พลังงานความร้อนใต้พิภพ (Geothermal Energy) ไม่ได้เป็นเพียงแหล่งพลังงานสะอาดที่ผลิตไฟฟ้าได้ตลอด 24 ชั่วโมงเท่านั้น ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา นักวิจัยทั่วโลกพบว่า “น้ำเกลือร้อนใต้พิภพ” (Geothermal brine) ยังเป็นแหล่งสำคัญของ ธาตุหายาก (Rare Earth Elements: REEs) ซึ่งเป็นวัตถุดิบเชิงยุทธศาสตร์ในอุตสาหกรรมพลังงานใหม่ รถยนต์ไฟฟ้า อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขั้นสูง และเทคโนโลยีทางการแพทย์
การสกัด REEs จาก geothermal brine ถูกมองว่าเป็น “เหมืองสะอาดรูปแบบใหม่ (Clean Mining)” ที่ไม่ทำลายสิ่งแวดล้อมเหมือนการทำเหมืองทั่วไป และยังช่วยเพิ่มมูลค่าทางเศรษฐกิจให้โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพอีกด้วย บทความนี้จะอธิบายว่า REEs คืออะไร ทำไม geothermal brine จึงน่าสนใจ และเทคโนโลยีการสกัดในปัจจุบันมีความก้าวหน้าอย่างไร พร้อมความเป็นไปได้ต่ออุตสาหกรรมไทยในอนาคต
Rare Earth Elements คืออะไร และทำไมถึงสำคัญต่อเศรษฐกิจยุคใหม่
REEs คือกลุ่มโลหะ 17 ชนิด เช่น
- Neodymium (Nd), Dysprosium (Dy) – ใช้ทำแม่เหล็กถาวรสำหรับมอเตอร์ EV
- Lanthanum (La), Cerium (Ce) – ใช้ทำตัวเร่งปฏิกิริยาและเลนส์ออปติก
- Terbium (Tb), Europium (Eu) – ใช้ในจอแสดงผลขั้นสูง
- รวมถึงโลหะร่วมอย่าง Lithium, Cesium, Rubidium ที่มีมูลค่าสูงมากในอุตสาหกรรมพลังงานสะอาด
ความต้องการ REEs เพิ่มสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว เพราะเป็นวัตถุดิบสำคัญของอุตสาหกรรมอนาคต เช่น
- รถยนต์ไฟฟ้า (EV)
- แบตเตอรี่
- พลังงานลม
- ชิปคอมพิวเตอร์และเซนเซอร์
- อุปกรณ์การแพทย์
- ระบบป้องกันประเทศ
ปัจจุบัน จีนผลิต REEs มากกว่า 60–70% ของโลก ทำให้เกิดความเสี่ยงด้านความมั่นคงทางเทคโนโลยีของหลายประเทศ รวมถึงสหรัฐและสหภาพยุโรป จึงเริ่มมองหาแหล่งผลิตทางเลือกที่ยั่งยืนกว่า หนึ่งในนั้นคือการสกัดจาก น้ำเกลือร้อนใต้พิภพ
ทำไมน้ำเกลือร้อนใต้พิภพจึงเป็นแหล่งแร่หายากที่น่าสนใจมาก
งานวิจัยโดย Payne Institute และบทความใน ScienceDirect ยืนยันตรงกันว่า geothermal brine จากหลายพื้นที่ เช่น Salton Sea (สหรัฐอเมริกา) มี REEs ในระดับที่เหมาะสมต่อการสกัดเชิงพาณิชย์ โดยมีคุณสมบัติสำคัญดังนี้:
1) เป็นผลพลอยได้จากระบบผลิตไฟฟ้าอยู่แล้ว (byproduct)
เทคโนโลยีสกัดลิเทียมและแร่ธาตุจาก geothermal brine จึงใช้ประโยชน์จากของไหลที่เป็นผลพลอยได้จากกระบวนการผลิตไฟฟ้าที่ต้องถูกฉีดกลับอยู่แล้ว ไม่จำเป็นต้องเปิดเหมืองลิเทียมแบบ open-pit หรือสร้างบ่อระเหยใหม่ และใช้พื้นที่โรงไฟฟ้าที่มีอยู่เดิมในการติดตั้งกระบวนการสกัด
2) ลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมเทียบกับเหมืองแร่แบบดั้งเดิม
เหมือง REEs ทั่วไปมีปัญหามากมาย เช่น
- การกัดเซาะหน้าดิน
- การปล่อยกรด
- น้ำเสียปนโลหะหนัก
- ความเสี่ยงต่อ สารกัมมันตรังสี (radioactive elements เช่น thorium/uranium) ในดินหรือ tailing ของแร่หายาก
