อุตสาหกรรมปูนซีเมนต์ ถือเป็นหนึ่งในอุตสาหกรรมที่กระบวนการผลิตมีการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสูงเป็นอันดับต้นของโลก โดย World Economic Forum ได้รายงานไว้ในปี 2565 ว่า ‘อุตสาหกรรมนี้ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์คิดเป็นสัดส่วนร้อยละ 6 ของปริมาณการปล่อยรวมจากกิจกรรมของมนุษย์ทั่วโลก’ ด้วยเหตุนี้การพัฒนานวัตกรรมต่าง ๆ ที่จะช่วยลดปริมาณการใช้ปูนซีเมนต์จึงได้รับความสนใจเป็นอย่างมาก เช่น การพัฒนาผลิตภัณฑ์ปูนซีเมนต์รักษ์โลก โดยการนำวัสดุอื่นที่มีความเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากกว่ามาใช้เป็นส่วนผสมทดแทนปูนซีเมนต์ (cement replacement)

กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (อว.) โดยศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) พัฒนากระบวนการนำผงแร่โดโลไมต์ (dolomite powder) ซึ่งเป็นวัสดุผลพลอยได้จากกระบวนแต่งแร่ มาเพิ่มมูลค่าด้วยกระบวนการทางเคมี เพื่อใช้เป็นส่วนผสมทดแทนปูนซีเมนต์ในการผลิตปูนมอร์ตาร์ (ปูนก่อหรือฉาบ) และผลิตภัณฑ์คอนกรีต โดยได้รับทุนสนับสนุนการวิจัยจากกรมอุตสาหกรรมพื้นฐานและการเหมืองแร่ (กพร.) และภาคเอกชนไทย

ดร.พิทักษ์ เหล่ารัตนกุล หัวหน้าทีมวิจัยซีเมนต์และวัสดุคอมพอสิตเพื่อความยั่งยืน เอ็มเทค สวทช. อธิบายว่า ปกติการทำเหมืองหินแร่โดโลไมต์ ผู้ประกอบการจะนำแร่ต่าง ๆ ที่ได้มาบดให้มีขนาดตรงตามความต้องการของผู้รับซื้อ ผลจากการทำกิจกรรมดังกล่าวจะก่อให้เกิดวัสดุผลพลอยได้เป็นผงแร่โดโลไมต์ขนาดเล็กเกินกว่าจะจำหน่ายได้ปริมาณมาก ซึ่งแร่โดโลไมต์เป็นสารประกอบ CaMg(CO3)2 ที่นำมาผ่านกระบวนปรับแต่งโครงสร้างผลึกให้อยู่ในรูปของสารประกอบแคลเซียมซิลิเกตไฮเดรตซึ่งมีคุณลักษณะใกล้เคียงกับปูนซีเมนต์ได้ ทีมวิจัยจึงมีแนวคิดที่จะแปรรูปผงแร่เหล่านี้เป็นวัสดุทดแทนปูนซีเมนต์

“เมื่อได้ผงแร่โดโลไมต์ซึ่งเป็นวัสดุผลพลอยได้จากอุตสาหกรรมเหมืองแร่มาแล้ว ทีมวิจัยได้นำมาบดย่อยอีกครั้งเพื่อควบคุมขนาดอนุภาคให้มีขนาดตามเป้าหมาย ก่อนนำมาปรับสภาพพื้นผิวด้วยกระบวนการทางเคมีเพื่อเสริมสมบัติทางกลและทางกายภาพของวัสดุ รวมถึงสมบัติความเข้ากันของปฏิกิริยาทางเคมี จากนั้นจึงนำมาทดสอบประสิทธิภาพการใช้งานด้วยการใช้ผลิตเป็นปูนมอร์ตาร์ โดยนำผงแร่โดโลไมต์ที่ปรับสภาพแล้วไปใช้เป็นส่วนผสมทดแทนในสูตรเพื่อลดปริมาณปูนซีเมนต์บางส่วน ผลจากการทดสอบความแข็งแรงตามมาตรฐานอุตสาหกรรมพบว่า ผงแร่โดโลไมต์ที่ปรับสภาพแล้วใช้ทดแทนปูนซีเมนต์ได้ในสัดส่วนสูงถึงร้อยละ 25–40”

