โครงการวิจัย

พลังงานถือเป็นปัจจัยที่มีความสำคัญต่อการดำรงชีวิตประจำวัน ตลอดจนการพัฒนาเศรษฐกิจของประเทศ โดยประเทศไทยมีความต้องการใช้พลังงาน โดยเฉพาะน้ำมันเชื้อเพลิงสำหรับภาคส่วนการขนส่งและอุตสาหกรรมในปริมาณสูงและมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง (กรมธุรกิจพลังงาน กระทรวงพลังงาน, 2564) ไบโอดีเซลเป็นพลังงานทดแทนเชื้อเพลิงดีเซลชนิดหนึ่งที่สามารถใช้ทดแทนหรือผสมกับเชื้อเพลิงดีเซลได้ โดยไม่จำเป็นต้องมีการปรับปรุงเครื่องยนต์ อีกทั้งยังเป็นพลังงานสะอาด ผลิตได้จากพืช และปล่อยไอเสียที่มีอันตรายน้อยกว่าเชื้อเพลิงดีเซล (Miri et.al., 2017) อย่างไรก็ตามปัญหาสำคัญในการผลิตไบโอดีเซลคือ ปัญหาด้านปริมาณและราคาของวัตถุดิบ เนื่องจากการในผลิตเชิงการค้าส่วนใหญ่ต้องใช้น้ำมันปาล์มดิบเป็นวัตถุดิบหลัก และแม้ว่าประเทศไทยจะมีการผลิตน้ำมันปาล์มดิบในปริมาณสูง แต่เป็นการผลิตเพื่อการบริโภคเป็นหลัก ไม่สามารถนำมาผลิตเป็นเชื้อเพลิงได้เพียงพอ จึงต้องหาวัตถุดิบอื่นที่จะสามารถช่วยเพิ่มศักยภาพในการผลิตไบโอดีเซล
โดยวัตถุดิบที่พบว่ามีความเหมาะสมอย่างหนึ่งคือไขปาล์มสเตียริน (Palm stearin) ซึ่งเป็นผลพลอยได้จากกระบวนการแปรรูปน้ำมันปาล์มเพื่อการบริโภค โดยมีการใช้ประโยชน์น้อยและราคาถูก (Pantoja et.al., 2019)

ไขปาล์มสเตียรินจะเกิดขึ้นในขั้นตอนการตกผลึกและกรองเพื่อแยกองค์ประกอบของไขมันอิ่มตัว (ไขปาล์มสเตียริน) ออกจากไขมันไม่อิ่มตัว (น้ำมันปาล์มโอเลอิน) โดยปริมาณไขปาล์มสเตียรินสามารถแยกออกได้ประมาณ ร้อยละ 10-15 โดยน้ำหนัก (Zahan and Kano, 2018) มีองค์ประกอบหลัก คือ ไตรกลีเซอไรด์ ในรูปกรดปาล์มิติก (C16:0) และกรดสเตียริก (C18:0) ซึ่งเป็นกรดไขมันอิ่มตัวเกือบทั้งหมด จึงสามารถใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตไบโอดีเซลได้โดยใช้ปฏิกิริยาทรานส์เอสเตอริฟิเคชัน (Babu et.al., 2015) แต่อย่างไรก็ตามการผลิตไบโอดีเซลให้มีคุณภาพตามเกณฑ์มาตรฐาน สามารถใช้งานในเครื่องยนต์ได้ และมีความเป็นไปได้ทางเศรษฐศาสตร์ จำเป็นที่จะต้องมีการศึกษา เนื่องจากปฏิกิริยาทรานส์เอสเตอริฟิเคชันเป็นปฏิกิริยาที่ผันกลับได้ (Reversible reaction) อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะลดลงมากเมื่อเข้าไกล้จุดสมดุล (Equilibrium) ซึ่งส่งผลต่อความบริสุทธิ์ของไบโอดีเซลที่ได้ (Nikhom and Tongurai, 2014; Moyo et.al., 2021) โดยที่ผ่านมามีการหาวิธีในการเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยา เช่น การใช้ปริมาณแอลกอฮอล์ทำปฏิกิริยาที่สูงขึ้น (Keera et.al., 2010; Kamran et.al., 2020) การทำปฏิกิริยา 2 ครั้ง (Caly et.al., 2008; Photaworn et.al., 2017) การใช้ตัวทำละลายร่วม (Nikhom et.al., 2019; Mohadesi et.al., 2021) รวมถึงการพัฒนาปฏิกรณ์ชนิดต่างๆ เช่น การใช้ปฏิกรณ์อัลตราโซนิค (Almasi et,al., 2021) ปฏิกรณ์ไมโครเวฟ (Sherbiny et.al., 2010; Suppalakpanya et.al., 2010) เป็นแหล่งให้ความร้อนในการทำปฏิกิริยา และปฏิกรณ์เมมเบรนเพื่อแยกกลีเซอรอลออกจากปฏิกิริยา (Moyo et.al., 2021) อย่างไรก็ตาม วิธีดังกล่าวจะมีขั้นตอนการดำเนินการที่ยุ่งยาก และมีค่าใช้จ่ายค่อนข้างสูง

