จากของที่ต้องทิ้ง เปลี่ยนสู่ “คอนกรีตเถ้าลอย” ช่วย กฟผ.

เป็นที่รู้มานานว่าโรงไฟฟ้าพลังความร้อนแม่เมาะ กฟผ. มีผลพลอยได้จากการผลิตไฟฟ้าเป็นเถ้าลอยที่นำไปขายต่อถึงปีละกว่า 9 แสนตัน แต่ก็มีเถ้าลอยอีกส่วนไม่สามารถสร้างประโยชน์ และต้องนำไปทิ้งซึ่งต้องเสียค่าใช้จ่ายมากเพื่อฝังกลบ แต่ในวันนี้ กฟผ.มีวิธีนำเถ้าลอยที่ต้องทิ้ง ผลิตเป็นสินค้าสร้างประโยชน์ได้ในอุตสาหกรรมก่อสร้าง

โรงไฟฟ้าแม่เมาะ จ.ลำปาง ใช้ถ่านหินลิกไนต์เป็นเชื้อเพลิงที่ใช้ในการผลิตไฟฟ้า ซึ่ง กฟผ. มีมาตรฐานในการดูแล และควบคุมการปล่อยมลสารอย่างเข้มงวด และในกระบวนการผลิตไฟฟ้ายังมีผลพลอยได้ คือ ‘เถ้าลอย’ (Fly Ash) สามารถนำไปใช้เป็นส่วนผสมสำหรับงานก่อสร้าง เช่น คอนกรีต เสาเข็ม พื้นสำเร็จรูป กระเบื้อง ฯลฯ

แต่ไม่ใช่เถ้าลอยทั้งหมดที่สามารถนำไปใช้งานได้ ยังมีบางส่วนที่ถูกทิ้ง เพราะองค์ประกอบทางเคมีไม่ผ่านเกณฑ์ กฟผ. จึงร่วมมือกับมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ (มจพ.) นำโดย รศ.ดร.สมิตร ส่งพิริยะกิจ คณบดีวิทยาลัยเทคโนโลยีอุตสาหกรรม นำเถ้าลอยที่ไม่ได้มาตรฐานมาวิจัยเพื่อหาทางนำสิ่งไร้ค่ามาพัฒนาให้เกิดประโยชน์

"เถ้าลอยที่มีค่ามักถูกนำไปเป็นส่วนผสมเสริมเพื่อทดแทนปูนซีเมนต์ในอุตสาหกรรมก่อสร้าง แต่จะมีโอกาสเป็นไปได้หรือไม่ที่จะถูกนำมาใช้เป็นส่วนผสมหลัก" ประเด็นคำถามนี้จุดประกายแนวคิด กฟผ. และอาจารย์สมิตร ร่วมกันหาแนวทางการผลิตคอนกรีตจากเถ้าลอยที่ต้องถูกทิ้ง (Activated Fly Ash)  ซึ่งในที่สุดก็พบว่า สภาพคอนกรีตจากเถ้าลอยที่ถูกทิ้งนั้นมีความแข็งแรงและคงทน ลักษณะทางกายภาพเหมือนกับการใช้ปูนซีเมนต์

โรงไฟฟ้าแม่เมาะ ที่่จ.ลำปาง ผลิตไฟฟ้าจากถ่านหินลิกไนต์ ทำให้เกิดเถ้าลอย 
โรงไฟฟ้าแม่เมาะ ที่่จ.ลำปาง ผลิตไฟฟ้าจากถ่านหินลิกไนต์ ทำให้เกิดเถ้าลอย

เฉลิมพล บุญส่ง หัวหน้าแผนกพัฒนาผลิตภัณฑ์ธุรกิจวัตถุพลอยได้ กองธุรกิจวัตถุพลอยได้ การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.) อธิบายถึงที่มาของเถ้าลอย และความมุ่งมั่นในการนำเถ้าลอยที่มีคุณสมบัติไม่ผ่านเกณฑ์การขายไปพัฒนาให้มีมูลค่าเพิ่มโดยนำไปใช้ประโยชน์ว่า

