โรงกลั่นชีวภาพสำาหรับการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ...
5
logy logy Techno February-March 2014, Vol.40 No.233 49 <<< Hot News กระบวนการแปรรูปชีวมวล (biomass) ให้กลายเป็นเชื้อเพลิง และสารเคมีที่มีมูลค่าสูงขึ้นนั้น เป็นกระบวนการที่ได้รับความสนใจ เพิ่มมากขึ้น และเป็นเทคโนโลยีหนึ่งที่จะมีบทบาทส�าคัญในอนาคต โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกลุ่มประเทศเกษตรกรรม เนื่องจากสามารถน�า ของเหลือทิ้งจากการเกษตรมาใช้ประโยชน์ได้ เพื่อให้เห็นภาพของการ ใช้ประโยชน์จากชีวมวลได้ชัดเจนขึ้น บทความนี้จึงได ้น�าเสนอ รายละเอียดเกี่ยวกับการใช้ประโยชน์จากชีวมวลส�าหรับการผลิต เชื้อเพลิง โดยเริ่มจากการอธิบายความหมายของชีวมวล การจ�าแนก ประเภทของเชื้อเพลิงชีวภาพ โรงกลั่นชีวภาพ (biorefinery) กระบวนการแปรรูปชีวมวลเป็นเชื้อเพลิงต่าง ๆ รวมไปถึงข้อจ�ากัดของ การพัฒนาเชื้อเพลิงจากชีวมวล >> ชีวมวลคืออะไร ชีวมวล เป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้จากพืชหรือสัตว์ เช่น แกลบ ฟาง ข้าว ชานอ้อย ขี้เลื่อย เศษไม้ เปลือกไม้ มูลสัตว์ รวมทั้งของเหลือทิ้ง และขยะจากครัวเรือน เป็นต้น เมื่อน�าไปเผาไหม้แล้ว ไม่ท�าให้ปริมาณ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศเพิ่มขึ้น เนื่องจากก๊าซคาร์บอน- ไดออกไซด์ที่ปลดปล่อยออกมาจะถูกน�าไปใช้ในขั้นตอนการเจริญ- เติบโตของพืช นอกจากนี้ก๊าซพิษอื่น ๆ ที่อาจเกิดขึ้นก็มีปริมาณน้อย กว่าเมื่อเทียบกับการเผาไหม้เชื้อเพลิงชนิดอื่น ดังนั้นการน�าชีวมวลมา ใช้ นอกจากจะช่วยลดปัญหาการขาดแคลนพลังงานแล้ว ยังช่วยลด ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมได้อีกทางหนึ่ง ปัจจุบันการน�าส่วนประกอบ ของพืช เช่น ล�าต้น กิ่ง ราก มาใช้เป็นเชื้อเพลิงโดยตรงก็พบได้อย่าง แพร่หลาย องค์ประกอบพื้นฐานของชีวมวลที่ได้จากส่วนประกอบของ พืชจะมีสามส่วนหลัก ๆ คือ เซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส และลิกนิน มีสูตร โครงสร้างเป็น CH 1.67 O 0.83 , CH 1.64 O 0.78 และ C 10 H 11 O 3.5 ตามล�าดับ ชีวมวลต่างชนิดกันจะมีองค์ประกอบที่แตกต่างกันด้วย เมื่อเปรียบ เทียบระหว่างไม้เนื้อแข็งกับไม้เนื้ออ่อน พบว่า ไม้เนื้อแข็งจะมีปริมาณ เซลลูโลสและเฮมิเซลลูโลสสูงกว่า ขณะที่ไม้เนื้ออ่อนจะพบปริมาณ ลิกนินสูงกว่า จากผลการวิเคราะห์องค์ประกอบโดยทั่วไปพบว่า ใน ไม้เนื้อแข็งและไม้เนื้ออ่อนจะมีเซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส และลิกนิน อยู่ร้อยละ 43, 22, 35 และ 43, 29, 28 ตามล�าดับ เมื่อเปรียบเทียบ การ เติบโตทางด้านเศรษฐกิจและการเพิ่มขึ้นของประชากรโลก ในปัจจุบัน เป็นผลท�าให้ความต้องการใช้พลังงานที่ได้จากการ เผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล ประเภท น�้ามัน ถ่านหิน และก๊าซธรรมชาติ เพิ่ม ขึ้นอย่างต่อเนื่องทั้งในภาคครัวเรือน ภาคขนส่ง และภาคอุตสาหกรรม ปัจจัยเหล่านี้ท�าให้เกิดภาวะขาดแคลนเชื้อเพลิง ส่งผลให้ราคาเชื้อเพลิง ฟอสซิลเพิ่มสูงขึ้น นอกจากนี้การเผาไหม้เชื้อเพลิงดังกล่าวยังปล่อยก๊าซ เรือนกระจกที่เป็นสาเหตุของภาวะโลกร้อนอีกด้วย จากเหตุผลดังกล่าว ท�าให้มีความพยายามพัฒนาและส่งเสริมการใช้พลังงานทางเลือกอื่น ๆ ทดแทน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานลม พลังงานน�้า และพลังงาน จากชีวมวล เป็นต้น [1] ดร.อมรชัย อาภรณ์วิชานพ และคณะ* (Biorefineries for biofuel production) โรงกลั่นชีวภาพสำาหรับการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ (Biorefineries for biofuel production) โรงกลั่นชีวภาพสำาหรับการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ
Transcript of โรงกลั่นชีวภาพสำาหรับการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ...
