลังงานเพิ่มขึ้นมากกว่า 2 เท่า นับเป็นภาพสะท้อนว่า โลกจำเป็นต้องมีนวัตกรรมเชิงพลิกเกมเพื่อลดต้นทุนและการใช้พลังงานของเทคโนโลยีเหล่านี้
นอกจากนี้ วิธีการอื่นๆ อย่างการเร่งขยายแหล่งพลังงานปลอดการปล่อยมลพิษ (Emissions-Free Energy) อาจทำให้โลกต้องเพิ่มการทำงานมากกว่า 5 เท่า ขณะที่การหันไปใช้พลังงานหมุนเวียนอย่างพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม ก็มีข้อจำกัดสำคัญอย่าง ‘ความไม่ต่อเนื่อง’ เนื่องจากโลกต้องการเทคโนโลยีที่มีศักยภาพกักเก็บพลังงานระยะยาว แต่ต้องลงทุนต่ำ 2-3 เท่า อีกทั้งยังต้องสามารถรองรับการกักเก็บพลังงานในระดับหลายร้อยกิกะวัตต์ชั่วโมง
อนาคตที่ยั่งยืนต้องเริ่มจากมนุษย์และการเปลี่ยนวิธีคิดใหม่
หวังเน้นย้ำว่า โลกจำเป็นต้องมีเทคโนโลยีที่เก็บพลังงานได้มากขึ้นกว่าเดิมหลายเท่า เพื่อรองรับพลังงานหมุนเวียน ซึ่งผลิตไฟฟ้าได้ไม่สม่ำเสมอ โดยต้องมีคุณสมบัติสำคัญ คือ พลังงานต้องมีศักยภาพกักเก็บได้อย่างต่ำ 5 เท่า หรือกักเก็บได้นานเป็นฤดูกาล และมีต้นทุนถูกลงกว่าปัจจุบันอย่างน้อย 2–3 เท่า
ตัวอย่างของแนวคิดที่กำลังพัฒนา คือ แบตเตอรี่รูปแบบใหม่ แบตเตอรี่ที่เก็บพลังงานในรูปความร้อน หรือการสูบน้ำลงไปเก็บไว้ใต้ดินแล้วนำกลับมาใช้เมื่อจำเป็น ส่วนอีกทางเลือกหนึ่งคือพลังงานนิวเคลียร์ ทว่าที่ผ่านมา โครงการนิวเคลียร์มีต้นทุนสูงและใช้เวลาก่อสร้างยาวนาน ทำให้การลงทุนชะลอตัวลง ความหวังใหม่จึงอยู่ที่เตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์รุ่นใหม่แบบโมดูลาร์ที่ออกแบบให้มีขนาดเล็กลง สร้างเร็วขึ้น และใช้เงินลงทุนเริ่มต้นน้อยลง
อนึ่ง นักวิจัยจาก MIT ระบุว่า โลกยังมีแหล่งพลังงานใหม่ที่ถูกมองว่า มีศักยภาพสูงในอนาคต เช่น พลังงานความร้อนใต้พิภพขั้นสูง และพลังงานฟิวชันนิวเคลียร์ แต่ก็หมายเหตุไว้ว่า แม้พลังงานเหล่านี้จะถูกมองในฐานะ ‘พลังงานสะอาดระยะยาว’ แต่ยังต้องฝ่าด่านความท้าทายทางวิศวกรรมอีกมาก ตั้งแต่การทำให้ได้พลังงานออกมามากกว่าที่ใช้ ไปจนถึงการพัฒนาวัสดุที่ทนทานต่อเตาปฏิกรณ์
ขณะที่ ‘ไฮโดรเจนสีขาว’ ซึ่งเป็นไฮโดรเจนธรรมชาติที่เกิดขึ้นเองใต้ผิวโลก ก็ยังต้องหาคำตอบว่า แหล่งพลังงานนี้อยู่ที่ไหน มีมากเท่าใด จะดึงขึ้นมาใช้ได้อย่างไร และกระทบสิ่งแวดล้อมหรือไม่
จากข้อสรุปดังกล่าว หวังย้ำว่า การแก้ปัญหาโลกร้อนไม่ใช่แค่เรื่องเปลี่ยนแหล่งพลังงานเท่านั้น แต่ต้องคิดใหม่ทั้งระบบ ตั้งแต่วิธีแปลงพลังงาน ส่งพลังงาน ไปจนถึงการนำพลังงานไปใช้งาน ขณะที่การลดคาร์บอนยังต้องครอบคลุมถึงระบบการผลิตวัสดุและอาหารของโลก ซึ่งยังพึ่งพาน้ำมันและก๊าซเป็นหลัก
ทั้งหมดนี้เชื่อมโยงไปสู่แนวคิด ‘Climate Project’ หรือการเปลี่ยนแปลงต้องเริ่มจากระดับชุมชน โดยเชื่อมโยงกับเรื่องพลังงาน อาหาร น้ำ สุขภาพ และความมั่นคงเข้าด้วยกัน ซึ่งต้องอาศัยความร่วมมือจากทุกภาคส่วน
หวังสรุปว่า บทเรียนจากประวัติศาสตร์ของฮาเบอร์และบอชสอนมนุษยชาติว่า เทคโนโลยีเดิมอาจพาโลกก้าวหน้าได้แค่บางส่วน แต่การแก้ปัญหาใหญ่ต้องอาศัยการเปลี่ยนวิธีคิดครั้งใหม่ เพราะอนาคตที่สะอาด ยั่งยืน และปลอดภัยไม่ใช่สิ่งที่รอให้เกิดขึ้นเอง แต่เป็นสิ่งที่มนุษย์ต้องร่วมกันลงมือสร้าง
“อนาคตไม่ใช่สิ่งที่เรารอคอย แต่เป็นสิ่งที่เราร่วมกันสร้าง หากเราก้าวไปข้างหน้าด้วยกัน ข้ามสาขา ข้ามภาคส่วน ข้ามยุค เราสามารถสร้างการเปลี่ยนแปลงที่ยั่งยืนให้กับโลก ชุมชนและมนุษยชาติได้” เธอย้ำ
แฟ้มภาพ: zhongguo / Getty Images
