วารสารสิ่งแวดล้อม ปีที่ 16 เล่มที่ 236

¨บทความ

*นักวิชาการอิสระเชี่ยวชาญด้าน Anaerobic Digestion

ดร.อรุณี ศุภสินสาธิต *

บทนำ� พลังงานจากชีวมวล คือ พลังงานสะอาดที่ได้จากอินทรีย์สารของพืชหรือสัตว์ ได้แก่พืชเกษตรกรรม วัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตรและอุตสาหกรรม พืชพลังงาน รวมท้ังขยะอินทรีย์และมูลสัตว์ มีการหมุนเวียนเกิดขึ้นใหม ่ตลอดเวลา จัดเป็นพลังงานสีเขียวที่จะเข้ามาแทนที่เชื้อเพลิงจากฟอสซิลที่กำาลังจะหมดไปในไม่ช้านี้ การใช้ เชื้อเพลิงจากชีวมวลยังช่วยรักษาสิ่งแวดล้อมเนื่องจากพลังงานจากชีวมวลมีการปลดปล่อยมลพิษทาง อากาศและสารพิษต่างๆ ออกมาน้อยกว่าพลังงานจากเชื้อเพลิงฟอสซิล อีกทั้งยังเป็นการช่วยลดปริมาณ ขยะลงได้อีกมาก การนำาชีวมวลเหล่านี้มาใช้ประโยชน์โดยนำามาแปรรูปเป็นพลังงานนั้นทำาได้หลายวิธีขึ้นอยู่ กับชนิดของวัตถุดิบและวัตถุประสงค์ที่จะนำาไปใช้งาน ในบรรดาแหล่งพลังงานชีวมวลทั้งหลายที่มีศักยภาพมากที่สุดนั้น แหล่งวัตถุดิบที่มีลิกโนเซลลูโลสสูง ซึ่งได้แก่ พวกเศษวัสดุจากการเกษตรเช่น ซังข้าวโพด (corn stover) เส้นใยข้าวโพด (corn fibre) ชานอ้อย (sugar cane bagasse) วัสดุเหลือทิ้งจากไม้ เช่น ขี้เลื่อยจากทั้งไม้เนื้ออ่อนและไม้เนื้อแข็ง พวกขยะจากกระบวนการแปรรูปอาหาร และเศษกระดาษ ฯลฯ เป็นแหล่งพลังงานทางเลือกที่น่าสนใจมากที่สุดเนื่องจากมีอยู่มากโดยเฉพาะ พวกชานอ้อยและฟางข้าวพบว่ามีจำานวนมากหลายล้านตันในแต่ละปีในประเทศไทย ส่วนในระดับ โลกเศษแหลือทิ้งจากอาหารที่เป็นพวกลิกโนเซลลูโลสิกมีมากถึง 3 พันล้านเมกากรัมต่อปี (7) และเนื่องจากงานวิจัยเพื่อใช้ประโยชน์จากลิกโนเซลลูโลสิกยังมีน้อย น่าจะถึงเวลาแล้วที่งาน วิจัยควรจะหันทิศทางมาเพื่อพัฒนาการแปรรูปวัสดุที่มีเซลลูโลสเหล่านี้มาผลิตเป็น พลังงานทดแทน และผลิตภัณฑ์เพิ่มมูลค่า (value-added products) ต่างๆ ให้มากยิ่งขึ้น กระบวนการแปรรูปมีด้วยกันมากมายหลายวิธี (ดูรูปที่1) ในบรรดากระบวนการ แปรรูปเพื่อผลิตเป็นพลังงานนั้น กระบวนการหมัก จัดว่ามีประสิทธิภาพดีที่สุด ทั้ง ยังมีผลพลอยได้ เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีคุณค่าสูง อาทิเช่น เอนไซม์ กรดอินทรีย์ชนิดต่างๆ ไบโอพลาสติก ผลิตภัณฑ์ตั้งต้นสำาหรับอุตสาหกรรมด้านเวชภัณฑ์ และเคมีภัณฑ์ชนิดต่างๆ และอื่นๆ อีกมากมาย แต่ก่อนการหมักพวก ลิกโนเซลลูโลสิกไม่เป็นที่นิยมหรือไม่ทำากันเพราะเป็นขั้นตอนที่ช้า ย่อยสลายยากและได้ผลผลิตน้อย ปัจจุบันมีเทคโนโลยีใหม่ๆ ที่ช่วยให้การหมักดำาเนินไปได้อย่างรวดเร็ว บทความนี้จึงได้รวบรวมความก้าวหน้าในการทำา pre-treatment ชวีมวลลกิโนเซลลโูลสกอ่นทีจ่ะนำาไปหมกัเพือ่เปน็แนวทางสำาหรับงานวิจัยทางด้านนี้ต่อไป