logylogyTechno
February-March 2014, Vol.40 No.233 49 <<<
Hot New
s
กระบวนการแปรรปชวมวล (biomass) ใหกลายเปนเชอเพลง และสารเคมทมมลคาสงขนนน เปนกระบวนการทไดรบความสนใจเพมมากขน และเปนเทคโนโลยหนงทจะมบทบาทส�าคญในอนาคต โดยเฉพาะอยางยงในกลมประเทศเกษตรกรรม เนองจากสามารถน�าของเหลอทงจากการเกษตรมาใชประโยชนได เพอใหเหนภาพของการใชประโยชนจากชวมวลไดชดเจนขน บทความนจงไดน�าเสนอ รายละเอยดเกยวกบการใชประโยชนจากชวมวลส�าหรบการผลต เชอเพลง โดยเรมจากการอธบายความหมายของชวมวล การจ�าแนกประเภทของเชอเพลงชวภาพ โรงกลนชวภาพ (biorefinery) กระบวนการแปรรปชวมวลเปนเชอเพลงตาง ๆ รวมไปถงขอจ�ากดของการพฒนาเชอเพลงจากชวมวล
>> ชวมวลคออะไร
ชวมวล เปนผลตภณฑทไดจากพชหรอสตว เชน แกลบ ฟางขาว ชานออย ขเลอย เศษไม เปลอกไม มลสตว รวมทงของเหลอทง
และขยะจากครวเรอน เปนตน เมอน�าไปเผาไหมแลว ไมท�าใหปรมาณกาซคารบอนไดออกไซดในบรรยากาศเพมขน เนองจากกาซคารบอน-ไดออกไซดทปลดปลอยออกมาจะถกน�าไปใชในขนตอนการเจรญ-เตบโตของพช นอกจากนกาซพษอน ๆ ทอาจเกดขนกมปรมาณนอยกวาเมอเทยบกบการเผาไหมเชอเพลงชนดอน ดงนนการน�าชวมวลมาใช นอกจากจะชวยลดปญหาการขาดแคลนพลงงานแลว ยงชวยลดผลกระทบตอสงแวดลอมไดอกทางหนง ปจจบนการน�าสวนประกอบของพช เชน ล�าตน กง ราก มาใชเปนเชอเพลงโดยตรงกพบไดอยางแพรหลาย องคประกอบพนฐานของชวมวลทไดจากสวนประกอบของพชจะมสามสวนหลก ๆ คอ เซลลโลส เฮมเซลลโลส และลกนน มสตรโครงสรางเปน CH1.67O0.83, CH1.64O0.78 และ C10H11O3.5 ตามล�าดบ ชวมวลตางชนดกนจะมองคประกอบทแตกตางกนดวย เมอเปรยบเทยบระหวางไมเนอแขงกบไมเนอออน พบวา ไมเนอแขงจะมปรมาณเซลลโลสและเฮมเซลลโลสสงกวา ขณะทไมเนอออนจะพบปรมาณ ลกนนสงกวา จากผลการวเคราะหองคประกอบโดยทวไปพบวา ใน ไมเนอแขงและไมเนอออนจะมเซลลโลส เฮมเซลลโลส และลกนน อยรอยละ 43, 22, 35 และ 43, 29, 28 ตามล�าดบ เมอเปรยบเทยบ
การเตบโตทางดานเศรษฐกจและการเพมขนของประชากรโลก
ในปจจบน เปนผลท�าใหความตองการใชพลงงานทไดจากการ
เผาไหมเชอเพลงฟอสซล ประเภท น�ามน ถานหน และกาซธรรมชาต เพม
ขนอยางตอเนองทงในภาคครวเรอน ภาคขนสง และภาคอตสาหกรรม
ปจจยเหลานท�าใหเกดภาวะขาดแคลนเชอเพลง สงผลใหราคาเชอเพลง
ฟอสซลเพมสงขน นอกจากนการเผาไหมเชอเพลงดงกลาวยงปลอยกาซ
เรอนกระจกทเปนสาเหตของภาวะโลกรอนอกดวย จากเหตผลดงกลาว
ท�าใหมความพยายามพฒนาและสงเสรมการใชพลงงานทางเลอกอน ๆ
ทดแทน เชน พลงงานแสงอาทตย พลงงานลม พลงงานน�า และพลงงาน
จากชวมวล เปนตน [1]
ดร.อมรชย อาภรณวชานพ และคณะ*
(Biorefineries for biofuel production)โรงกลนชวภาพสำาหรบการผลตเชอเพลงชวภาพ
(Biorefineries for biofuel production)โรงกลนชวภาพสำาหรบการผลตเชอเพลงชวภาพ
logylogyTechno Energy & Environment
>>> 50 February-March 2014, Vol.40 No.233
ระหวางวตถดบจากชวมวลและจากปโตรเลยม พบวา มองคประกอบทางเคมแตกตางกน โดยในชวมวลจะมปรมาณออกซเจนมาก ขณะทมปรมาณคารบอนและไฮโดรเจนนอยกวาสารปโตรเลยม ดงนนการจะใชเชอเพลงชวมวลเพอทดแทนเชอเพลงฟอสซลไดอยางมประสทธภาพนน จ�าเปนตองมชวมวลในปรมาณทมากพอ และตองออกแบบกระบวนการแปรรปเชอเพลงชวมวลใหมประสทธภาพสงทสด โดยใหมการเชอมโยงกนระหวางระบบยอยหลาย ๆ หนวยปฏบตการในกระบวนการผลตเขาดวยกน เพอใหมประสทธภาพเชงพลงงานสงทสด และไดผลตภณฑทหลากหลาย เชน เชอเพลงกาซทใชส�าหรบภาคอตสาหกรรม เชอเพลงเหลวส�าหรบภาคขนสง และสารตงตนส�าหรบเปนวตถดบในการผลตเปนเคมภณฑชนดตาง ๆ เปนตน
>> เชอเพลงชวภาพ (biofuel)
เชอเพลงชวภาพเปนเชอเพลงทผลตจากชวมวล มทงสถานะของแขง ของเหลว และกาซ ปจจบนมการใชเชอเพลงไบโอเอทานอลและไบโอดเซล ทดแทนการใชน�ามนเบนซนและดเซลในภาคการขนสงเพอลดปญหาการขาดแคลนเชอเพลงฟอสซลและลดผลกระทบตอ สงแวดลอม ปจจบนเชอเพลงชวภาพสามารถจ�าแนกออกเปน 4 ประเภท ดงน
1. เชอเพลงชวภาพรนแรก (First Generation Biofuels:FGBs) เปนเชอเพลงทผลตจากผลตผลทางการเกษตรทสามารถใชเปนอาหาร ไดแก น�าตาล แปง น�ามนพช และไขมนสตว เปนตน การใชวตถดบทไดจากพชจะมขอจ�ากดในเรองของการควบคมปรมาณเชอเพลงทผลตได เนองจากองคประกอบของพชอาจเปลยนแปลงไปตามสภาพแวดลอม และนอกจากนปญหาการขาดแคลนอาหารทเกดจากการน�าพชทใชเปนแหลงอาหารไปผลตเปนพลงงานกเปนอกปจจยหนงทตองค�านงถง
2. เชอเพลงชวภาพรนทสอง(SecondGenerationBiofuels:SGBs) เปนเชอเพลงทผลตจากพชทไมใชอาหาร หรอจากผลผลตทเหลอทงจากการเกษตร เชน ฟางขาว ชานออย และเยอไม เปนตน การพฒนาเชอเพลงชวภาพรนทสองน สามารถแกปญหาทพบใน การผลตเชอเพลงชวภาพรนแรกทงในดานการลดตนทนการผลต และการลดปญหาการขาดแคลนอาหาร
3. เชอเพลงชวภาพรนทสาม(ThirdGenerationBiofuels:TGBs) เปนเชอเพลงทผลตจากสาหรายทใหน�ามน (algae fuel) โดยระบบการเลยงสาหรายจะใชเครองปฏกรณชวภาพ (bioreactor) ไมจ�าเปนตองใชทดนการเกษตรส�าหรบเพาะปลก มผลผลตตอพนทสงมาก และสาหรายบางชนดสามารถเพาะเลยงไดในน�าเคม ท�าใหชวยลดคาใชจายในการผลต เชอเพลงทผลตจากสาหรายสามารถน�าไปผลตเปนเชอเพลงไดหลากหลาย เชน น�ามนดเซล น�ามนเบนซน และน�ามนอากาศยาน เปนตน
4. เชอเพลงชวภาพรนทส (Fourth Generation Biofuels)