การนำผงแร่โดโลไมต์ซึ่งเป็นวัสดุผลพลอยได้จากอุตสาหกรรมเหมืองแร่มาใช้เป็นวัสดุทดแทนปูนซีเมนต์จะช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้เป็นอย่างดี นอกจากนี้การนำมาใช้เป็นวัสดุก่อสร้างคาร์บอนต่ำยังเป็นการสร้างเพิ่มมูลค่าเพิ่มให้แก่วัสดุด้วย

ดร.พิทักษ์ อธิบายถึงเรื่องนี้ว่า โดยทั่วไปในกระบวนการผลิตปูนซีเมนต์ จะมีการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ประมาณ 0.7–0.9 ตันคาร์บอนไดออกไซด์เทียบเท่าต่อปูนซีเมนต์ 1 ตัน แต่การปรับสภาพผงแร่โดโลไมต์ที่ส่วนใหญ่มีขนาดอนุภาคเล็กหรือเป็นผงฝุ่นอยู่ก่อนแล้ว ให้มีสมบัติเหมาะกับการใช้ทดแทนปูนซีเมนต์นั้นปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ต่ำกว่ามาก ทำให้เมื่อนำไปใช้ทดแทนปูนซีเมนต์ในสัดส่วนร้อยละ 25–40 จะช่วยลดค่าคาร์บอนฟุตพรินต์ของผลิตภัณฑ์ (Carbon Footprint of Product: CFP) ได้เป็นอย่างดี นอกจากนี้การนำผงแร่โดโลไมต์ตกเกรดที่ปกติเหมืองแร่กำจัดด้วยวิธีการฝังกลบมาใช้ให้เกิดประโยชน์ยังเป็นการส่งเสริมให้เกิดการใช้ทรัพยากรธรรมชาติอย่างคุ้มค่า สอดคล้องกับแนวทางการขับเคลื่อนเศรษฐกิจหมุนเวียนที่ประเทศไทยให้ความสำคัญด้วย

“การวิจัยและพัฒนาผลิตภัณฑ์ปูนซีเมนต์รักษ์โลกไม่เพียงช่วยสนับสนุนให้อุตสาหกรรมเหมืองแร่และวัสดุก่อสร้างไทยก้าวสู่การเป็นอุตสาหกรรมสีเขียว แต่ยังช่วยให้ผู้ประกอบการไทยมีศักยภาพที่จะผลิตปูนซีเมนต์ที่ค่าคาร์บอนฟุตพรินต์ของผลิตภัณฑ์ต่ำได้ ซึ่งจะช่วยเพิ่มขีดความสามารถทางการแข่งขันในตลาดโลก โดยเฉพาะการส่งออกสินค้าไปจำหน่ายยังสหภาพยุโรปที่เริ่มใช้ ‘Carbon Border Adjustment Mechanism (CBAM)’ หรือ ‘มาตรการปรับคาร์บอนก่อนข้ามพรมแดน’ กับผู้ประกอบการที่นำเข้าสินค้าที่มีการปล่อยคาร์บอนสูงแล้วได้เป็นอย่างดี” ดร.พิทักษ์ กล่าวเสริมทิ้งท้าย

ปัจจุบันทีมวิจัยผลิตผงแร่โดโลไมต์สำหรับใช้เป็นวัสดุทดแทนปูนซีเมนต์ได้ในระดับนำร่องหรือ pilot scale แล้ว โดยงานวิจัยนี้มีสถานะพร้อมถ่ายทอดเทคโนโลยี ทั้งนี้ทีมวิจัยกำลังหารือร่วมกับหน่วยงานภาครัฐที่เกี่ยวข้องในการปรับข้อกำหนดให้เจ้าของทรัพยากรเป็นผู้ดำเนินการแปรรูปผลิตภัณฑ์ด้วยตนเองได้ เพื่อสนับสนุนให้เกิดการใช้ทรัพยากรอย่างเต็มประสิทธิภาพ ลดการปล่อยคาร์บอนจากการขนส่งวัตถุดิบ และช่วยลดต้นทุนการผลิตผลิตภัณฑ์

สำหรับผู้ประกอบการที่สนใจ ติดต่อสอบถามรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่ ดร.พิทักษ์ เหล่ารัตนกุล อีเมล pitakl@mtec.or.th หรือเบอร์โทรศัพท์ 08 9742 2548