“ถ่านหินลิกไนต์ที่นำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงในการผลิตกระแสไฟฟ้า เมื่อใช้มาเป็นเวลานานก็ต้องยิ่งขุดลึกลงไปเรื่อยๆ เพื่อนำถ่านหินด้านล่างมาใช้ ยิ่งขุดถ่านหินลึกเท่าไหร่ ถ่านหินก็ยิ่งมีคุณสมบัติทางเคมีที่เปลี่ยนแปลงไป ส่งผลต่อคุณภาพของเถ้าลอย โดยเฉพาะส่วนผสมของ Free CaO หรือ แคลเซียมออกไซด์อิสระที่มากเกิน 4.0% และ Sulfur Trioxide หรือ ซัลเฟอร์ไตรออกไซด์มากเกิน 5.0% ทำให้ไม่ผ่านเกณฑ์เถ้าลอยที่ขายในปัจจุบัน จึงต้องถูกกำจัดทิ้งไป”

เมื่อเผาเชื้อเพลิงถ่านหินลิกไนต์ เพื่อให้ความร้อนกับหม้อไอน้ำในการผลิตกระแสไฟฟ้าของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนแม่เมาะก็จะเกิดเถ้าถ่านหิน เถ้าขนาดใหญ่จะตกลงก้นเตา เรียกว่า เถ้าหนัก (Bottom ash) ใช้เป็นส่วนผสมทำบล็อกประสาน ก่อสร้างถนน หรือบดเพื่อลดขนาดของอนุภาคใช้ในงานคอนกรีต ส่วนเถ้าขนาดเล็กที่เหลือ คือ เถ้าลอย (Fly Ash) จะถูกดักจับโดยเครื่องดักจับฝุ่นไฟฟ้าสถิต และในปัจจุบันสามารถนำไปใช้เป็นส่วนผสมสำหรับงานก่อสร้าง เช่น คอนกรีต เสาเข็ม พื้นสำเร็จรูป กระเบื้อง ฯลฯ

รศ.ดร.สมิตร ส่งพิริยะกิจ 
รศ.ดร.สมิตร ส่งพิริยะกิจ

รศ.ดร.สมิตร ส่งพิริยะกิจ กล่าวว่า ปัจจัยที่ต้องคำนึงถึงของการนำเถ้าลอยมาใช้เป็นส่วนผสมหลักทดแทนปูนซีเมนต์ จำเป็นต้องคำนึงถึงผลลัพธ์ด้านการใช้งานด้วย เพราะต้องมีคุณสมบัติที่ดี มีประสิทธิภาพ ไม่ต่างจากสินค้าที่มีอยู่ในปัจจุบัน คือ กำลังรับแรงอัดของคอนกรีตที่เพียงพอต่อการก่อสร้างแต่ละงาน เช่น หากจะสร้างถนน ต้องมีกำลังคอนกรีตไม่น้อยกว่า 280 กิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตร และเมื่อคอนกรีตผสมเสร็จมาถึงหน้างานต้องอยู่ในสภาพที่พร้อมใช้งาน ไม่แข็งตัวก่อนที่จะนำไปเท และสามารถก่อคอนกรีตได้รูปแบบตามต้องการ

กว่าจะคิดค้นสูตรคอนกรีตจากเถ้าลอยที่ไม่ผ่านเกณฑ์การขายได้นั้นมีปัจจัยหลายอย่างที่ต้องคำนึงถึง เพราะยังไม่เคยมีงานวิจัยในลักษณะนี้ จึงนับว่าเป็นงานที่ท้าทายที่สุดเลยก็ว่าได้ แต่นั่นก็ไม่ได้ยากเกินความสามารถ

