Cold Plasma Technology : เทคโนโลยีใหม่ในการกำจัด VOCs

วันนี้นายช่างจึงนำเสนอ เทคโนโลยีที่ใช้กำจัด VOCs โดยไม่สิ้นเปลืองพลังงาน อย่างเทคโนโลยี Cold Plasma ในการผลิตของอุตสาหกรรมจะมี by-product ที่เราไม่ต้องการคือ มลพิษทางอากาศ ซึ่งจะอยู่ในรูปของVOCs เป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อม และสุขภาพมนุษณ์ของเรา

Plasma เป็นคำที่คุ้นหูกับทุกๆคนอย่างแน่นอน แต่หลายๆคนอาจไม่รู้จักและเข้าใจเกี่ยวกับคำๆนี้ นายช่างเองก็เพิ่งรู้จักเหมือนกันว่าสถานะของสสารจริงๆแล้วมีมากกว่า ของแข็ง ของเหลว และก๊าซ (เรียนมาแค่นี้ 555) จริงๆแล้วถ้าให้พลังงานไปอีกมันจะเป็นสถานะที่เรียกว่า “Plasma”

และสถานะนี้อยู่รอบตัวเราโดยที่เราไม่รู้ตัว และใช้ประโยชน์กันได้หลายวงการมากๆ โดยเฉพาะอุตสาหกรรมของพวกเราจะใช้เป็นตัวกำจัด VOCs ซึ่งปกติในโรงงานเราจะกำจัดสารVOCs ด้วยการเผาซึ่งเปลืองพลังงานมากๆ

VOCs คืออะไร?

Volatile Organic Compounds (VOCs) เป็นสารอินทรย์ที่สามารถระเหยได้ในอุณหภูมิห้อง ส่วนใหญ่เกิดในกระบวนการผลิตพวกอุตสาหกรรม เคมี ปิโตรเคมี เหมืองแร่ และอื่นๆ อันตรายต่อสิ่งมีชีวิต สิ่งแวดล้อม เช่น ทำให้เป็นมะเร็ง หรือป่วยเป็นโรคภูมิแพ้ โรคทางเดินหายใจ

พูดง่ายๆมันคือตัวร้ายในวงการสิ่งแวดล้อม ซึ่งเมื่อสิบปีที่แล้วโลกเพิ่งเห็นความสำคัญของผลกระทบนี้ จึงตั้งเป็นกฏหมายสิ่งแวดล้อมของแต่ละประเทศ รวมถึง การกำหนดมาตรฐาน ISO 14001, ISO16000 ซึ่งเป็นมาตรฐานที่สำคัญต่อการส่งเสริมการดูแลสิ่งแวดล้อม ที่ดูผลของการปล่อย VOCs โดยตรง

ด้วยเหตุนี้ โรงงานอุตสาหกรรมจึงต้องลงทุนหรือหาวิธีกำจัดเจ้า VOCs ตัวร้ายนี้ โดยวิธีการกำจัด VOCs สามารถทำได้หลายวิธีได้แก่ Wet scrubber (ใช้ Spray liquid absorb VOCs) ซึ่งกำจัด VOCs ได้ไม่หมด และเกิดน้ำเสียเพิ่มขึ้นด้วย

Adsorption (ใช้ Activated Carbon) อันนี้ดูดซับ VOCs ได้ดีเลย แต่จะต้องเปลี่ยน Activated carbon ซึ่งคิด Operating cost รายปีจะสูงมาก

Absorption จะใช้Liquid ที่สามารถละลายVOCs ที่มีองค์ประกอบเฉพาะได้ เช่น เราจะใช้Caustic soda (NaOH) มา absorb Hydrogen sulfide H2S)

Thermal Oxidization (ใช้การเผาไหม้เพื่อเปลี่ยน VOCs ไปเป็น CO₂+H₂O)  เช่น Flare หรือ Furnace สามาระกำจัด VOCs ได้ดีมาก >99% แต่ Operating cost สูงมาก

Non-Thermal oxidization (Cold plasma) (บทความนี้จะเน้นเทคโนโลยีนี้) จะเปลี่ยน Oxygen ในอากาศ เป็นสถานะ Plasma ซึ่งจะเปลี่ยนจาก Oxygen ธรรมดาเป็น Activated oxygen และจะถ่ายเทพลังงานให้กับสารVOCs เพื่อเปลี่ยนรูปเป็น CO₂ + H₂O ซึ่งปลอดภัยกว่าที่จะปล่อย VOC ออกไป จะใช้ไฟฟ้าแทนการเผาไหม้

มาเข้าเรื่องกันดีกว่า หลังจากปูพื้นเรื่อง VOCs แล้ว นายช่างขอลงลึก เทคโนโลยี Non-thermal oxidization หรือ Cold plasma technology

Plasma คือ อะไร?