วารสารสิ่งแวดล้อม ปีที่ 16 เล่มที่ 2 37

รูปที่ 1 พลังงานและผลิตภัณฑ์เพิ่มมูลค่า (value-added products) ที่ได้จากชีวมวลที่มีเซลลูโลสสูง (SSF=simultaneous fermentation and saccharification, VFAs = volatile fatty acids)

ลิกโนเซลลูโลส ลิกโนเซลลูโลสหมายถึงชีวมวลอินทรีย์ที่ประกอบด้วยเซลลูโลสเฮมิเซลลูโลสและลิกนินพบมากในผนังเซลล์ ของพืชได้แก่เศษวัสดุเหลือทิ้งจากไม้ทั้งไม้เนื้อแข็งและไม้เนื้ออ่อนเศษวัสดุจากการเกษตรเช่นซังข้าวโพดเส้นใยข้าวโพด ชานอ้อยแกลบและพวกฟางข้าวขยะจากกระบวนการแปรรูปอาหารและจากบ้านเรือนรวมถึงมูลสัตว์ต่างๆ เซลลูโลส หมายถึง พวกโพลีแซ็กคาไรด์ที่พบมากในผนังเซลล์พืชซึ่งเป็นสารโพลีเมอร์ที่เกิดจาก D-กลูโคสต่อกัน เป็นสายยาว (รูปที่ 2) ช่วยทำาให้ผนังเซลล์พืชแข็งแรงป้องกันการแตกของเซลล์ ถึงแม้ว่าเซลลูโลสจะประกอบด้วยหน่วย

รูปที่ 2 สูตรโครงสร้างของเซลลูโลส (Wikipedia, 2007)

ของกลูโคสเหมือนกับแป้ง แต่เชื่อมกันด้วยพันธะไกลโคซิดิกชนิดบีตา (β-1,4 – glycosidic bones) เอนไซม์อะไมเลสจึงไม่สามารถย่อยได้เซลลูโลสไม่สามารถละลายน้ำาได้และไม่สามารถย่อยสลายด้วยเอนไซม์ในกระเพาะอาหารหรือลำาไส้ของ สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมยกเว้นสัตว์กินพืชเท่านั้นที่สามารถใช้เซลลูโลสเป็นพลังงานเพราะสัตว์กลุ่มนี้มีจุลินทรีย์ที่ไม่ใช้ออกซิเจน ซึ่งมีเอนไซม์เซลลูเลสอยู่ในกระเพาะสำาหรับย่อยเซลลูโลสให้เป็นกลูโคสได้ (1) มีการประเมินกันว่าทั่วโลกพืชสามารถผลิต เซลลูโลสได้มากถึง100พันล้านตันในแต่ละปี(4) เฮมิเซลลูโลสเป็นส่วนหนึ่งของผนังเซลล์ของพืชเช่นกันแต่เป็นสารโพลีเมอร์ของพวกD-ไซโลสซึ่งมีแขนงข้างเป็น น้ำาตาลอะราบิโนสหรือน้ำาตาลชนิดอื่นๆ มีสายสั้นกว่าเซลลูโลส ส่วนลิกนินเป็นสารประกอบโพลีเมอร์อโรมาติกที่ไม่มีรูปผลึก

