ผลการทดลองใด ๆ ก็ตามที่ออกมาสวนทางหรือขัดแย้งกับทฤษฎีหรือองค์ความรู้ที่ใช้กันอยู่ ควรต้องได้รับการตรวจสอบวิธีการทดลองและการวิเคราะห์ผลอย่างละเอียดถี่ถ้วน เพราะถ้ามันแสดงให้เห็นว่าทฤษฎีหรือองค์ความรู้ที่เราใช้กันอยู่นั้นมันไม่ถูกต้องหรือสมบูรณ์แบบ มันจะเป็นการค้นพบที่ยิ่งใหญ่
แต่จากประสบการณ์เท่าที่เคยเจอมา ผลมักจะออกมาว่า "เกิดจากวิธีการทดลองหรือการวิเคราะห์ที่ไม่เหมาะสมทุกครั้งไป"
ช่วงนี้กระแส Carbon Capture, Utilisation and Storage หรือที่ย่อว่า CCUS กำลังมาแรง แต่ถ้าสังเกตดูก็จะพบว่าเต็มไปด้วยงานวิจัยที่แทบจะไม่มีการนำออกมาใช้งานจริง หรือในบางกรณีก็เป็นการใช้งานจริงกับกรณีเฉพาะเท่านั้นโดยไม่มีการใช้งานกันอย่างแพร่หลายทั่วไป นั่นเป็นเพราะ CO2 เกิดจากการผลิต "พลังงาน" โดยใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล (หนึ่งในต้นตอหลัก) แต่การดักจับ CO2 ก็ต้องใช้ "พลังงาน" และการเปลี่ยน CO2 ไปเป็นสารอื่นก็ต้องใช้ "พลังงานมาก" นั่นก็เป็นเพราะ CO2 เป็นสารที่มีค่าพลังงานในตัว (หรือ Enthalpy of Formation) ที่ต่ำมากอยู่แล้ว ดังนั้นปฏิกิริยาใด ๆ ที่จะนำ CO2 ไปเปลี่ยนเป็นสารอื่นก็ต้องใช้พลังงานมากกว่ากระบวนการผลิตดั้งเดิม
ทีนี้ถ้าจะบอกว่าการดักจับและการเปลี่ยน CO2 ไปเป็นสารอื่นนั้นสามารถทำได้ด้วยการใช้พลังงานสะอาด มันก็จะมีคำถามตามมาว่าถ้าเช่นนั้นทำไมไม่นำเองพลังงานสะอาดเหล่านั้นไปใช้แทนพลังงานจากเชื้อเพลิงฟอสซิลเลย จะได้ไม่ต้องมี CO2 ให้ดักจับ
CaO หรือแคลเซียมออกไซด์ (calcium oxide) เป็นสารตัวหนึ่งที่มีการศึกษาเพื่อนำมาใช้เป็นสารดักจับ CO2 ออกจากแก๊สปล่อยทิ้งกันอย่างแพร่หลาย มีบทความจำนวนไม่น้อยกล่าวถึงการใช้ CaO ในการดักจับ CO2 แต่สิ่งหนึ่งที่บทความจะไม่กล่าวถึงคือการผลิต CaO นั้นมีการปลดปล่อย CO2 เช่นกัน
CaO เป็นสารที่ทำปฏิกิริยากับ CO2 ในอากาศได้ง่าย ด้วยเหตุนี้เราจึงไม่พบแหล่ง CaO ในปริมาณที่มีนัยสำคัญในธรรมชาติ แต่อาจพบในรูปแบบปะปนอยู่กับสารอื่นในปริมาณไม่มาก แหล่งที่มาใหญ่สุดของ CaO ที่เราใช้กันในปัจจุบันคือการเผา CaCO3 หรือแคลเซียมคาร์บอเนต (calcium carbonate) ที่อุณหภูมิสูงมากพอ (ระดับ 800ºC หรือสูงกว่า) เพื่อให้ CaCO3 สลายตัวเป็น CaO และ "CO2"
และแน่นอนว่าพลังงานหลักที่ต้องใช้ในการเผา CaCO3 (ในปัจจุบัน) ก็ปลดปล่อย "CO2" เช่นกัน
ดังนั้นถ้าอยากลดการปลดปล่อย CO2 สิ่งหนึ่งที่ทำได้คือลดการผลิต CaO
สำหรับผู้เรียนเคมีแล้ว ต้องรู้จักหลักของเลอชาเตอลิเอ (Le Chatelier's Principle) ที่เกี่ยวข้องกับสมดุลเคมี ปฏิกิริยาการสลายตัวของ CaCO3 ไปเป็น CaO และ CO2 นั้นเป็นปฏิกิริยาคายความร้อน ดังนั้นที่อุณหภูมิสูงขึ้นการเกิด CaO ก็จะเพิ่มขึ้น (หรือปริมาณ CaCO3 จะลดลง) รูปที่ ๑ แสดงค่าคงที่สมดุลของปฏิกิริยาดังกล่าวในช่วงอุณหภูมิต่าง ๆ จะเห็นว่าที่อุณหภูมิสูงขึ้น CaCO3 มีแนวโน้มจะสลายตัวเป็น CaO มากขึ้น
เมื่อบ่ายวันศุกร์ที่ผ่านมาระหว่างนั่งฟังนิสิตปริญญาเอกรายหนึ่งนำเสนอผลการทดลองของเขาที่เกี่ยวข้องกับการใช้ CaO ในการดักจับ CO2 ที่อุณหภูมิต่าง ๆ ในการทดลองของเขาใช้การดูดซับด้วยระบบเบดนิ่ง (fixed-bed) ที่ให้แก๊สผสมที่มี CO2 ไหลผ่านเบด CaO แล้ววัดความเข้มข้น CO2 ด้านขาออก โดยทำการวัดจน CaO ดูดซับ CO2 จนอิ่มตัว แล้วจึงคำนวณหาปริมาณ CO2 ที่ผ่านไป (ซึ่งเป็นปริมาณเดียวกันกับที่ CaO จับเอาไว้) ผลการทดลองของเขาออกมาว่า CaO จะทำการจับ CO2 ได้มากขึ้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มสูงขึ้น ???? (รูปที่ ๒)
ช่วงถามคำถามผมก็ถามเขาไปว่าทำไปในสไลด์ก่อนหน้านี้คุณนำเสนอว่าอุณหภูมิสูงขึ้นจะทำให้ CaCO3 สลายตัวคาย CO2 ออกมา (รูปที่ ๓) แล้วทำไมตอนนี้นำเสนอผลการทดลองที่ตรงข้ามกัน แล้วจะอธิบายอย่างไร
ถ้าว่ากันตามความรู้พื้นฐานทางเคมีที่เราต่างเรียนกันมา เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นอัตราการเกิดปฏิกิริยาก็จะสูงขึ้น (โดยไม่สนว่าปฏิกิริยานั้นดูดหรือคายความร้อน) ดังนั้นในการทดลองนี้สิ่งที่ควรเห็นคือที่ในช่วงแรกที่เริ่มการดูดซับ การทดลองที่อุณหภูมิต่ำ (เส้นสีแดง) จะเห็นความเข้มข้น CO2 ด้านขาออกสูงกว่าการทดลองที่อุณหภูมิสูง (เส้นสีเขียว) แต่เมื่อเวลาผ่านไป ความเข้มข้น CO2 ด้านขาออกของการทดลองที่อุณหภูมิสูงจะเข้าถึงระดับความเข้มข้นด้านขาเข้า (เส้นสีน้ำเงิน) เร็วกว่า (คืออิ่มตัวก่อน) การทดลองที่อุณหภูมิต่ำ (ซึ่งใช้เวลานานกว่าจึงจะทำปฏิกิริยาสมบูรณ์) ดังรูปที่ ๔ ข้างล่าง
ส่วนที่ว่าทำไมเขาถึงได้ผลการทดลองที่ขัดแยังกับทฤษฎีที่ใช้กันอยู่นั้น คงต้องไปดูวิธีการทดลองโดยละเอียด