เปนเชอเพลงทผลตจากกระบวนการแปรรปน�ามนพชและไบโอดเซลใหเปนไบโอแกสโซลน โดยอาศยเทคโนโลยขนสง ปจจบนยงอยในขนตอนของการศกษาและวจย
อยางไรกตามการพฒนาเชอเพลงชวภาพยงคงมขอจ�ากดในดานเทคโนโลย เงนลงทน การขนสง การจดเกบ ความปลอดภย และนโยบายรฐ การทจะสามารถพฒนาเชอเพลงจากชวมวลใหประสบความส�าเรจทางการคาไดนน จ�าเปนอยางยงทจะตองไดรบการสนบสนนจากทางภาครฐอยางจรงจง
>> โรงกลนชวภาพ (biorefineries)
โรงกลนชวภาพเปนกระบวนการทใชเปลยนชวมวลใหกลายเปนสารผลตภณฑทมคณสมบตใกลเคยงกบผลตภณฑทไดจากปโตรเลยม ผลตภณฑจากโรงกลนชวภาพ ประกอบดวย เชอเพลงชวภาพ เคมภณฑจากธรรมชาต (bio-based chemical) ความรอน และไฟฟา ในอนาคตโรงกลนชวภาพดงกลาวสามารถออกแบบระบบใหมความเชอมโยงระหวางหนวยการผลตแตละหนวย เพอใหม การใชพลงงานอยางมประสทธภาพสงสด พรอมกบไดผลตภณฑทหลากหลายคลายกบโรงกลนปโตรเลยมในปจจบน
ขอจ�ากดเชงเทคนคของการน�าพชมาใชเปนพลงงาน ไดแก ตนทนการผลตและการขนสงสง ตองการวธการเกบเกยวและการจดเกบวตถดบทเหมาะสม และระหวางการเพาะปลกตองมการควบคมโรคระบาดและวชพชตาง ๆ อยางสม�าเสมอ นอกจากนปรมาณ เชอเพลงทผลตไดตอหนงหนวยวตถดบยงต�ากวากรณทใชวตถดบปโตรเลยม ปญหาอน ๆ ทพบ ไดแก การจดสรรพนทใชประโยชน (พนทส�าหรบการเพาะปลก การอยอาศย และอตสาหกรรม) ผลกระทบ ตอสงแวดลอมและระบบนเวศ ความตองการของตลาดทมจ�ากด และการออกกฎหมายควบคมตาง ๆ ดงนนการสงเสรมการน�าพชและผลตผลทางการเกษตรมาใชเปนแหลงพลงงานจงตองค�านงถง ขอจ�ากดดงกลาวดวย ตวอยางเชน น�ามนพชทนอกจากจะใชเพอประกอบอาหารแลว ยงเปนแหลงพลงงานสะอาดทสามารถใหพลงงานไดใกลเคยงกบน�ามนดเซล แตยงมขอจ�ากดในการน�าไปใชเปนแหลงพลงงานทดแทน เนองจากมราคาสง และขณะเดยวกนยงอาจกอใหเกดภาวะการขาดแคลนอาหารอกดวย เปนตน
>> การแปรรปชวมวลดวยกระบวนการทางความรอน
ภาพท 1 แสดงกระบวนการแปรรปชวมวลประเภทตาง ๆ เปนเชอเพลง ซงสามารถด�าเนนการไดหลายวธ เชน ชวมวลประเภทแปงและน�าตาล (sugar/starch crops) แปรรปเปนเอทานอลผานกระบวนการทางชวเคม ชวมวลลกโนเซลลโลส (lignocellulosic bio-mass) แปรรปเปนน�ามนเชอเพลงเหลวผานกระบวนการลเคอแฟคชน
logylogyTechnoEnergy & Environment
February-March 2014, Vol.40 No.233 51 <<<
(liquefaction) และชวมวลประเภทพชน�ามน (oil plants) แปรรปเปนไบโอดเซลผานกระบวนการสกดน�ามนและปฏกรยาเอสเทอรรฟเคชน
