ความสำเร็จในการจัดการมลพิษของประเทศไทย

การใช้เถ้าลอยในงานคอนกรีต

การผลิตไฟฟ้าในประเทศ ยังคงพึ่งพาการใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิง กิจกรรมดังกล่าวได้ก่อให้เกิดมลพิษในรูปแบบต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ และฝุ่นขนาดต่างๆ ซึ่งมีมาตรการควบคุมที่เข้มงวดอย่างไรก็ตามยังคงมีของเสียที่เกิดขึ้นในรูปของแข็ง คือ กากขี้เถ้า ซึ่งคิดเป็นปริมาณสูงถึงร้อยละ 25 ของปริมาณลิกไนต์ที่ใช้ในการเผาไหม้

โรงไฟฟ้าพลังความร้อนแม่เมาะ ใช้ถ่านหินลิกไนต์ประมาณวันละ 40,000 ตัน ซึ่งก่อให้เกิดขี้เถ้าเป็นปริมาณ 10,000 ตัน/วัน ในจำนวนนี้สามารถแบ่งได้เป็น เถ้าหนัก (Bottom ash) ร้อยละ 20 และเถ้าลอย (Fly ash) ร้อยละ 80 ซึ่งจำเป็นต้องใช้พื้นที่ขนาดใหญ่มากในการฝังกลบ

เถ้าลอยที่เกิดขึ้นจะถูกดักจับโดย เครื่องจับฝุ่นระบบไฟฟ้าสถิตย์ (Electrostatic Precipitator) มีลักษณะเป็นฝุ่นละเอียดสีเทาปนน้ำตาล ประกอบด้วยออกไซด์ของโลหะหลายชนิด เมื่อทดสอบคุณสมบัติการชะล้างได้ ตามวิธีสกัดสารของประกาศกระทรวงอุตสาหกรรม ฉบับที่ 6 (พ.ศ. 2540) พบว่าปริมาณโลหะหนักหรือวัตถุมีพิษในน้ำสกัดมีค่าไม่เกินมาตรฐาน ซึ่งไม่ถือเป็นของเสียอันตราย อย่างไรก็ตาม การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.) ได้จัดการใช้ประโยชน์เถ้าลอยที่เกิดขึ้น เพราะตามหลักวิชาการ เมื่อเถ้าลอยสัมผัสกับน้ำภายใต้อุณหภูมิปกติ จะเกิดปฏิกิริยาเคมีทำให้มีคุณสมบัติเชื่อมประสาน (Cementitious) ได้อย่างดี จึงมีแนวคิดที่จะใช้เถ้าลอยในอุตสาหกรรมซีเมนต์

การประยุกต์ใช้เถ้าลอยในงานคอนกรีตที่เด่นชัดเริ่มขึ้นครั้งแรก ในปี พ.ศ. 2491 เมื่อมีการสร้างเขื่อน Hungry Horse ในรัฐมอนทานา สหรัฐอเมริกา โดยมีวัตถุประสงค์หลัก เพื่อลดความร้อนจากปฏิกิริยาระหว่างน้ำกับซีเมนต์ สำหรับในประเทศไทยนั้น คุณสมชัย กกกำแหง วิศวกรระดับ 11 การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทยได้เล่าให้ฟังว่า มีการทดลองใช้เถ้าลอยครั้งแรกเมื่อปี พ.ศ. 2530 ในการปรับปรุงถนนภายในโรงไฟฟ้าแม่เมาะ โดยเป็นการทดลองแบบลองผิดลองถูก และใช้เถ้าลอยผสมน้ำโดยไม่มีการผสมกับซีเมนต์ ซึ่งได้ผลเป็นที่น่าพอใจ ทำให้ในปีต่อมามีการนำเถ้าลอยมาใช้ปรับปรุงถนนทุกสายในโรงไฟฟ้าแม่เมาะ โดยมีการพัฒนาวิธีการให้เหมาะสมมากขึ้นเป็นลำดับ เมื่อปี พ.ศ. 2535 มีการสร้างสถานีไฟฟ้าแรงสูงแม่เมาะที่ 3 บริเวณหน้าโรงไฟฟ้าหน่วยที่ 12-13 โดยใช้เถ้าลอยบดอัดเป็นบริเวณกว้างประมาณ 30,000 ตารางเมตร หนา 1.5 เมตร เป็นฐานรากแทนเสาเข็ม ซึ่งสามารถรับน้ำหนักอุปกรณ์ไฟฟ้าได้ โดยไม่มีปัญหาการทรุดตัวทำให้ประหยัดค่าใช้จ่ายในการก่อสร้างได้ถึง 4.7 ล้านบาท จากนั้นเป็นต้นมา กฟผ. ได้นำเถ้าลอยมาประยุกต์ใช้ในงานต่างๆ อีกมากมาย เช่น การใช้เป็น liner ของบ่อเก็บน้ำ ใช้ซ่อมแซมเพื่อป้องกันการทรุดตัวของท่อระบายน้ำหลัก เป็นต้น