ในที่สุดก็ได้สูตรสำเร็จในการทำคอนกรีตจากเถ้าลอยเป็นส่วนผสมหลัก แต่จะใช้งานได้จริงหรือไม่ ต้องทดลองในพื้นที่จริง เมื่อปีที่ผ่านมาได้ร่วมกับ กฟผ. เลือกพื้นที่บริเวณหน้าทางเข้าออกตาชั่งในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนแม่เมาะ ที่มีรถบรรทุกน้ำหนัก 20-50 ตันวิ่งเข้าวิ่งออกวันละหลายๆ เที่ยวเพื่อทดสอบว่า คอนกรีตจากเถ้าลอยนั้นจะสามารถรับน้ำหนักได้ดีตามที่คิดไว้หรือไม่

การทดลองเริ่มต้นเมื่อเทคอนกรีตแล้ววัดค่ากำลังรับแรงอัดคอนกรีต พบว่า วัดได้ถึง 325 กิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตร หลังจากเทในระยะเวลา 28 วัน นั่นหมายถึง กำลังคอนกรีตที่ได้มากกว่าค่าที่ออกแบบไว้ สภาพคอนกรีตมีความแข็งแรงและคงทน ลักษณะทางกายภาพเหมือนกับการใช้ปูนซีเมนต์ แต่มีสีที่เข้มกว่าเล็กน้อย สามารถใช้งานได้เมื่อถึงหน้างาน แข็งตัวได้ตามระยะเวลาที่กำหนด และเมื่อคำนวณต้นทุนแล้ว ยังพบว่ามีต้นทุนที่ถูกกว่าการใช้ปูนซีเมนต์อีกด้วย

ต่อมา กฟผ. ต่อยอดงานวิจัยชิ้นนี้ และพบว่าเถ้าลอยที่ต่ำกว่ามาตรฐานสามารถนำไปใช้เป็นส่วนผสมหลักในการทำคอนกรีต ซึ่งนอกจากจะได้คอนกรีตที่มีความแข็งแรงไม่ต่างจากการใช้ปูนซีเมนต์แล้ว ยังมีราคาต้นทุนถูก ส่งผลดีต่อผู้ใช้งาน ข้อสำคัญเมื่อผลิตคอนกรีตโดยใช้เถ้าลอยเป็นส่วนผสมหลักแล้วช่วยลดการใช้ปูนซีเมนต์ลง ส่งผลให้สามารถลดการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ลงได้ เพราะในกระบวนการผลิตปูนซีเมนต์ 1 ตันจะปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์สู่บรรยากาศมากถึง 1 ตันเช่นกัน

นั่นหมายถึง ช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยคอนกรีตจากเถ้าลอย จึงเป็นคอนกรีตที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและโลก สอดคล้องกับแนวทางใช้ทรัพยากรให้เกิดประโยชน์สูงสุดตามหลักเศรษฐกิจหมุนเวียน(Circular Economy)
จากของที่ต้องกำจัดทิ้ง เปลี่ยนสู่ผลิตภัณฑ์ที่มีคุณค่า ซ้ำยังช่วยลดค่าใช้จ่ายในการฝังกลบได้ไม่ต่ำกว่า 2 ล้านบาทต่อปี จึงถือว่าเป็นมิติใหม่ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมสำหรับวงการอุตสาหกรรมก่อสร้าง

หลายคนคงไม่รู้ว่า การก่อสร้างเขื่อนคลองท่าด่าน มีเถ้าลอยเป็นผสมอยู่ด้วย
หลายคนคงไม่รู้ว่า การก่อสร้างเขื่อนคลองท่าด่าน มีเถ้าลอยเป็นผสมอยู่ด้วย