กระบวนการเปลยนรปเชงความรอน (thermal conversion process) เปนกระบวนการหนงทไดรบความนยมเนองจากสามารถใชไดกบชวมวลหลายชนดและมขนตอนทไมซบซอนเมอเปรยบเทยบกบกระบวนการอน ๆ ปจจบนพบวาม 3 กระบวนการหลก ไดแก ไพโรไลซส (pyrolysis) แกสซฟเคชน (gasification) และลเคอแฟคชน ผลตภณฑทไดจะอยในรปของเชอเพลงเหลวและกาซทสามารถน�าไปใชผลตกระแสไฟฟา ความรอน สารเคม หรอผลตเปนเชอเพลงเหลวทมมลคาสงขน กระบวนการแปรรปทางความรอน แสดงดงภาพท 2
ไพโรไลซส เปนกระบวนการเปลยนแปลงองคประกอบทางเคมของชวมวลโดยการใหความรอนในสภาวะทไมมอากาศ ผลตภณฑทไดจากกระบวนการมทงทอยในสถานะของแขง ของเหลว และกาซ แสดงดงภาพท 3 นอกจากนกระบวนการไพโรไลซสอยางเรว (fast pyrolysis) สามารถใหผลตภณฑทเปนเชอเพลงเหลวไดโดยตรง ท�าใหวธดงกลาวไดรบความนยม เนองจากเชอเพลงทไดสามารถขนสง และจดเกบไดสะดวก
แกสซฟเคชน เปนกระบวนการผลตกาซเชอเพลงจากชวมวลทเปนของแขงโดยการเผาไหมในสภาวะทจ�ากดปรมาณออกซเจน ผลตภณฑทไดจะประกอบดวย คารบอนมอนอกไซด คารบอน-
ไดออกไซด ไอน�า ไฮโดรเจน มเทน ไฮโดรคารบอน ทาร ชาร และขเถา ภาพท 4 แสดงผลตภณฑทไดจากกระบวนการแกสซฟเคชน
ลเคอแฟคชน เปนกระบวนการแปรรปชวมวลใหเปนเชอเพลงเหลวโดยการแตกโมเลกลของสารโมเลกลใหญใหเปนโมเลกลเลกโดยใชตวเรงปฏกรยา สารโมเลกลขนาดเลกทเกดขนเปนโมเลกลทไมเสถยร สามารถเกดปฏกรยาโพลเมอไรเซชนกลายเปนน�ามนเชอเพลงเหลวทมการกระจายตวของโมเลกลอยในชวงกวาง
>> การสงเคราะหเชอเพลงเหลวจากกาซสงเคราะหผานกระบวนการฟชเชอรโทรป (Fischer-Tropsch Synthesis, FTS)
ฟชเชอรโทรป เปนกระบวนการสงเคราะหน�ามนเชอเพลงเหลวทมองคประกอบเปนสารไฮโดรคารบอนสายโซยาวจากกาซสงเคราะห (synthesis gas) ทมกาซคารบอนมอนอกไซดและไฮโดรเจนเปนองคประกอบหลก ตวอยางกระบวนการผลตน�ามนดเซลจากกาซสงเคราะหทไดจากชวมวลแสดงดงภาพท 5 ปฏกรยาทเกด
▲ ภาพท 1 กระบวนการแปรรปชวมวลเปนเชอเพลงชวภาพ [2]
▲ ภาพท 2 กระบวนการแปรรปชวมวลดวยความรอน [2]
▲ ภาพท 4 ผลตภณฑจากกระบวนการแกสซฟเคชน [2]
▲ ภาพท 3 ผลตภณฑทไดจากกระบวนการไพโรไลซส [2]
logylogyTechno Energy & Environment
>>> 52 February-March 2014, Vol.40 No.233
ขนเปนปฏกรยาคายความรอนทมการใชตวเรงปฎกรยาชวยในการเกดปฏกรยา ผลตภณฑหลกทไดจะเปนสารไฮโดรคารบอนทมสายโซยาว (โซตรงและโซกง) และสารโอเลฟนส ตวอยางผลตภณฑทเกดขน ไดแก สารไฮโดรคารบอนโมเลกลเบา มเทน (CH4) เอทลน (C2H4) อเทน (C2H6) แอลพจ (C3-C4) แกสโซลน (C5-C12) น�ามนดเซล (C13-C22) และสารพวกแวก (C23-C33) เปนตน
