โครงการวิจัย

การผลิตไบโอดีเซลจากน้ำมันปาล์มดิบโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดวิวิธพันธ์ที่ ผลิตมาจากเปลือกหอย

Biodiesel produce from crude palm oil using heterogeneous catalyst prepared from waste shell

รายละเอียดโครงการ

ปีงบประมาณ 2557
หน่วยงานเจ้าของโครงการ
ลักษณะโครงการ โครงการใหม่
ประเภทโครงการ โครงการเดี่ยว
ประเภทงานวิจัย
วันที่เริ่มโครงการวิจัย (พ.ศ.)
วันที่สิ้นสุดโครงการวิจัย (พ.ศ.)
วันที่ได้รับทุนวิจัย (พ.ศ.)
ประเภททุนวิจัย อื่นๆ
สถานะโครงการ สิ้นสุดโครงการ(ส่งผลผลิตเรียบร้อยแล้ว)
เลขที่สัญญา
เป็นโครงการวิจัยที่ใช้ในการจบการศึกษา ไม่ใช่
เป็นโครงการวิจัยรับใช้สังคม ไม่ใช่
บทคัดย่อโครงการ งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาถึงกระบวนการผลิตสารตัวเร่งชนิดวิวิธพันธ์จากเปลือกหอยแล้วนำมาทดสอบความสามารถในการเร่งปฏิกิริยา ด้วยการเร่งปฏิกิริยาเพื่อผลิตไบโอดีเซลจากน้ำมันปาล์มดิบ เปลือกหอยที่ถูกทิ้งหลังจากการบริโภคถูกนำมาทำความสะอาดแล้วทำการเผาที่อุณหภูมิสูง 900 องศาเซลเซียส เป็นระยะเวลา 1-7 ชั่วโมง พบว่าน้ำหนักของเปลือกหอยจะลดลงตามระยะเวลาที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากการสลายโครงสร้างส่วนที่เป็นคาร์บอนและออกซิเจนจากสารประกอบแคลเซียมคาร์บอเนตของเปลือกหอย แต่หลังจาก 3 ชั่วโมง น้ำหนักค่อนข้างคงที่ ผลจากการวิเคราะห์ XRD พบว่าโครงสร้างของแคลเซียมคาร์บอเนตที่เหลืออยู่เป็นเฟสของแคลไซต์ซึ่งสลายตัวที่อุณหภูมิสูงเท่านั้น จากนั้นนำมากระตุ้นโดยแช่ในของเหลว 3 ชนิด คือ น้ำ เอทานอล และ สารละลายกรดอะซิติกเข้มข้นร้อยละ 2 เป็นเวลา 1 ชั่วโมง แล้วนำไปเผาที่อุณหภูมิ 600 องศาเซลเซียสเป็นระยะเวลา 1 ชั่วโมง พบว่าลักษณะการสูญเสียน้ำหนักของตัวเร่งที่กระตุ้นด้วยสารละลายกรดอะซิติกจะสูงที่สุด การกระตุ้นด้วยน้ำและเอทานอลจะเกิดเปลี่ยนแปลงน้ำหนักใกล้เคียงกัน แต่โครงสร้างผลึกจาก XRD ไม่แตกต่างกัน ตัวเร่งทั้งสามชนิดถูกนำไปทดสอบความว่องไวในการเร่งปฏิกิริยา โดยศึกษาความสามารถในการเร่งปฏิกิริยาเพื่อผลิตเมทิลเอสเทอร์จากน้ำมันปาล์มดิบ ในการวิจัยนี้น้ำมันปาล์มดิบจากโรงงานอุตสาหกรรมซึ่งมีค่ากรดค่อนข้างสูงถูกนำมากำจัดยางเหนียวก่อนนำมาใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตไบโอดีเซล สังเคราะห์ไบโอดีเซลใช้อัตราส่วนโดยโมลของ น้ำมันปาล์มดิบ:เมทานอล เป็น 1:12 เมื่อนำผลิตภัณฑ์มาวิเคราะห์ปริมาณผลผลิตด้วยเทคนิค GCโดยใช้เมทิลเฮปทาเดคาโนเอตเป็นสารมาตรฐาน พบว่าผลการทดสอบที่อุณหภูมิ 65 ± 5 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 1 ชั่วโมง จะไม่เกิดผลิตภัณฑ์เมื่อไม่ใช้ตัวเร่งและปริมาณผลผลิตไบโอดีเซลจะเพิ่มขึ้นตามปริมาณตัวเร่ง โดยพบว่าตัวเร่งที่กระตุ้นด้วยน้ำและกระตุ้นด้วยเอทานอลมีความว่องไวในการเร่งปฏิกิริยามากกว่าการกระตุ้นด้วยสารละลายกรดอะซิติกการใช้ตัวเร่งที่กระตุ้นด้วยน้ำร้อยละ 10โดยมวลทำให้ได้ผลิตภัณฑ์สูงถึงร้อยละ 98 จากการทดสอบผลของระยะเวลาในการทำปฏิกิริยาตั้งแต่ 0.5 – 5 ชั่วโมง พบว่าตัวเร่งจะมีประสิทธิภาพในการเร่งปฏิกิริยาสูงสุดที่ เวลา 1.5 ชั่วโมง และพบว่าอุณหภูมิเป็นปัจจัยสำคัญสำหรับการเกิดปฏิกิริยาเช่นกัน การทำปฏิกิริยาที่อุณหภูมิ 50 ± 5 องศาเซลเซียส 1 ชั่วโมง ตัวเร่งที่กระตุ้นด้วยน้ำและเอทานอลให้ผลผลิตต่ำกว่าร้อยละ 10 เมื่อใช้อุณหภูมิสูงถึง 85± 5 องศาเซลเซียส พบว่าตัวเร่งที่กระตุ้นด้วยน้ำมีปริมาณเพิ่มขึ้นเป็นร้อยละ 88 สามารถสรุปได้ว่าไม่ควรใช้อุณหภูมิในการผลิตต่ำกว่า 65 องศาเซลเซียส โดยความหนืดของเชื้อเพลิงไบโอดีเซลที่ผลิตได้ลดลงเมื่อปริมาณผลผลิตสูงขึ้น ที่ปริมาณผลผลิตร้อยละ 83 มีความหนืด 11.2 cSt/s มีค่ากรดไขมันอิสระร้อยละ 0.61 ซึ่งยังไม่เป็นไปตามมาตรฐานผลิตภัณฑ์ไบโอดีเซล คำสำคัญ ตัวเร่งปฏิกิริยา เปลือกหอย ไบโอดีเซล น้ำมันปาล์มดิบ
รายละเอียดการนำไปใช้งาน ผลจากการนำเอาเปลือกหอยซึ่งเป็นวัสดุเหลือทิ้งจากการบริโภคและอุตสาหกรรมอาหารมาเพิ่มมูลค่าด้วยการแปรรูปเป็นสารตัวเร่งพบว่า การนำเปลือกหอยแครงมาเผาที่อุณหภูมิ 900 องศาเซลเซียส พบว่าน้ำหนักของเปลือกหอยจะลดลงตามระยะเวลาและหลังจากการเผา 3 ชั่วโมง จะเกิดการสูญเสียน้ำหนักประมาณร้อยละ 44 แล้วค่อนข้างคงที่แม้จะเผานานถึง 7 ชั่วโมง ในงานนี้จึงเลือกใช้การเผาที่ 900 องศาเซลเซียส เป็นระยะเวลา 1 ชั่วโมง การนำเปลือกหอยที่ได้ไปกระตุ้นด้วยของเหลว 3 ชนิด คือ น้ำ เอทานอล และกรดอะซิติก ไม่ทำให้โครงผลึกของตัวเร่งแตกต่างกัน แต่พบว่าน้ำหนักของตัวเร่งที่กระตุ้นด้วยสารละลายกรดอะซิติกหายไปมากที่สุด โดยการเผากระตุ้นที่ 600 องศาเซลเซียส 3 ชั่วโมง ทำให้น้ำหนักหายไปมากกว่าการเผากระตุ้นที่ 1 ชั่วโมง การศึกษาความสามารถของตัวเร่งปฏิกิริยาจากเปลือกหอย เลือกใช้ตัวเร่งที่เตรียมด้วยการกระตุ้นด้วยของเหลว 3 แบบ แล้วเผากระตุ้นเป็นระยะเวลา 1 ชั่วโมง ทดสอบความสามารถในการเร่งปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชันของน้ำมันปาล์มดิบกับเมทานอลที่อัตราส่วนเชิงโมล1:12 พบว่าปฏิกิริยาที่อุณหภูมิ 65±5 องศาเซลเซียส ในการทำปฏิกิริยา 1 ชั่วโมง พบว่า ตัวเร่งทั้ง 3 แบบ ช่วยให้ปฏิกิริยาเกิดขึ้นได้ โดยตัวเร่งที่กระตุ้นด้วยเอทานอลและน้ำมีประสิทธิภาพสูงกว่าตัวเร่งที่กระตุ้นด้วยกรดอะซิติก โดยเมื่อใช้ตัวเร่งร้อยละ 5 จะทำให้ได้ผลิตภัณฑ์ร้อยละ 86 และ 84 ตามลำดับ การเพิ่มปริมาณตัวเร่งช่วยให้ได้ปริมาณผลิตภัณฑ์สูงขึ้น ซึ่งหากใช้ตัวเร่งที่กระตุ้นด้วยน้ำปริมาณร้อยละ 10 ช่วยให้ได้ผลิตภัณฑ์สูงถึงร้อยละ 98การเพิ่มอุณหภูมิช่วยให้ได้ปริมาณผลผลิตมากขึ้น แต่มีผลน้อยกว่าการเพิ่มปริมาณสารตัวเร่ง ซึ่งอุณหภูมิที่เหมาะสมควรสูงกว่า 50 องศาเซลเซียส ทำการทดสอบผลระยะเวลาต่อปริมาณผลผลิตไบโอดีเซล พบว่าระยะเวลาที่ให้ปริมาณผลผลิตมากสุดอยู่ที่ 90 นาที เมื่อนำผลิตภัณฑ์ที่ได้มาทดสอบปริมาณเมทิลเอสเทอร์ ค่ากรดไขมันอิสระ และความหนืดพบว่ายังมีค่าต่ำกว่ามาตรฐาน แต่อยู่ในระดับที่สามารถปรับปรุงแก้ไขให้เป็นไปตามมาตรฐานได้ โดยความหนืดสัมพันธ์กับปริมาณเมทิลเอสเทอร์ที่ได้ หากได้ปริมาณผลผลิตต่ำจะทำให้ความหนืดสูง และความหนืดลดลงเมื่อปริมาณเมทิลเอสเทอร์ในผลิตภัณฑ์สูงขึ้น ควรทำการศึกษาในส่วนนี้เพิ่มเติมเพื่อหาความสัมพันธ์ระหว่างความหนืดของผลิตภัณฑ์กับปริมาณผลผลิต สำหรับค่ากรดไขมันอิสระของตัวอย่างที่ได้ผลิตภัณฑ์สูงสุดอยู่ที่ร้อยละ 0.61 ซึ่งยังมีค่าเกินมาตรฐานเช่นกัน แต่หากนำไปใช้ในรูปเชื้อเพลิงผสม ค่าดังกล่าวก็ไม่ก่อให้เกิดปัญหาแต่อย่างใด ในการผลิตไบโอดีเซลจากน้ำมันปาล์มดิบโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ผลิตจากเปลือกหอยนี้ยังมีประเด็นที่ควรศึกษาเพิ่มเติมอยู่หลายประการ เช่น การเตรียมน้ำมันปาล์มดิบ ควรศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับผลของการกำจัดยางเหนียวต่อประสิทธิภาพในการสังเคราะห์ไบโอดีเซลด้วยตัวเร่งวิวิธภัณฑ์ เนื่องจากกระบวนการผลิตนี้ไม่ต้องทำการล้างเอาด่างออกจากผลิตภัณฑ์ซึ่งช่วยให้ประหยัดพลังงานและน้ำในกระบวนการล้างไบโอดีเซล จึงควรศึกษาผลในเชิงเศรษฐศาสตร์เพื่อเปรียบเทียบข้อมูลกับการผลิตไบโอดีเซลด้วยวิธีการดั้งเดิม นอกจากนั้นผลการศึกษาในงานวิจัยนี้ชี้ให้เห็นว่าตัวเร่งแบบวิวิธพันธ์มีประสิทธิภาพในการสังเคราะห์ไบโอดีเซลจากน้ำมันปาล์มดิบ ควรทำการศึกษาเพื่อออกแบบเครื่องมือสำหรับการผลิตไบโอดีเซลด้วยตัวเร่งกลุ่มนี้ให้มีความเหมาะสมกับการใช้งานจริงต่อไป
เอกสาร Final Paper(s)
  • -

ทีมวิจัย

ที่ นักวิจัย หน่วยงาน ตำแหน่งในทีม การมีส่วนร่วม (%)
1ดร. บุญเรือน สรรเพชรคณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ราชมงคลศรีวิชัย วิทยาเขตนครศรีธรรมราชหัวหน้าโครงการ100