วิทย์ปริทัศน์ OHESI SCIENCE REVIEW ฉบับที่ 3 เดือน มีนาคม 2565

ขยะ ขยะ ขยะ… แนวทางการกำจัดขยะในอนาคต

Earth day
          วันคุ้มครองโลกตรงกับวันที่ 22 เมษายนของทุกปี เป็นวันครบรอบการกำเนิดของการเคลื่อนไหวด้านสิ่งแวดล้อมและสร้างความตระหนักในความสำคัญของความยั่งยืนของระบบนิเวศระยะยาว

ขยะและของเสีย
          ขยะ/ของเสีย คือ ผลิตภัณฑ์หรือสารที่ไม่เหมาะสมกับการใช้งานอีกต่อไป ของเสียในระบบนิเวศตามธรรมชาติ เช่น ออกซิเจน คาร์บอนไดออกไซด์ และอินทรียวัตถุที่ตายแล้ว จะถูกใช้เป็นอาหารหรือสารตั้งต้น
ขยะ/ของเสียสามารถแบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ ขยะ/ของเสียที่ไม่เป็นอันตรายหรือ ขยะมูลฝอย และขยะ/ของเสียอันตราย โดยของเสียอันตรายมักถูกควบคุมในระดับชาติ ส่วนของเสียที่ไม่เป็นอันตราบถูกควบคุมโดยระดับภูมิภาคหรือระดับท้องถิ่น
ขยะ/ของเสียอันตราย คือ ขยะ/ของเสียที่ระบุว่าอาจก่อให้เกิดอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพ จึงต้องมีการจัดการที่เป็นพิเศษ มีการกำหนดลักษณะทางเคมีและกายภาพ กระบวนการจัดเก็บและรีไซเคิล ความไวไฟ การกัดกร่อน ความเป็นพิษ และการระเบิด โดยของเสียที่เป็นของเหลว ก๊าซ จะต้องได้รับการดูแลเป็นพิเศษ ทั้งการบำบัดด้วยสารเคมี การเผา อย่างปลอดภัย การนำกลับมาใช้ใหม่ และการรีไซเคิล
ขยะ/ของเสียอันตรายชนิดพิเศษ ได้แก่
– การกัมมันตรังสี วัสดุกัมมันตภาพรังสี รวมถึงเวชศาสตร์นิวเคลียร์ การวิจัยนิวเคลียร์ การผลิตพลังงานนิวเคลียร์ การขุดแร่หายาก และการนำอาวุธนิวเคลียร์มาแปรรูปใหม่ ซึ่งการจัดการมีความแตกต่างจากของเสียอื่นๆ
– ของเสียทางการแพทย์ที่มาจากระบบการรักษาพยาบาลทั้งของคนและสัตว์ ประกอบด้วย ยา สารเคมี ผ้าพันแผล อุปกรณ์ทางการแพทย์ที่ใช้แล้ว ของเหลวจากร่างกายฯ ของเสียทางการแพทย์อาจจะเป็นสารที่เป็นพิษ หรือมีกัมมันตภาพรังสี หรือมีแบคทีเรียและจุลินทรีย์ที่เป็นอันตราย หรือที่ดื้อต่อยา สามารถติดเชื้อได้
– ขยะอิเล็กทรอนิกส์ (E-waste) เป็นขยะอุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ที่หมดอายุการใช้งาน เช่น คอมพิวเตอร์ โทรศัพท์ และเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้าน ขยะอิเล็กทรอนิกส์นับว่าเป็นอันตรายแม้ว่า บางส่วนนำกลับมาใช้ใหม่หรือรีไซเคิลได้ เนื่องจากมีส่วนประกอบที่เป็นพิษ เช่น ตะกั่ว และโลหะต่างๆ