การนำเถ้าลอยมาใช้ประโยชน์เริ่มเป็นที่รู้จักแพร่หลายในประเทศไทย และมีการศึกษาทางวิชาการอย่างเป็นระบบเมื่อ กฟผ. ได้เชิญผู้แทนจากหน่วยงานและสถาบันการศึกษาต่างๆ เข้าร่วมชมการก่อสร้างเขื่อนปากมูล เมื่อปี พ.ศ. 2537 ซึ่งใช้คอนกรีตบดอัด (Roller Compacted Concrete) โดยมีส่วนผสมของซีเมนต์ 58 กิโลกรัม และเถ้าลอย 134 กิโลกรัม/คอนกรีต 1 ลูกบาศก์เมตร มีการใช้เถ้าลอยจากโรงไฟฟ้าแม่เมาะไปทั้งสิ้น 6,450 ตัน

ผลดีต่อสิ่งแวดล้อมของการนำเถ้าลอยมาใช้ประโยชน์ที่ชัดเจนก็คือ การลดพื้นที่ในการฝังกลบ ทำให้ลดความเสี่ยงต่อการปนเปื้อนในแหล่งน้ำและการฟุ้งกระจาย ประเด็นด้านสิ่งแวดล้อมที่หลายคนอาจมองข้ามไป ได้แก่ ความจำเป็นในการระเบิดภูเขาหินปูนลดลง เพราะมีการใช้ซีเมนต์น้อยลง

อาจารย์ทิพยรัตน์ หาญสืบสาย จาก สถาบันบัณฑิตวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีไทย สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ ได้ชี้ให้เห็นถึงความสำคัญของการอนุรักษ์ภูเขาหินปูนไว้ว่า ระบบนิเวศน์วิทยาของเขาหินปูนมีเอกลักษณ์เฉพาะตัว และมีความหลากหลายทางชีวภาพ การดำรงอยู่ของนกและค้างคาวชนิดต่างๆจะช่วยควบคุมประชากรแมลงซึ่งรบกวนพืชผลทางการเกษตร และช่วยลดการใช้สารเคมีกำจัดศัตรูพืชลง

นอกจากนี้ ข้อมูลจากสถาบันสิ่งแวดล้อมไทย (1990) รายงานว่าปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) จากอุตสาหกรรมต่างๆ ในประเทศไทย มาจากอุตสาหกรรมซีเมนต์มากเป็นอันดับหนึ่ง คิดเป็นสัดส่วนถึงร้อยละ 75 ซึ่งหมายความว่า ถ้าลดการผลิตซีเมนต์ได้บางส่วน จะสามารถช่วยลดปริมาณการผลิต CO2 ซึ่งก่อให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจกได้ด้วย

การผลิตซีเมนต์ จำเป็นต้องใช้พลังงานในขั้นตอนต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นการระเบิด การโม่ และบดหิน เป็นต้น รศ.ดร. ชัย จาตุรพิทักษ์กุล ภาควิชาวิศวกรรมโยธา มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี ได้ยกตัวอย่างที่น่าสนใจไว้ว่าการเผาปูน 1 ตัน จะต้องใช้ถ่านหินประมาณ 220 กิโลกรัม คิดเป็นค่าใช้จ่ายประมาณ 100 บาท ดังนั้นถ้าลดการใช้ซีเมนต์ลงได้ 1 ล้านตัน/ปี จะสามารถประหยัดค่าเชื้อเพลิงได้ถึง 100 ล้านบาท/ปีทีเดียว

รศ.ดร. สมนึก ตั้งเติมสิริกุล สถาบันเทคโนโลยีนานาชาติ สิรินธร มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ ผู้เชี่ยวชาญด้านการใช้เถ้าลอยสำหรับคอนกรีต ได้อธิบายว่า ปริมาณการผลิตเถ้าลอยในประเทศไทยมีประมาณ 3 ล้านตัน/ปี โดยร้อยละ 90 มาจากโรงไฟฟ้าแม่เมาะ ปริมาณการนำเถ้าลอยมาใช้ในงานคอนกรีต ได้เพิ่มสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2541 เป็นต้นมา

จากปริมาณการนำเถ้าลอยมาใช้ดังกล่าว ทำให้ประเทศไทยเป็นอันดับที่หนึ่งในโลก เมื่อเทียบสัดส่วนปริมาณการนำกลับมาใช้ต่อปริมาณการผลิตในปี พ.ศ. 2544 ข้อมูลจาก กฟผ. รายงานว่าราคาของเถ้าลอยจำหน่ายที่โรงไฟฟ้าแม่เมาะ ตันละ 70 บาท ถ้ารวมค่าขนส่งและการจัดการราคาเถ้าลอยจะอยู่ที่ประมาณ 1,000 บาท/ตัน ในขณะที่ซีเมนต์ปกติจะจำหน่ายในราคาประมาณ 2,000 บาท/ตัน แต่เนื่องจากเถ้าลอยยังไม่จัดว่าเป็นผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม จึงยังคงมีความไม่แน่นอนในการควบคุมคุณภาพ และการขนส่ง อาจทำให้ค่าใช้จ่ายสูงเกินกว่าที่จะนำมาใช้ทดแทนซีเมนต์ อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบันมีผู้สนใจเข้ามารับซื้อเถ้าลอยจากไซโลที่โรงไฟฟ้าแม่เมาะ เป็นจำนวนกว่าหนึ่งร้อยราย