การผลิตไบโอดีเซลโดยใช้ปฏิกรณ์ชนิดแยกกลีเซอรอลออกอย่างต่อเนื่อง (Continuous deglycerolization reactor) อาศัยแนวคิดในการเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยาทรานส์เอสเตอริฟิเคชัน ด้วยการแยกกลีเซอรอลที่เกิดขึ้นออก เพื่อรักษาให้ปฏิกิริยาสามารถดำเนินไปข้างหน้าได้อย่างต่อเนื่อง โดยการออกแบบถังปฏิกรณ์ให้เกิดการแยกของไบโอดีเซลและกลีเซอรอลโดยการใช้หลักการสมดุลความดันของของไหล ซึ่งทำให้ได้ผลผลิตไบโอดีเซลที่มีคุณภาพสูง เป็นแนวทางพัฒนาการผลิตไบโอดีเซลที่น่าสนใจ เนื่องจากสามารถผลิตได้โดยใช้อุปกรณ์ที่มีขนาดเล็ก ประหยัดพลังงานและแรงงานคน ตลอดจนมีความเป็นไปได้ในการขยายกำลังการผลิตสู่การผลิตในเชิงพาณิชย์ต่อไปได้

ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงนำเสนอการพัฒนากระบวนการผลิตไบโอดีเซลจากไขปาล์มสเตียริน โดยใช้ปฏิกรณ์ชนิดแยกกลีเซอรรอลออกอย่างต่อเนื่อง เพื่อให้ได้ไบโอดีเซลที่มีคุณภาพสูง มีการดำเนินการไม่ยุ่งยากซับซ้อนเหมาะสำหรับการต่อยอดการผลิตในระดับอุตสาหกรรม ซึ่งผลจากงานวิจัยนี้จะเป็นการพัฒนาองค์ความรู้และเทคโนโลยีในการผลิตไบโอดีเซลเชิงพาณิชย์ เพื่อสร้างความเข้มแข็งทางด้านพลังงานของประเทศไทย ตลอดจนสร้างมูลค่าเพิ่มให้กับผลพลอยได้จากภาคอุตสาหกรรมได้อีกทางหนึ่ง

งานวิจัยนี้เป็นการพัฒนากระบวนการผลิตไบโอดีเซลคุณภาพสูงจากไขปาล์มสเตียริน โดยใช้ปฏิกรณ์ชนิดแยกกลีเซอรอลออกอย่างต่อเนื่อง โดยมีการใช้ประโยชน์จากไขสเตียริน ซึ่งเป็นผลพลอยได้จากกระบวนการแปรรูปน้ำมันปาล์มบริโภค ซึ่งปัจจุบันจะนำมาเผาเพื่อเป็นเชื้อเพลิง โดยหากพบว่ามีความเป็นไปได้ในการผลิตไบโอดีเซลคุณภาพสูง จะช่วยเพิ่มมูลค่าให้กับไขสเตียรีน และเพิ่มวัตถุดิบทางเลือกในการผลิตไบโอดีเซล นอกจากนั้นองค์ความรู้ และเทคโนโลยีการผลิตไบโอดีเซลคุณภาพสูงที่ได้จากงานวิจัย สามารถตีพิมพ์เผยแพร่ในวารสารทางวิชาการระดับนานาชาติ ในฐานข้อมูล ISI เพื่อให้ผู้สนใจสามารถใช้เป็นแนวทาง และอ้างอิงในการศึกษาวิจัยต่อยอด เพื่อพัฒนาศักยภาพในการผลิตไบโอดีเซลคุณภาพสูง และมีความเป็นไปได้ทางเศรษฐศาสตร์มากขึ้น รวมไปถึงผู้ประกอบการผลิตไบโอดีเซลที่สนใจ สามารถพัฒนาต่อยอดจากชุดต้นแบบต่อไปได้

• -