(ทฤษฏีอาจจะยากนะครับ สำหรับคนที่ไม่ได้จบทาง Chemical engineering มา แต่นายช่างจะพยายามอธิบายให้ง่ายที่สุดครับ)

“Plasma” คือ สถานะหนึ่งของสสารที่สะสมประจุไอออนอิสระ (ทั้งไอออนบวกและไอออนลบ) เคลื่อนที่แบบสุ่มทิศทาง (Random movement) ทำให้สสารทั้งกลุ่มนี้มีประจุรวมเป็นกลางทางไฟฟ้า

ในการเกิดสถานะ Plasma จะต้องให้พลังงานกับสสารจนกระทั่งสสารเปลี่ยนสถานะเป็นก๊าซและให้พลังงานเพิ่มจนมากพอที่สามารถทำลายพันธะของสสารได้ และสสารก็จะกลายเป็นไอออนดังรูป สถานะดังกล่าวคือ Plasma ในทางธรรมชาติเราสามารถพบสถานะพลาสม่าได้ทั่วไป เช่น ดวงอาทิตย์ เปลวไฟ ฟ้าผ่า ปรากฎการณ์แสงเหนือ (Aurora)

เทคโนโลยีในการประยุกต์ใช้ Plasma

ในปัจจุบันนี้ได้นำความรู้เรื่อง Plasma มาใช้อย่างแพร่หลายในหลายวงการ ขอโชว์ตัวอย่างคร่าวๆ ดังนี้

• Bio&medical → ใช้ในการแพทย์ การรักษานิ่วในไต มะเร็ง
• Spacecraft → Fuel reforming ที่ใช้ปฏิกิริยาของเชื้อเพลิงผลิต H2 ที่ใช้ในการขับเคลื่อนยานอวกาศ
• Material (วัสดุศาสตร์) → ใช้ผลิต Semi-conductor, ทำพื้นผิวที่กันน้ำ กันสิ่งสกปรกยึดติด
• Optical (แสงและการเห็น) → Laser ที่เป็น excimer CO₂ , Lamp
• Instrument → Gas detector และ Sensor ต่างๆ
• Environment → ไว้กำจัด VOCs เช่น Flare, Thermal oxidizer และ Cold plasma ที่กำลังนำเสนอ

เทคโนโลยี COLD PLASMA ในอุตสาหกรรม

สำหรับการกำจัด VOCs โดยวิธี Cold plasma จะบำบัดโดยใช้ไฟฟ้าเพื่อเปลี่ยนสถานะของ VOCs ให้กลายเป็น CO₂ + H₂O ข้อดีคือ อุณหภูมิจะต้ำมากเมื่อเทียบกับ Thermal oxidization และที่สำคัญจะไม่เกิด SOx และ NOx ซึ่งเป็นสาเหตุทำให้เกิดฝนกรด (Acid rain)

หลักการของ Cold plasma

1.เปลี่ยนอากาศให้เป็น Plasma โดยใช้ไฟฟ้า (ใช้หน่วย eV อ่านว่า Electron volt) โดยใช้อุปกรณ์เร่งปฏิกิริยา จะเปลี่ยน Oxygen ในอากาศเป็น Active Oxygen (พร้อมที่จะ Oxidized VOCs)

2.พลังงานที่อยู่ในสถานะ Plasma จะต้องมากกว่า พลังงานพันธะของสาร VOCs ที่จะกำจัดดูได้จากตาราง

สุดท้ายนี้ขอขอบคุณข้อมูลดีๆจากทาง INNOVEK สำหรับหลักการทำ Cold Plasma ในอุตสาหกรรม

หากสนใจเทคโนโลยี Cold plasma ติดต่อได้ทางช่องทางนี้เลยนะครับ

(+66)38 -026491-4 , [email protected]

แล้วพบกับสาระดีๆแบบนี้ทางด้านงานช่าง งานวิศวกรรม และอุตสาหกรรมได้ที่ นายช่างมาแชร์ นะครับ

Website: www.naichangmashare.com
Facebook: https://www.facebook.com/naichangmashare/
Youtube: https://www.youtube.com/channel/UCmIPiSeg-uy4k8JYSmknp_g
Instragram: https://www.instagram.com/naichangmashare/
Twitter: https://twitter.com/naichangmashare

#นายช่างมาแชร์ #Coldplasma