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

การยอมรับและนำไปใช้อย่างแพร่หลายเกิดจากกลยุทธ์การประชาสัมพันธ์ที่ดี และการเตรียมความพร้อมของข้อมูลที่จำเป็นโดยนักวิจัยไทย ตัวอย่างเช่น การทดสอบและวิเคราะห์ผลการศึกษาคุณสมบัติของเถ้าลอยและคอนกรีต การจัดอบรมสัมมนาตามภูมิภาคต่างๆ ทั่วประเทศ การสร้างธุรกิจการขนส่งเถ้าลอยอย่างเป็นระบบ การเตรียมออกมาตรฐานอุตสาหกรรม รวมทั้งการออกมาตรฐาน วสท. 1014-40 เรื่องข้อกำหนดมาตรฐานวัสดุและการก่อสร้างสำหรับโครงสร้างคอนกรีต และการจัดพิมพ์เกณฑ์การออกแบบส่วนผสมของคอนกรีตผสมเถ้าลอย โดยวิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทย

ความสำเร็จของการนำเถ้าลอยมาใช้ในงานคอนกรีต สามารถพบเห็นได้ทั่วไปไม่ว่าจะเป็น การก่อสร้างผนังอุโมงค์รถไฟฟ้าใต้ดิน สะพานพระราม 8 แท่นจอดรถไฟฟ้า BTS โครงการระบบบำบัดน้ำเสียที่หนองแขมและสมุทรปราการ อาคารมหาวิทยาลัยอัสสัมชัญ วิทยาเขตบางนา และโครงการอื่นๆ อีกมากมาย นอกเหนือไปจากงานก่อสร้างแล้ว ความสำเร็จยังรวมไปถึงการเปิดสอนหลักสูตรเทคโนโลยีวัสดุก่อสร้างงานคอนกรีตสมัยใหม่ เรื่อง การใช้เถ้าลอยจากถ่านหิน ผ่านทางอินเตอร์เน็ต (www.learn.in.th) รวมทั้งการพัฒนาโปรแกรมการออกแบบและคำนวณการใช้เถ้าลอยในงานคอนกรีตโดย รศ.ดร. สมนึก ตั้งเติมสิริกุล และคณะซึ่งเป็นลิขสิทธิ์ของ กฟผ. ซอฟท์แวร์ที่พัฒนาขึ้นนี้ได้รับความสนใจจากบริษัทผลิตไฟฟ้าในประเทศญี่ปุ่น ซึ่งนำไปสู่ความร่วมมือและให้ทุนในการวิจัยพัฒนาให้เหมาะสมกับเถ้าลอยของประเทศญี่ปุ่น

อย่างไรก็ตามโครงการที่ยิ่งใหญ่ที่สุดเห็นจะเป็นการก่อสร้างเขื่อนคลองท่าด่าน อันเนื่องมาจากพระราชดำริของพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว เพื่อบรรเทาความทุกข์ร้อนของชาวนครนายก เขื่อนคลองด่านมีความยาว 2,720 เมตร ถือเป็นเขื่อนคอนกรีตที่ยาวที่สุดในโลก อยู่ในความรับผิดชอบของกรมชลประทาน ก่อสร้างด้วยระบบคอนกรีตบดอัด โดยใช้คอนกรีตผสมประมาณ 5 ล้านลูกบาศก์เมตร ประกอบด้วยซีเมนต์ 90 กิโลกรัม และเถ้าลอย 100 กิโลกรัม/คอนกรีต 1 ลูกบาศก์เมตร

ความสำเร็จต่างๆ เหล่านี้เกิดขึ้นด้วยความร่วมมือจากหลายๆ ฝ่ายอย่างต่อเนื่อง ไม่ว่าจะเป็นการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย สถาบันเทคโนโลยีนานาชาติสิรินธร มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลพระจอมเกล้าธนบุรี มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ มหาวิทยาลัยขอนแก่น มหาวิทยาลัยมหิดล มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย กรมทรัพยากรธรณี กรมชลประทาน และบริษัทเอกชนต่างๆ ที่ได้นำเถ้าลอยไปใช้ประโยชน์อย่างแพร่หลายและเป็นรูปธรรม

แหล่งข้อมูล :
1. การปฐมนิเทศ web base วิชาเทคโนโลยีวัสดุก่อสร้างงานคอนกรีตสมัยใหม่
2. อาจารย์สมนึก ตั้งเติมศิริกุล สถาบันเทคโนโลยีนานาชาติสิรินธร มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์
3. นายธรวัฒน์ นุกูลการ การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย โรงไฟฟ้าแม่เมาะ

ข้อมูลที่เกี่ยวข้อง : สิ่งพิมพ์:- กรณีความสำเร็จของการจัดการมลพิษ



กรมควบคุมมลพิษ กระทรวงทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม