Page 13 - EBOOK-TRON_2018
P. 13
คว�มสำ�คัญและคว�มเป็นม�
ปัจจุบันนี้ประเทศไทยและประเทศอื่นๆ ทั่วโลก กำาลังประสบกับปัญหาการขาดแคลนพลังงาน สิ่งแวดล้อมเป็น สาเหตุที่ต้องมีการปรับปรุงคุณภาพเนื่องจากน้ำามันชีวภาพที่ได้นี้มีปริมาณออกซิเจนสูง (30 – 40%) ซึ่งทำาให้
พิษ ภาวะโลกร้อน ภัยพิบัติทางธรรมชาติ ปัญหาเศรษฐกิจ ปัญหาการพึ่งพาการนำาเข้าน้ำามันดิบ ซึ่งปัญหาเหล่านี้ น้ำามันชีวภาพมีสมบัติที่ไม่พึงประสงค์หลายประการ เช่น มีเสถียรภาพเชิงความร้อนต่ำา มีความหนืดสูง และมี
ล้วนมีพื้นฐานมาจากความจำาเป็นที่ต้องใช้พลังงานเชื้อเพลิงฟอสซิลเพื่อการผลิตกระแสไฟฟ้า การคมนาคมขนส่ง ค่าความร้อนต่ำา จึงมีความจำาเป็นในการปรับปรุงคุณภาพของน้ำามันชีวภาพ โดยสามารถปรับปรุงคุณภาพของ
การทำาเกษตรกรรมและอุตสาหกรรม และอื่น ๆ การใช้พลังงานที่มาจากเชื้อเพลิงฟอสซิลนี้เป็นตัวการหลักในการ น้ำามันชีวภาพ ผ่านกระบวนการของตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อทำาปฏิกิริยาไฮโดรดีออกซิจิเนชัน (hydrodeoxygenation)
ปล่อยแก๊สไอเสียออกสู่ชั้นบรรยากาศ เช่น ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ คาร์บอนไดออกไซด์ คาร์บอนมอนนอกไซด์ และ ปฏิกิริยาโอลิโกเมอไรเซชัน (oligomerization) และ/หรือปฏิกิริยาไฮโดรไอโซเมอไรเซชัน (hydroisomerization) ซึ่ง
ไนโตรเจนออกไซด์ เป็นต้น นอกจากนี้พลังงานจากฟอสซิลเป็นพลังงานที่ใช้แล้วหมดไปไม่สามารถหมุนเวียนมา เป็นกระบวนการที่ถูกนำามาใช้ในการลดปริมาณสารประกอบออกซิเจนในน้ำามันชีวภาพ หนึ่งในวิธีการปรับปรุง
ใช้ใหม่ได้ การพึ่งพาพลังงานจากฟอสซิลจึงเป็นการใช้ทรัพยากรอย่างไม่ยั่งยืน กระบวนการผลิตให้มีประสิทธิภาพ คือ การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อเปลี่ยนโครงสร้างทางเคมีของผลิตภัณฑ์
ปัญหาการใช้พลังงานฟอสซิลนี้สามารถบรรเทาหรือแก้ได้โดยการใช้ทรัพยากรธรรมชาติที่หมุนเวียนได้ (renewable เชื้อเพลิงเหลว ถ้าใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เหมาะสมจะสามารถควบคุมผลิตภัณฑ์ให้ได้เชื้อเพลิงชีวภาพที่สามารถนำาไป
resources) เช่น ชีวมวล (biomass) เพื่อทดแทนพลังงานฟอสซิล ชีวมวลที่เหมาะสมกับการนำามาใช้เป็นวัตถุดิบ ใช้งานน้ำามันเบนซินหรือที่เรียกว่า “ไบโอแกโซลีน (bio-gasoline)” อย่างไรก็ตามตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้ในไฮโดร
ในการผลิตพลังงานทางเลือก (alternative energy) นี้ควรจะเป็นชีวมวลที่มิได้นำามาใช้เพื่อเป็นอาหารทั้งของคน ดีออกซิจิเนชันมักเกิดการสะสมของคาร์บอนบนผิวของตัวเร่งปฏิกิริยา ทำาให้กัมมันตภาพของตัวเร่งปฏิกิริยา
และสัตว์ มิฉะนั้นจะทำาให้เกิดปัญหาการขาดแคลนทรัพยากรอาหารตามมา ชีวมวลที่ควรค่าแก่การนำามาใช้เพื่อ ลดลง การสะสมของคาร์บอนบนผิวของตัวเร่งปฏิกิริยานี้ขึ้นกับความเป็นกรดของตัวเร่งปฏิกิริยา โดยตัวรองรับ
เป็นวัตถุดิบในการผลิตพลังงานเชื่อเพลิง ควรเป็นชีวมวลที่ได้จากพืชที่ปลูกง่าย และมีอัตราการเจริญเติบโตที่สูง (supports) ของตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นหนึ่งในปัจจัยที่สำาคัญต่อการสะสมของคาร์บอนและประสิทธิภาพของตัวเร่ง
เช่น พืชพลังงาน (energy crop) หรือชีวมวลที่เหลือใช้จากการทำาเกษตรกรรม ชีวมวลสามารถนำามาใช้ในการผลิต ปฏิกิริยาในการเร่งปฏิกิริยาไฮโดรดีออกซิจิเนชัน ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงสนใจที่จะศึกษาผลของตัวรองรับตลอดจน
กระแสไฟฟ้าได้โดยตรง หรือนำามาใช้ในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพโดยผ่านกระบวนการแปลงสภาพที่มีประสิทธิภาพ ผลของการใช้ตัวสนับสนุน (promoters) ของตัวเร่งปฏิกิริยาต่อประสิทธิภาพในการเร่งปฏิกิริยาและการสะสม
สูง เช่น กระบวนการไพโรไลซิสแบบเร็ว (fast pyrolysis process) กระบวนการไฮโดรเทอร์มัลลิควิแฟกชันเป็น ของคาร์บอนระหว่างการทำาปฏิกิริยาไฮโดรดีออกซิจิเนชัน
กระบวนการทางเคมีความร้อน (thermochemical process) ซึ่งสามารถแปลงสภาพชีวมวลของแข็งให้เป็นเชื้อเพลิง
เหลวที่เรียกว่า “น้ำามันชีวภาพ (bio-oil)” ซึ่งค่าความหนาแน่นของพลังงานสามารถเพิ่มขึ้นจากชีวมวลถึงกว่า
เท่าตัว น้ำามันชีวภาพที่ผลิตได้จากกระบวนการนี้มีสมบัติใกล้เคียงกับน้ำามันเตา และถ้ามีการปรับปรุงกระบวนการ ก�รไพโรไลซิสเร่งปฏิกิริย�ของหญ้�เนเปียร์โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริย�
ผลิตให้มีประสิทธิภาพ น้ำามันชีวภาพก็สามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงขนส่งคุณภาพสูงในยานยนต์ หรือในเครื่องกังหัน นิกเกิลฟอสไฟด์ และนิกเกิลคอปเปอร์บนตัวรองรับถ่�นกัมมันต์
แก๊ส (gas turbine) เครื่องยนต์ดีเซล (diesel engine) และหม้อไอน้ำา (boiler) ได้ หรืออาจนำาน้ำามันชีวภาพไปใช้
เป็นวัสดุดิบในโรงกลั่นชีวภาพ (Bio-refinery) เพื่อสกัดสารเคมีที่มีมูลค่าสูงพร้อมกับผลิตเชื้อเพลิงเหลวที่มีคุณภาพ
ทัดเทียมกับเชื้อเพลิงจากฟอสซิล
น้ำ�มันชีวภ�พจ�กกระบวนก�รไพโรไลซิสแบบเร็วที่อุณฆภูมิต่�งกัน
จากปัญหาที่กล่าวมาจึงเป็นที่มาของการวิจัยที่มุ่งศึกษาการปรับปรุงกระบวนการผลิตและคุณภาพของน้ำามัน
ชีวภาพที่ได้เพื่อใช้ในการผลิตเชื้อเพลิงขนส่งคุณภาพสูงจากชีวมวล โดยงานวิจัยนี้ประกอบไปด้วย 3 ส่วนหลัก ได้แก่
1 การออกแบบและพัฒนาเครื่องปฏิกรณ์ไพโรไลซิสชนิดใหม่รวมถึงการทดลองใช้เครื่องปฏิกรณ์ชนิดใหม่สำาหรับ
การผลิตน้ำามันชีวภาพหรือไบโอออยล์
2 การผลิตน้ำามันดิบชีวภาพจากไฮโดรเทอร์มัลลิควิแฟกชัน (hydrothermal liquefaction)
3 การศึกษาบทบาทของตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อใช้ในการปรับปรุงคุณภาพของน้ำามันชีวภาพ
มหกรรมงานวิจัยแห่งชาติ 2561 | 12 13 | Thailand Research Expo 2018