ความนิยมใช้เถ้าลอยมากขึ้น

นอกจากสาเหตุด้านเศรษฐกิจยังมีเหตุผลทางเทคนิค ซึ่งเพิ่มคุณสมบัติหลายประการของคอนกรีตให้ดียิ่งขึ้น โดยมีการศึกษาวิจัยของนักวิชาการและคณาจารย์จากมหาวิทยาลัยต่างๆ ยืนยันผลการทดสอบ ตัวอย่างเช่น ขนาดที่เล็กละเอียดและมีทรงกลมเป็นส่วนใหญ่ ทำให้เถ้าลอยทำหน้าที่ในการลดช่องว่างที่เป็นโพรงอากาศ เพิ่มความแข็งแรงในระยะยาวให้คอนกรีต เพิ่มความสามารถในการเทและสูบดีขึ้น ไม่อุดตัน โดยที่ความต้องการน้ำในการผสมน้อยลง การเกิดปฏิกิริยากับน้ำไม่คายความร้อนรุนแรงเหมือนซีเมนต์ ซึ่งจะลดความเสี่ยงของการแตกร้าวในคอนกรีต ทำให้เหมาะแก่การใช้งานกับโครงสร้างที่มีความหนามากกว่า 1 เมตรขึ้นไป นอกจากนี้ คอนกรีตที่ผสมเถ้าลอยจะมีความทนทานต่อกรดและซัลเฟตเพิ่มขึ้น ซึ่งสามารถยืดอายุของคอนกรีตที่อยู่ในบริเวณแหล่งน้ำทะเลได้นานขึ้น

ความสำเร็จของการนำเถ้าลอยมาใช้ในงานคอนกรีต พบเห็นได้ทั่วไปไม่ว่าจะเป็น การก่อสร้างผนังอุโมงค์รถไฟฟ้าใต้ดิน, สะพานพระราม 8, แท่นจอดรถไฟฟ้า BTS, โครงการระบบบำบัดน้ำเสียที่หนองแขมและสมุทรปราการ, อาคารมหาวิทยาลัยอัสสัมชัญ วิทยาเขตบางนา เป็นต้น ซึ่งนอกเหนือจากงานก่อสร้างแล้ว ความสำเร็จยังรวมไปถึงการเปิดสอนหลักสูตรเทคโนโลยีวัสดุก่อสร้างงานคอนกรีตสมัยใหม่ เรื่อง การใช้เถ้าลอยจากถ่านหิน ผ่านทางอินเตอร์เน็ต (www.learn.in.th) รวมทั้งการพัฒนาโปรแกรมการออกแบบและคำนวณการใช้เถ้าลอยในงานคอนกรีตโดย รศ.ดร. สมนึก ตั้งเติมสิริกุล และคณะซึ่งเป็นลิขสิทธิ์ของ กฟผ. ซอฟท์แวร์ที่พัฒนาขึ้นนี้ได้รับความสนใจจากบริษัทผลิตไฟฟ้าในประเทศญี่ปุ่น ซึ่งนำไปสู่ความร่วมมือและให้ทุนในการวิจัยพัฒนาให้เหมาะสมกับเถ้าลอยของประเทศญี่ปุ่น

ส่วนโครงการที่ยิ่งใหญ่ที่สุดเห็นจะเป็นการก่อสร้างเขื่อนคลองท่าด่าน ที่บ้านท่าด่าน ตำบลหินตั้ง อำเภอเมือง จังหวัดนครนายก อันเนื่องมาจากพระราชดำริของพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว รัชกาลที่ 9 เพื่อบรรเทาความทุกข์ร้อนของชาวนครนายก เขื่อนคลองท่าด่านมีความยาว 2,720 เมตร ถือเป็นเขื่อนคอนกรีตที่ยาวที่สุดในโลก อยู่ในความรับผิดชอบของกรมชลประทาน ก่อสร้างด้วยระบบคอนกรีตบดอัด โดยใช้คอนกรีตผสมประมาณ 5 ล้านลูกบาศก์เมตร ประกอบด้วยซีเมนต์ 90 กิโลกรัม และเถ้าลอย 100 กิโลกรัม/คอนกรีต 1 ลูกบาศก์เมตร