การจัดการขยะ

วิธีการกำจัดขยะแบบต่างๆ

– ฝังกลบ เป็นวิธีการกำจัดขยะที่นิยมใช้ในประเทศกำลังพัฒนา ซึ่งการฝังของเสียในดิน มีกระบวนการกำจัดกลิ่นและของเสียที่เป็นอันตรายก่อนที่จะฝังลงดิน แต่ปัจจุบันวิธีการนี้มีการใช้น้อยลง เนื่องจากพื้นที่ไม่เพียงพอ และการเกิดก๊าซมีเทนและก๊าซอื่นๆ ก่อให้เกิดการปนเปื้อนและปัญหามลพิษทางอากาศและทางน้ำ ส่งผลกระทบทั้งคนและสัตว์
– การเผา เป็นวิธีการกำจัดขยะมูลฝอยด้วยการเผาที่อุณหภูมิสูง ข้อดีคือ สามารถลดปริมาณขยะมูลฝอยได้ถึง 20-30% และลดพื้นที่ในการฝังกลบ เป็นที่นิยมในประเทศ สหรัฐฯ และญี่ปุ่น
– พลาสมาก๊าซซิฟิเคชั่น (Plasma gasification) การใช้พลาสมาที่เป็นก๊าซประจุไฟฟ้าหรือไอออไนซ์สูง ทำให้ขยะ/ของเสียแตกตัวเป็นก๊าซ การจัดการในรูปแบบนี้ให้พลังงานหมุนเวียนและประโยชน์อื่นๆ ที่น่าอัศจรรย์เป็นเทคโนโลยีที่นำไปสู่พลังงานสะอาด
– ปุ๋ยหมัก กระบวนการย่อยสลายทางชีวภาพที่ง่ายและเป็นธรรมชาติ นำของเสียอินทรีย์ เช่น ซากพืชและของเสียทางการเกษตรในครัวเรือน ให้กลายเป็นสารอาหารที่ดีเยี่ยมให้แก่พืช และเป็นวิธีการกำจัดของเสียที่ดีที่สุด แต่ข้อเสียคือ กระบวนการย่อยของจุลินทรีย์เกิดขึ้นช้าๆ ใช้เวลา และใช้พื้นที่ค่อนข้างมาก
– การนำกลับมาใช้ใหม่และการรีไซเคิล กระบวนการนำสิ่งของที่ถูกทิ้ง กลับมาใช้โดยการแปรรูป หรือแปลงให้เป็นพลังงานในรูปของความร้อน ไฟฟ้า หรือเชื้อเพลิง ส่วนการรีไซเคิลเป็นกระบวนการเปลี่ยนของเสียให้เป็นผลิตภัณฑ์ใหม่ เพื่อลดการใช้พลังงานและการใช้วัตถุดิบใหม่ แนวคิดเบื้องหลังการรีไซเคิล คือ การลดใช้พลังงาน ลดปริมาณของหลุมฝังกลบ ลดมลภาวะทางอากาศและทางน้ำ ลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก และรักษาทรัพยากรธรรมชาติ
แนวทางการแก้ปัญหาขยะในปัจจุบัน

Zero waste หรือ ขยะเป็นศูนย์ ความหมายว่า เป็นการอนุรักษ์ธรรมชาติจากแหล่งต่างๆ จากการผลิต การบริโภค การใช้ซ้ำ Zero waste ครอบคลุมทั้งวงจรของผลิตภัณฑ์หรือวัสดุ การได้มา การผลิต การบริโภค และการไม่มีขยะส่งไปยังหลุมฝังกลบ เตาเผาขยะ หรือมหาสมุทร

Zero Waste

3Rs – หลักของ Zero Waste

Reduce : การลดปริมาณขยะ ลดการใช้ เลี่ยงการทิ้งผลิตภัณฑ์หรือการใช้ผลิตภัณฑ์ รวมถึงการลดการใช้วัสดุที่เป็นพิษ กำจัดตัวเลือกผลิตภัณฑ์แบบใช้แล้วทิ้งและเปลี่ยนไปใช้ตัวเลือกที่ใช้ซ้ำได้แทน

Reuse : การนำกลับมาใช้ใหม่ บำรุงรักษา ซ่อมแซม การใช้วัสดุและผลิตภัณฑ์ที่ดีที่สุด โดยการนำกลับมาใช้ใหม่ การใช้ซ้ำ การถอดแยกชิ้นส่วน ฯ เป็นเป้าหมายที่ครอบคลุมทั้งในระดับการผลิตและผู้บริโภค