ในขณะที่ geothermal brine ไม่มีขั้นตอนทำเหมืองแบบเปิดหน้า ไม่ก่อให้เกิดการรบกวนดินหรือป่าไม้ และไม่สร้างกากแร่หางเหมือง (tailings) หรือน้ำกรดเหมือง (acid mine drainage) แบบเหมืองแร่ดั้งเดิม กากของเสียจากการสกัดแร่มีปริมาณน้อยมากและสามารถควบคุมภายในระบบปิดของโรงไฟฟ้าได้
3) เพิ่มรายได้ให้โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพ
โรงไฟฟ้าสามารถ
- ขายไฟฟ้า
- ขายไอน้ำความร้อน
- และ “ขายแร่หายาก” ได้พร้อมกัน
โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพสามารถสร้างรายได้หลายทางพร้อมกัน ได้แก่ การขายไฟฟ้า การขายความร้อน และการสกัดแร่ธาตุสำคัญจากน้ำเกลือร้อนใต้พิภพ (ในพื้นที่ที่มีศักยภาพเพียงพอ) ช่วยเพิ่มความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจและลดต้นทุนไฟฟ้าโดยรวม
4) ปลอดภัยกว่า และง่ายต่อการควบคุมมาตรฐาน
กระบวนการสกัดแร่จาก geothermal brine ดำเนินการภายในระบบปิด น้ำเกลือไม่สัมผัสชั้นดินหรือแหล่งน้ำผิวดิน ทำให้ควบคุมมาตรฐานความปลอดภัย การปล่อยมลพิษ และการจัดการของเสียได้ง่ายกว่าเหมืองแร่แบบดั้งเดิมอย่างมาก
เทคโนโลยีการสกัด REEs จาก Geothermal Brine: ก้าวหน้ากว่าที่เคย
ในอดีต ความเข้มข้นของ REEs ในน้ำเกลือค่อนข้างต่ำจนไม่คุ้มค่าสกัด แต่ปัจจุบันมีเทคโนโลยีใหม่ที่ทำให้ต้นทุนลดลงมาก ได้แก่:
1) Hybrid Capacitive Deionisation (CDI-hybrid)
Hybrid CDI ถูกพัฒนาให้เลือกดึงไอออน REEs จากน้ำเกลือได้ แม้จะมีความเข้มข้นต่ำ โดยใช้พลังงานต่ำและรองรับการทำงานแบบกึ่งต่อเนื่องในสเกลอุตสาหกรรม แต่เทคโนโลยียังอยู่ในระดับงานวิจัยและ pilot
2) Direct Lithium Extraction (DLE)
ใช้เฉพาะกับ brine ที่มีลิเธียมสูง เช่น Salton Sea
ได้รับการสนับสนุนจากกระทรวงพลังงานสหรัฐ (DOE)
3) Nanofiltration และ Ion-exchange Resin
เทคโนโลยีเมมเบรนและเรซินคัดเลือกไอออนนี้สามารถแยก REEs จากน้ำเกลือที่มีไอออนหลากหลายได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยปรับแต่งให้เลือกจับธาตุเฉพาะได้ อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพขึ้นอยู่กับ pH ความเค็ม และองค์ประกอบของ brine และบางกรณีต้องมีขั้นตอน pre-treatment ก่อนใช้งาน
4) Solvent extraction แบบลดการใช้สารเคมี
SX รุ่นใหม่ใช้สารสกัดที่ปลอดภัยขึ้น เช่น ionic liquids และ green extractants ทำให้ลดสารเคมีอันตรายเมื่อเทียบกับเทคนิคดั้งเดิม แม้ยังต้องใช้สารเคมีอยู่บ้าง และยังอยู่ในระดับงานวิจัย แต่เป็นแนวทางที่มีศักยภาพสูงสำหรับสกัด REEs จาก geothermal brine
เทคโนโลยีสกัดแร่สมัยใหม่กำลังเปลี่ยน geothermal brine ให้เป็นแหล่งแร่ธาตุหายากที่มีศักยภาพสูง โดยใช้ของไหลที่ถูกสูบขึ้นมาอยู่แล้ว ทำให้ต้นทุนและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมต่ำกว่าวิธีทำเหมืองดั้งเดิมอย่างมาก และอาจพัฒนาไปสู่การใช้งานเชิงพาณิชย์ในอนาคต
โอกาสสำหรับอุตสาหกรรมไทย: เรามีศักยภาพหรือไม่?
ประเทศไทยมีแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพหลายแห่ง โดยเฉพาะภาคเหนือ เช่น
- แม่ฮ่องสอน
- เชียงราย
- เชียงใหม่
- ลำปาง
แม้ geothermal ของไทยจะยังไม่ถูกพัฒนาในระดับผลิตไฟฟ้าเต็มรูปแบบ แต่เรา มีแหล่งน้ำร้อนธรรมชาติและบ่อใต้พิภพจำนวนมาก ซึ่งสามารถใช้เป็นฐานข้อมูลดิบสำหรับสำรวจองค์ประกอบ REEs ในน้ำเกลือได้ คล้ายแนวทางงานวิจัยในอินเดียที่ใช้แหล่งน้ำพุร้อนเป็นต้นแบบ
โอกาสเชิงวิจัย/พัฒนาที่ไทยอาจสามารถต่อยอดได้
- ผลิต REEs ระดับต้นน้ำป้อนอุตสาหกรรมชิปและ EV ที่กำลังโต
- ใช้ geothermal heat pump ควบคู่กับการสกัดแร่ในอาคารหรือโรงงาน
- นำร่องโครงการต้นแบบ (Pilot Plant) ร่วมกับมหาวิทยาลัยไทยและเอกชน
- พัฒนา “Geothermal Industrial Cluster” สำหรับภาคเหนือ
ผลลัพธ์ด้านความมั่นคงพลังงานและเศรษฐกิจ
การสกัด REEs จาก geothermal brine ให้ประโยชน์หลากหลายด้าน:
1) สร้างห่วงโซ่อุปทานใหม่ ลดการพึ่งพาต่างประเทศ
ปัจจุบันไทยนำเข้า REEs เกือบทั้งหมด การพัฒนาเทคโนโลยีนี้จะช่วยสร้างห่วงโซ่อุปทานที่มั่นคงขึ้น
2) เพิ่มความคุ้มค่าของโครงการพลังงานความร้อนใต้พิภพ
การสร้างรายได้จากแร่ควบคู่กับพลังงาน ทำให้โครงการ geothermal มีศักยภาพทางเศรษฐกิจสูงขึ้นในอนาคต
3) ปูทางสู่เศรษฐกิจยุค Net Zero + อุตสาหกรรม EV
REEs เป็นหัวใจของแบตเตอรี่ มอเตอร์ และระบบอิเล็กทรอนิกส์
ไทยสามารถสร้าง “ฐานการผลิตแบบยั่งยืน” ได้
4) สอดคล้องกับแนวทาง ESG และ CBAM ของยุโรป
เพราะ REEs จาก geothermal เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมกว่าวิธีทำเหมืองแบบดั้งเดิม
สรุป: Geothermal Brine อาจเป็น ‘เหมืองสะอาด’ แห่งอนาคตของไทย
การสกัดธาตุหายากจากน้ำเกลือร้อนใต้พิภพไม่ใช่แค่เทคโนโลยีใหม่ แต่เป็นหัวใจสำคัญของเศรษฐกิจยุคพลังงานสะอาด ด้วยคุณสมบัติดั้งเดิมของ geothermal ที่ปลอดภัย–ปล่อยคาร์บอนต่ำ–ผลิตไฟฟ้าได้ต่อเนื่อง เมื่อผนวกเข้ากับการสร้างมูลค่าจาก REEs การพัฒนา geothermal อาจจะกลายเป็นโอกาสทองทั้งด้านเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อม
สำหรับประเทศไทย นี่คือ “โอกาสสำคัญ” ที่ควรเริ่มศึกษาตั้งแต่วันนี้ เพื่อไม่ให้ตกขบวนอุตสาหกรรมสะอาดระดับโลก