วารสารสิ่งแวดล้อม ปีที่ 16 เล่มที่ 238

จะเกาะกันอยู่ในชั้นระหว่างเส้นใยทำาหน้าที่ยึดเกาะเส้นใยเข้าด้วยกัน โครงสร้างพื้นฐานของลิกนินคือ phenylpropane ลิกนินไม่สามารถถูกย่อยได้โดยจุลินทรีย์ในสภาวะไร้ออกซิเจนแต่จะถูกย่อยสลายได้ในสภาวะที่มีออกซิเจนโดยพวกเชื้อรา ประเภทwhiterotfungiและmoulds(3)

การหมัก (Fermentation) การหมักเป็นกระบวนการเมแทบอลิซึมของสิ่งมีชีวิตหรือจุลินทรีย์ในสภาวะที่ขาดออกซิเจนเพื่อผลิตพลังงานจาก การย่อยสลายน้ำาตาล ซึ่งมี 2 ขั้นตอน (รูปที่ 3) ขั้นตอนแรก เป็นการผลิตพลังงาน (ในรูปของ ATP) ผ่านวิถีไกล โคไลซิส(glycolysispathway)โดยการสลายน้ำาตาลไปเป็นไพรูเวตส่วนในปฏิกิริยาออกซิเดชั่น-รีดักชั่นซึ่งเป็นขั้นตอนที่2 ของวิถีไกลโคไลซีส NAD+ ซึ่งเป็นโคเอนไซม์จะถูกรีดิวซ์เป็น NADH ในปฏิกิริยาแรก ส่วนในปฏิกิริยาหลังนั้น NADH จะถูกออกซิไดส์กลับเป็นNAD+เช่นเดิมได้เป็นผลิตภัณฑ์คือกรดอินทรีย์หรือแอลกอฮอล์ ในกรณีที่เป็นการหมักที่ไม่มี ออกซิเจน(anaerobicdigestion)กรดอินทรีย์จะถูกเปลี่ยนไปเป็นก๊าซชีวภาพ

รูปที่ 3 Diagram ของกระบวนการหมัก (Fermentation) อย่างง่าย

เทคโนโลยีการทำา Pre-treatment สำาหรับวัสดุที่มีเซลลูโลสสูงเทคโนโลยีสำาหรับการทำา Pre-treatment สำาหรับวัสดุที่มีเซลลูโลสสูงจำาแนกได้เป็น 5 วิธีหลัก(6) คือ 1. Mechanical pretreatment 2. Physical pretreatment 3. Physicochemical pretreatment 4. Chemical pretreatment 5. Biological pretreatment

วารสารสิ่งแวดล้อม ปีที่ 16 เล่มที่ 2 39

1. Mechanical pretreatment :

เป็นการลดขนาดของวัตถุดิบหรือคือการเพิ่มพื้นที่เพื่อให้เซลลูโลสและเฮมิเซลลูโลสที่อยู่ข้างในถูกย่อยสลายได้

มากขึ้น โดยการหั่น การสับ การทุบ หรือการบดด้วยลูกบอลหรือลูกกลิ้งจัดว่าเป็นวิธีการที่ให้ผลสำาเร็จเป็นอย่างดีและมี

ต้นทุนต่ำาและยังช่วยลดปริมาณการใช้เอนไซม์ในการช่วยย่อยเซลลูโลสและเฮมิเซลลูโลสให้เปลี่ยนไปเป็น กลูแคน และ

ไซแลนในขั้นตอนต่อไป

2. Physical pretreatment :

การเพิ่มอุณหภูมิและการแผ่รังสีเป็นวิธีการทางกายภาพที่ประสบผลสำาเร็จมากที่สุดวิธีหนึ่ง วิธีการที่เรียกว่า Ther-

mogravimeric treatment โดยเพิ่มอุณหภูมิเป็น1100 เคลวินภายใต้สภาวะทั้งที่มีก๊าซเฉื่อยและตัวออกซิแดนท์สามารถ

ทำาให้เซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส และลิกนินย่อยสลายได้ดี ส่วนวิธีการเผาแบบไม่ใช้ออกซิเจน (Pyrolysis) พวกเปลือกถั่ว

ชนิดต่างๆฟางข้าวหรือพวกขี้เลื่อยที่อุณหภูมิ600-1200เคลวินให้ผลิตภัณฑ์ที่เป็นพวกถ่านของเหลวและก๊าซมากกว่า

วิธีธรรมดาทั่วไป55%

สำาหรับการแผ่รังสีด้วยคลื่นไมโครเวฟที่700Wด้วยเวลานานต่างๆกันพบว่ามีการสูญเสียน้ำาหนักของวัตถุดิบไป

บ้างเนื่องจากมีการสลายตัวของเซลลูโลส เฮมิเซลลูโลสและลิกนิน แต่ทำาให้อัตราการย่อยสลายโดยใช้ด่างร่วมด้วยเพิ่มขึ้น

มากนอกจากนี้การใช้รังสีแกมม่าขนาด500kGyทำาให้โครงสร้างของฟางข้าวสาลีที่ป่นเป็นผงขนาด140meshแตกตัวให้

ผลผลิตน้ำาตาลกลูโคสเพิ่มขึ้นอีก13.40%

3. Physicochemical pretreatment :

การรวมกันระหว่างวิธีchemicalและphysicaltreatmentมีส่วนสำาคัญในการละลายน้ำาของเฮมิเซลลูโลสและ

ลิกนินที่ถูกแปลงโครงสร้างแล้วเป็นผลทำาให้การแตกตัวของเซลลูโลสในขั้นตอน hydrolysis เพิ่มขึ้น Physicochemical

pretreatment รวมกับ Thermochemical treatment เช่น วิธี steam explosion, ammoniafibre explosion, CO2

explosion,SO2explosionอุณหภูมิที่ใช้อยู่ระหว่าง160-260ำCกระทำาภายใต้ความดัน0.69-4.83MPaที่มีไอน้ำาอิ่มตัว

เป็นเวลาหลายวินาที หรือ 2-3 นาทีก่อนที่จะปรับลดลงมาอยู่ที่ความดันปกติ วิธี wet oxidation pretreatment กระทำา

ณอุณหภูมิระหว่าง200-210 ำCและมีการเติมด่างหรือNa2CO3 ร่วมด้วยซึ่งจะนำาไปสู่การละลายที่ดีขึ้นของสารพวก

ลิกโนเซลลูโลสิกและยังทำาให้การผลิตผลิตภัณฑ์เพิ่มมูลค่า(value-addedproducts)โดยการใช้เอนไซม์ต่างๆให้ผลดีขึ้น

ส่วนวิธีLiquidhotwater (LHW)pretreatment โดยการใช้น้ำาร้อนที่อุณหภูมิ 170-230 ำCความดัน5MPaนาน

หลายนาทีจึงปรับคืนสู่ความดันปกติวิธีนี้ทำาให้เฮมิเซลลูโลสในพวกชานอ้อย,เส้นใยข้าวโพด,และพวกฟางข้าวต่างๆแตกตัว

เป็นไซโลสได้ถึง45-65%

4. Chemical pretreatment :

สารเคมีตั้งแต่พวกoxidizingagentsพวกกรดต่างๆไปจนกระทั่งถึงด่างหรือเกลือสามารถย่อยสลายเซลลูโลส

เฮมิเซลลูโลสและลิกนินได้และสามารถทำาภายใต้ความดันและอุณหภูมิปกติได้ตัวอย่างเช่น

•Alkalinetreatment;sodiumhydroxide,ammonia,ammoniumsulfite

•Acidtreatment;sulphuricacid,hydrochloricacid,phospholicacid

•Gastreatment;chlorinedioxide,nitrogendioxide,sulphurdioxide

•Additionofoxidizingagents;hydrogenperoxide,ozone

•Solventextractionoflignin;ethanol-waterextraction,benzene-waterextraction,

Ethyleneglycolextraction,butanol-waterextraction,swellingagents

วารสารสิ่งแวดล้อม ปีที่ 16 เล่มที่ 240

5. Biological pretreatment : เป็นการpretreatmentที่ต้องพึ่งพาจุลินทรีย์ชนิดต่างๆที่เป็นแบคทีเรียและเชื้อรารวมทั้งเอนไซม์ที่ผลิตจากจุลชีพ เหล่านี้ เชื้อราทั้งชนิดที่เป็นwhite-rot, brown-rodและชนิดที่เป็น soft-rotสามารถย่อยสลายเซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส และลิกนินได้(รูปที่4)โดยbrown-rodมีบทบาทสำาคัญในการย่อยพวกเซลลูโลสในขณะที่white-rotและsoft-rotจะ เข้าย่อยสลายพวกลิกนินและเฮมิเซลลูโลส จากการทดลองเมื่อไม่นานมานี้ เมื่อนำาลิกโนเซลลูโลสมาหมักกับเชื้อราเหล่านี้ที่ อุณหภูมิ25-35C

Oเป็นเวลา3-22วันพบว่าโฮโลเซลลูโลสและลิกนินถูกย่อยสลายไปได้มากถึง45-75%และ65-80%ตามลำาดับนอกจากนั้นยังพบว่าชีวมวลที่ผ่านการpretreatmentด้วยวิธีนี้ยังให้ก๊าซชีวภาพได้มากกว่าเมื่อนำาไป post-treat ต่อด้วยระบบ anaerobic digestion เชื้อราและแบคทีเรียเหล่านี้ได้แก่Aspergillus terreus, Trichoderma spp, Cyathus stercoreus, Penicillium camemberti, Phanerochaete chrysosporium, Streptomyces griseus ฯลฯ เป็นต้น ส่วนเอนไซม์ที่ใช้ย่อยลิกโนเซลลูโลสตัวอย่างเช่นcellulases,glucuronidase,acetylesterase,feruloylesterase, xylanese,β-xylosidase, ligninperoxidase,manganeseperoxidaseและ laccase เป็นต้นสรุปภาพรวมในการทำาPre-treatmentด้วยกรรมวิธีต่างๆดูได้จากรูปที่5

รูปที่ 4 ตัวอย่างของเชื้อราพวก rumen anaerobic fungus ที่สามารถย่อยสลายลิกโนเซลลูโลสได้ (2)

รูปที่ 5 สรุปรวมกรรมวิธีต่างๆในการ Pre-treatment ชีวมวลลิกโนเซลลูโลส

วารสารสิ่งแวดล้อม ปีที่ 16 เล่มที่ 2 41

ผลิตภัณฑ์เชื้อเพลิงที่ได้จากการหมักได้แก่1. ไบโอเอทานอล (Bio-ethanol) การผลิตไบโอเอทานอลจากพืชหรือชีวมวลที่มีองค์ประกอบของลิกโนเซลลูโลสสูงจะต้องมีการย่อย 2 วิธีด้วยกัน คือการย่อยด้วยกรด(acidhydrolysis)และการย่อยด้วยเอนไซม์(enzymatichydrolysis)หรือวิธีการย่อยสลายควบคู่ กับการหมัก (Simultaneous saccharification and fermentation, SSF) การใช้เอนไซม์มีความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม มากกว่าการใช้กรดและให้ผลผลิตสูงกว่าการหมัก ในโรงงานอุตสาหกรรมนิยมใช้การย่อยด้วยกรดมากกว่าการย่อยด้วย เอนไซม์และการใช้เอนไซม์จะต้องมีการบ่มก่อนจึงจะให้ผลผลิตที่สูงแต่การบ่มจะทำาให้เสียค่าใช้จ่ายสูง หลังจากผ่านการย่อย แล้วผลิตภัณฑ์ที่ได้เป็นคาร์โบไฮเดรตซึ่งจะถูกนำาไปหมักด้วยจุลินทรีย์ เช่น แบคทีเรีย รา และยีสต์ต่อไป จุลินทรีย์เหล่านี้ จะทำาหน้าที่เปลี่ยนคาร์โบไฮเดรตให้เป็นเอทานอลภายใต้สภาวะที่ไม่มีออกซิเจน เอทานอลหรือเอทิลแอลกอฮอล์สามารถนำา มาใช้เป็นเชื้อเพลิงได้โดยตรงหรือนำาไปใช้ร่วมกับน้ำามันเบนซินได้ยกตัวอย่างเช่นน้ำามันE10หมายถึงน้ำามันที่มีส่วนผสมของ เอทานอลอยู่ 10 %และน้ำามันเบนซิน 90 %ซึ่งจะช่วยลดการปล่อยCO ได้ถึง 25-30 %อีกทั้งยังช่วยลดการปล่อยCO2และNO2ได้10และ20 %ตามลำาดับ(5)นอกจากนี้เอทานอลยังถูกนำามาใช้แทนMTBE(Methyltertiarybutylether)ซึ่งใช้เป็นสารเพิ่มค่าออกเทนในน้ำามันเบนซินแทนสารตะกั่วซึ่งจะช่วยลดมลพิษและเป็นการลดต้นทุนได้อีกด้วย

2. ก๊าซชีวภาพ (Biogas) ก๊าซชีวภาพที่ผลิตได้จากชีวมวลที่มีองค์ประกอบของลิกโนเซลลูโลสสูง(รูปที่6)เกิดได้ช้ามากหากปราศจากการทำา pretreatmentดังได้กล่าวแล้วในตอนต้นก่อนที่จะนำาไปหมักก๊าซมีเทนส่วนใหญ่จะเกิดมาจากเซลลูโลสและเฮมิเซลลูโลส แต่ไม่ใช่จากลิกนินซึ่งไม่สามารถย่อยสลายได้โดยจุลินทรีย์ชนิดที่ไม่ใช้ออกซิเจน (anaerobicmicroorganisms) ในประเทศ จีนประสบความสำาเร็จในการผลิตก๊าซชีวภาพจากชีวมวลทั้งในระดับกลางและระดับใหญ่จากมูลสัตว์และกากเหลือทิ้งทางการ เกษตร โดยการหมักที่อุณหภูมิห้องและมีการกำาจัดกำามะถันออกก่อนนำาไปใช้จากนั้นนำาสิ่งที่เหลือจากการผลิตก๊าซชีวภาพ ไปทำาเป็นปุ๋ย และสารช่วยเพิ่มหน้าดิน ก๊าซชีวภาพสามารถนำามาใช้ผลิตไฟฟ้าและความร้อนร่วมโดยผ่าน Combined heat andpowerplantหรือCHPและเมื่อผ่านการทำาให้บริสุทธิ์สามารถนำาไปใช้กับเครื่องยนต์ได้โดยตรงอย่างเช่นที่ประเทศ สวีเดน สวิตเซอร์แลนด์ และ เยอรมนี อย่างไรก็ตามการศึกษาเพิ่มเติมในการพัฒนาเทคโนโลยีการผลิต การใช้งานเพื่อให้ คุ้มค่ากับการลงทุนยังคงมีการดำาเนินการอยู่อย่างต่อเนื่องจวบจนถึงปัจจุบัน

รูปที่ 6 การหมักก๊าซชีวภาพจากพืชพลังงานและมูลสัตว์โดยวิธี Dry Fermentation แบบ Garage Type

3. ไบโอไฮโดรเจน (Biohydrogen) การหมักแบบไม่ใช้ออกซิเจนเพื่อผลิตก๊าซไฮโดรเจนเพื่อนำามาเป็นพลังงานทดแทนเป็นอีกทางเลือกหนึ่งที่ปัจจุบัน มีการทำางานวิจัยกันอย่างเข้มข้นในหลายประเทศทั่วโลกเนื่องจากเป็นพลังงานสะอาดที่มีประสิทธิภาพสูงสามารถผลิตได้จาก ชีวมวลและสารอินทรีย์หลากหลายชนิดทำาให้ไบโอไฮโดรเจนถูกจัดเป็นพลังงานหมุนเวียนในอันดับต้นๆท่ีจะมาแทนเช้ือเพลิง จากฟอสซิลในอนาคตอันใกล้นี้ ไบโอไฮโดรเจนเกิดจากการหมักที่เรียกว่า dark fermentation ที่คล้ายกับการหมักแบบไม่ ใช้ออกซิเจน (anaerobic digestion) โดยทั่วไป ต่างกันตรงกลุ่มจุลินทรีย์ที่ผลิตก๊าซไฮโดรเจนเป็นคนละชนิดกันกับกลุ่มที่ ผลิตก๊าซมีเทนจุลินทรีย์ที่ผลิตก๊าซไฮโดรเจนชอบอยู่ในสภาวะที่เป็นกรด (pH5.0-5.5) ในขณะที่จุลินทรีย์กลุ่มที่ผลิตก๊าซ มีเทนชอบอยู่ในสภาวะที่เป็นกลางมากกว่า การคัดพันธุ์จุลินทรีย์ที่ผลิตก๊าซไฮโดรเจนสามารถคัดเลือกมาจากจุลินทรีย์กลุ่ม ที่ไม่ใช้ออกซิเจนโดยการทำาheat-shocktechniqueหรือการเติมอากาศ(aeration)การเติมกรดหรือด่างฯลฯเป็นต้น

วารสารสิ่งแวดล้อม ปีที่ 16 เล่มที่ 242

ชีวมวลที่เป็นพวกลิกโนเซลลูโลสิกมีองค์ประกอบของคาร์โบไฮเดรตมากถึง70-80%จึงเหมาะอย่างยิ่งที่จะนำามาผลิตไบโอ ไฮโดรเจน เชื้อเพลิงไฮโดรเจนสามารถนำามาใช้ประโยชน์ในการผลิตกระแสไฟฟ้าโดยผ่านอุปกรณ์ที่เรียกว่า เซลล์เชื้อเพลิง หรือfuelcell(รูปที่7)ทำาให้H2และO2ทำาปฏิกิริยารวมตัวกันผลผลิตที่ได้นอกจากไฟฟ้าแล้วมีเพียง“น้ำา”เท่านั้นที่เป็น by-product ไม่มีมลพิษใดๆ เกิดขึ้น จึงทำาให้เป็นที่สนใจเป็นอย่างมาก โดยเฉพาะการนำามาใช้กับรถยนต์ (รูปที่ 8) ปัจจุบันการผลิตไฮโดรเจนจากการหมักยังผลิตได้น้อยยังต้องได้รับการพัฒนาอีกมากในขณะที่การพัฒนาfuelcellมีความ ก้าวหน้าไปมากแล้ว ดังนั้นการผลิตไฮโดรเจนจากแหล่งที่มีคาร์โบไฮเดรตสูงจากพวกลิกโนเซลลูโลสิกสูงจึงเป็นงานวิจัยที่ ท้าทายในเชิงวิศวกรรมเป็นอย่างยิ่ง

นอกจากพลังงานที่ได้จากการหมักยังมีพลังงานเชื้อเพลิงที่ได้จากกระบวนการอื่นๆ ดังสรุปไว้ในตารางข้างล่างนี้

รูปที่ 7 เซลล์เชื้อเพลิง หรือ Fuel cell รูปที่ 8 รถยนต์ที่ใช้ก๊าซไฮโดรเจน

เอกสารอ้างอิง 1.ดาวัลย์ฉิมภู่.(2548).ชีวเคมี.กรุงเทพฯ:จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย.2.BauchopandMountfort (1981).Cellulose fermentationbya rumenanaerobic fungus inboth the absence and the presence of rumenmethanogens. Applied and EnvironmentalMicrobiology 42(6),1103-1110.3.Betts,W.B.(1991).Biodegradation:NaturalandSyntheticMaterials.Springer-Verlag.Germany4.CampellN.AandReeceJ.B.(2002)Biology,6thedition,PearsonEducationInc.,USA

วารสารสิ่งแวดล้อม ปีที่ 16 เล่มที่ 2 43

5.Datar,RP.,etal.(2004).Fermentationofbiomass-generatedproducergastoethanol.Biotechnology andBioengineering86(5),587-594.6.GodlivingY.S.Mtui(2009).Areviewonrecentadvancesinpretreatmentoflignocellulosicwastes andproductionofvalue-addedproducts.AfricanJournalofBiotechnology8(8),1398-1415.7.KUSCHSigridetal.(2009).Integrationoflignocellulosicbiomassintorenewableenergygeneration concepts.ProEnvironment2,32-37.8.Lal,R(2008).Cropresiduesassoilamendmentsandfeedstockforbioethanolproduction.Waste Management28,747-758.