Recycle : การรีไซเคิลมีบทบาทสำคัญของ Zero Waste การรีไซเคิลเป็นการเปลี่ยนของเสีย ของที่ไม่สามารถใช้ประโยชน์ได้กลับมาเป็นสิ่งมีประโยชน์ ทั้งนี้ การรีไซเคิลยังไม่มีประสิทธิภาพเพียงพอ เนื่องจากวัสดุและผลิตภัณฑ์ ที่ใช้งานในปัจจุบันมีความหลากหลาย นอกจากนี้ การรีไซเคิลรวมถึง การหมักทำปุ๋ย/ขยะย่อยสลาย เช่น เศษผัก เปลี่ยนเป็นปุ๋ยหมัก กระบวนการทางธรรมชาติทำให้ของเสียมีค่า หมุนเวียนจากอาหารไปสู่ปุ๋ยหมักอีกครั้ง

          Recycle

          การรีไซเคิลช่วยรักษาทรัพยากรธรรมชาติ หรือวัสดุที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ที่นำมาใช้ทำผลิตภัณฑ์ เช่น กระดาษ หากไม่มีรีไซเคิลและนำกลับมาใช้ใหม่ ทรัพยากรต้นไม้อาจถูกใช้หมด ประโยชน์ที่สำคัญของการรีไซเคิล คือ ลดขยะในหลุมฝังกลบและเตาเผา ซึ่งสร้างมลพิษต่อดิน น้ำ และอากาศของโลก ประหยัดพลังงาน และเพิ่มความมั่นคงทางเศรษฐกิจให้แก่ประเทศ

กระบวนการรีไซเคิล ประกอบด้วย 3 ขั้นตอน ได้แก่ การรวบรวม การแปรรูป และการผลิตซ้ำเป็นผลิตภัณฑ์ใหม่

ขั้นตอนที่ 1 : การรวบรวม (Processing) – การรวบรวมขยะรีไซเคิล รวมถึงการรวบรวมการส่งกลับศูนย์ การมัดจำ หรือการส่งคืนขวดและรับเงินคืน

ขั้นตอนที่ 2 : การดำเนินการ (Processing) – หลังจากรวมขยะรีไซเคิลแล้ว ขยะจะถูกส่งไปที่ศูนย์เพื่อคัดแยก ทำความสะอาด และแปรรูปเป็นวัสดุที่สามารถใช้ในการผลิตได้ สินค้าบางชนิดต้องมีการประมวลผลเพิ่มเติมสำหรับการคัดแยกและการขจัดสิ่งปนเปื้อนเพิ่มเติม เช่น แก้วและพลาสติก จะส่งไปโรงงานแปรรูป เพื่อบดละเอียด

ขั้นตอนที่ 3 : การผลิตซ้ำ (Remanufacturing) หลังจากเสร็จสิ้นกระบวนการแล้ว รีไซเคิลจะทำเป็นผลิตภัณฑ์ใหม่ที่โรงงานรีไซเคิลหรือโรงงานอื่น เช่น โรงงานกระดาษหรือโรงงานผลิตขวด

          Energy recovery

          ขยะเปียก ขยะมูลฝอย และของเสียเป็นก๊าซ เป็นปัญหา ด้วยเหตุนี้จึงมีการพัฒนาเทคโนโลยีและใช้ประโยชน์จากวัตถุดิบต้นทุนต่ำนี้ ผลิตเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพ สารตั้งต้นชีวภาพ พลังงานความร้อน และพลังงานไฟฟ้า

การแปลงวัสดุเหลือใช้ให้กลับนำมาใช้ใหม่หรือที่เรียกว่า ‘Waste to Energy’ เช่น

-พลังงานที่ได้จากการเผาไหม้ :

การนำพลังงานกลับมาใช้ใหม่จากการเผาไหม้ของขยะมูลฝอยจากแหล่งชุมชนเป็นลำดับการจัดการขยะที่ไม่เป็นอันตราย แต่ยังสามารถผลิตพลังงานจะกระบวนการเผาขยะได้ด้วย

-การย่อยสลายขยะอินทรีย์ของแบคทีเรีย :

ขยะอินทรีย์ เช่น มูลสัตว์หรือสิ่งปฏิกูลของมนุษย์ หรือผลิตภัณฑ์ของเหลือทางการเกษตร พืชที่มีน้ำตาลและแป้ง รวบรวมในถังที่ปราศจากออกซิเจน ใช้เชื้อแบคทีเรียที่ไม่ใช้ออกซิเจน (Anaerobic bacteria) ย่อยสลายวัสดุเหล่านี้ ผ่านกระบวนการหมักเพื่อสร้างไบโอแอลกอฮอล์ เอทานอล บิวทานอล และโพรพานอล เพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิง หรือผลิตกระแสไฟฟ้าได้

-การแปลงเป็นก๊าซหรือเชื้อเพลิงเหลว :

ชีวมวลสามารถเปลี่ยนเป็นเชื้อเพลิงที่เป็นก๊าซหรือของเหลวได้โดยผ่านการแปรสภาพเป็นก๊าซ (Gasification) และไพโรไลซิส (Pyrolysis) ซึ่งการทำให้เป็นก๊าซ (Gasification) เป็นกระบวนการที่ทำให้ชีวมวลที่เป็นของแข็ง ผ่านอุณหภูมิสูง เพื่อผลิตก๊าซสังเคราะห์ (Synthesis gas) หรือ Syngas) ที่เป็นส่วนผสมประกอบด้วยคาร์บอนมอนอกไซต์และไฮโดรเจน ก๊าซสามารถเผาในหม้อต้มแบบธรรมดาเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าได้ นอกจากนี้ ยังใช้แทนก๊าซธรรมชาติในการผลิตไฟฟ้าด้วยกังหันก๊าซแบบ Combined-cycle gas turbine

ไพโรไลซิส (Pyrolysis) ใช้กระบวนการที่คล้ายกับการแปรสภาพเป็นก๊าซแต่สภาวะการทำงานต่างกัน โดยชีวมวลจะถูกให้ความร้อนที่อุณหภูมิต่ำกว่า เพื่อผลิตน้ำมันชีวภาพดิบ ซึ่งใช้ทดแทนน้ำมันเชื้อเพลิงหรือดีเซลในเตาเผา กังหัน และเครื่องยนต์เพื่อการผลิตไฟฟ้า

นวัตกรรมปฏิวัติการจัดการขยะในอนาคต

การจัดการขยะอัจฉริยะเป็นการใช้ Internet of Things (IoT) เป็นเทคโนโลยีที่สามารถตรวจสอบ รวบรวม และติดตามข้อมูลแบบเรียลไทม์ ที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการรวบรวมขยะและกระตุ้นนวัตกรรมในอนาคต

ถังขยะอัจฉริยะ

เพื่อลดปัญหาการแยกขยะไม่ถูกหรือ ไม่เหมาะสมนี้ มีการพัฒนาถังขยะอัจฉริยะที่ใช้การจดจำวัตถุโดยใช้ปัญญาประดิษฐ์เพื่อแยกขยะรีไซเคิลออกเป็นช่องต่างๆ โดยอัตโนมัติ แล้วเครื่องจะบีบอัดขยะและตรวจสอบว่าแต่ละถังเต็มแค่ไหน เมื่อเต็มถังจะส่งสัญญาณไปยังศูนย์ เพื่อดำเนินการจัดเก็บ ถังขยะอัจฉริยะช่วยขจัดความผิดพลาดการคัดแยกของคน ทำให้การแปรรูปวัสดุเร็วและง่ายขึ้นสำหรับโรงงานรีไซเคิล สามารถลดต้นทุนการจัดการขยะได้มากถึง 80%

ท่อลมส่งขยะ

พื้นที่เขตชุมชนเมืองขยายตัวและเติบโตรวดเร็ว การจัดการขยะจำเป็นต้องมีศักยภาพเพิ่มมากขึ้น เพื่อรองรับปริมาณขยะ จึงเกิดเป็นแนวคิดการติดตั้งถังกำจัดขยะแบบท่อลมที่เชื่อมต่อกับท่อใต้ดินหลายชุด ขยะจะไหลผ่านท่อไปยังโรงงานเก็บขยะเพื่อแยก ระบบนี้ขจัดความจำเป็นในการรวบรวมของเสียแบบเดิมๆ ลดต้นทุนด้านพลังงานและเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวม

หุ่นยนต์รีไซเคิล AI

ในช่วง 1-2 ปีที่ผ่านมา จำนวนพนักงานที่ลดลงในช่วงการระบาดใหญ่ของ COVID-19 เพื่อตอบสนองความต้องการ หุ่นยนต์รีไซเคิลขับเคลื่อนด้วยปัญญาประดิษฐ์เป็นทางออกที่ดีเยี่ยม ที่ได้มีการออกแบบเพื่อให้สามารถระบุและคัดแยกวัสดุรีไซเคิลได้แม่นยำ เพิ่มประสิทธิภาพและลดความต้องการแรงงานมนุษย์ ช่วยประหยัดเงินของศูนย์รีไซเคิล และยังช่วยเปลี่ยนเส้นทางวัสดุที่จบลงในหลุมฝังกลบได้มากขึ้น

เซ็นเซอร์วัดระดับขยะ

บ้านและภาคธุรกิจทั่วประเทศใช้บริการเก็บขยะรายสัปดาห์มานานหลายทศวรรษแล้ว เพื่อช่วยลดการเดินทางไปและกลับ ระหว่างแหล่งชุมชนและหลุมฝังกลบ บริษัทและชุมชนสามารถติดตั้งเซ็นเซอร์วัดระดับขยะในถังทุกขนาด โดยอุปกรณ์จะรวบรวมและจัดเก็บข้อมูล ทำให้สามารถคาดการณ์ได้ว่าควรจัดเก็บขยะจากแหล่งใดบ่อย และช่วยป้องกันขยะล้นออกนอกถังขยะด้วย นอกจากนี้ สามารถติดเซ็นเซอร์หรือกลไกการชั่งน้ำหนักรถบรรทุกขยะ เพื่อคาดการณ์ระดับการบรรจุและลดการเดินทางและลดต้นทุนการรวบรวมรายปี

เครื่องอัดขยะพลังงานแสงอาทิตย์

เครื่องอัดขยะพลังงานแสงอาทิตย์สามารถเก็บขยะได้มากกว่าถังขยะแบบเดิมถึง 5 เท่า เครื่องจะบีบอัดขยะเพื่อเพิ่มความจุของถังขยะ

แอพรีไซเคิล

          การคัดแยกขยะปนเปื้อน ไม่สามารถเข้าศูนย์รีไซเคิลได้ องค์กรต่างๆ ได้เผยแพร่แอพ เช่น RecycleNation และ iRecycle ที่ให้ข้อมูลผู้ใช้เกี่ยวกับอัตราการรีไซเคิลและที่ตั้งศูนย์ และรายการใดบ้างที่สามารถรีไซเคิลได้

ตู้ขยะอิเล็กทรอนิกส์

          อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ สมาร์ทโฟน แล็ปท็อป จอภาพ ทีวี ลำโพง และอุปกรณ์อื่นๆ ที่พัฒนาออกมาประกอบด้วยสารเคมีและโลหะ เช่น ตะกั่ว แคดเมียม และปรอท ที่เป็นสารพิษอันตราย หากจัดการที่ไม่เหมาะสมอาจเป็นอันตรายต่อทั้งคนและสิ่งแวดล้อมได้ ซึ่งหลายบริษัทได้เริ่มโครงการรีไซเคิลขยะอิเล็กทรอนิกส์ หรือซื้ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เก่าคืน เพื่อแลกอุปกรณ์เครื่องใหม่ บริษัท ecoATM ได้สร้างตู้รีไซเคิลขยะอิเล็กทรอนิกส์ที่ให้เป็นเงินสดทันที แม้จะไม่ได้เสนอเงินสดให้สำหรับอุปกรณ์ที่แตกหักหรือไม่สามารถใช้งานได้เสมอไป แต่ก็รับโทรศัพท์ แท็บเล็ต และเครื่องเล่น MP3 ในทุกสภาวะ นำกลับมาใช้ใหม่อย่างเหมาะสม

ยุทธศาสตร์สหรัฐฯ

          กระทรวงพลังงานสหรัฐฯ (DOE) ประกาศระดมทุนสูงถึง 14.5 ล้านเหรียญสหรัฐฯ สำหรับการวิจัยและพัฒนาเพื่อลดขยะและลดพลังงาน จำพวกถุงพลาสติก พลาสติกคลุมอาหาร และฟิล์ม โดยมุ่งไปที่เทคโนโลยีการรีไรเคิลพลาสติก เพื่อให้ DOE จัดการกับความท้าทายการรีไซเคิลขยะพลาสติก ในการสร้างเศรษฐกิจพลังงานสะอาดและรับรองว่าสหรัฐฯ จะปล่อยคาร์บอนเป็นศูนย์ภายในปี 2593

อ่านเพิ่มเติมได้ที่ : https://waa.inter.nstda.or.th/stks/pub/2022/ost-sci-review-mar2022.pdf