การกระจายตวของผลตภณฑทเกดขนจะขนอยกบชนดของตวเรงปฏกรยา สภาวะการด�าเนนการตาง ๆ ไดแก อณหภม ความดน และเวลาของการเกดปฏกรยา เมอเปรยบเทยบกบผลตภณฑทไดจากปฏกรยาการแตกโมเลกลของน�ามนดบ (catalytic cracking) พบวา กระบวนการฟชเชอรโทรปใหผลตภณฑทมลคาสงกวา และไมเกดสารประกอบซลเฟอร ซงเปนสารทกอใหเกดมลพษตอสงแวดลอม โดยจะมสดสวนของน�ามนดเซลประมาณรอยละ 70 ซงมากกวาทไดจากน�ามนดบ [3] ภาพท 6 แสดงแผนภาพเปรยบเทยบสดสวน องคประกอบระหวางผลตภณฑจากกระบวนการแตกโมเลกลของน�ามนดบ
▲ ภาพท 5 กระบวนการผลตน�ามนดเซลจากกาซสงเคราะหดวยกระบวนการฟชเชอรโทรป [2]
▲ ภาพท 6 การเปรยบเทยบผลตภณฑทไดจากกระบวนการแตกโมเลกลของน�ามนดบกบ กระบวนการฟชเชอรโทรป [2]
logylogyTechnoEnergy & Environment
February-March 2014, Vol.40 No.233 53 <<<
logylogyTechno
และสามารถน�ามาใชเพอทดแทนเชอเพลงฟอสซลได กระบวนการแปรรปชวมวลเปนเคมภณฑทมมลคาสงหรอเชอเพลงสะอาดนน สามารถด�าเนนการไดหลากหลายวธ เชน กระบวนการทางความรอน กระบวนการฟชเชอรโทรป และกระบวนการทางชวเคม
นอกจากนการออกแบบระบบใหหนวยการผลตแตละสวนมความเชอมโยงกน สามารถใชทรพยากรรวมกน จะท�าใหมการใชวตถดบและพลงงานอยางมประสทธภาพสงสด พรอมกบไดผลตภณฑทหลากหลาย ชวยลดตนทนในการผลตและเพมความสามารถในการแขงขนทางการตลาดของผลตภณฑทไดจากชวมวล ปจจบนการใชประโยชนจากชวมวลสวนใหญยงคงเปนไปในรปของการใชเปนแหลงอาหาร และเปนแหลงใหความรอนโดยตรง ประเทศในภมภาคเอเชยตะวนออกเฉยงใตจดวาเปนกลมทมศกยภาพในการพฒนากระบวน-การผลตเชอเพลงจากชวมวลเนองจากเปนประเทศเกษตรกรรม ท�าใหมความไดเปรยบทางวตถดบ และประเทศไทยกเปนประเทศหนงทมความไดเปรยบดงกลาว ดงนนหากมการศกษาและพฒนาอยางตอเนองแลว ยอมสามารถผลตพลงงานจากชวมวลเพอใชภายในประเทศไดอยางมประสทธภาพ ลดการพงพาพลงงานจากตางประเทศ
เอกสารอางอง
1. Omer, A. M. Green energies and the environment. Renewable
and Sustainable Energy Reviews 12 (2008): 1789-1821.
2. Demirbas, M. F. Biorefineries for Biofuel Upgrading: A Critical
Review. Applied Energy 86 (2009): 151-161.
3. Wood, D. A., et al. Gas-to-liquid (GTL): A Review of an Indus-
try Offering Several Routes for Monetizing Natural Gas. Journal of natural
gas science and engineering 9 (2012): 196-208.
4. Datar, R. P., et al. Fermentation of Biomass-generated Pro-
ducer Gas to Ethanol. Biotechnology and bioengineering 86 (2004): 587-
594.
* ครษฐา อมเอบ, กลนนทน วรณรงคกร และ ดร.อมรชย อาภรณวชานพ
กล มการวจยวศวกรรมกระบวนการเชงค�านวณ ภาควชาวศวกรรมเคม
คณะวศวกรรมศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย
>> การแปรรปชวมวลดวยวธทางชวเคม
กระบวนการแปรรปชวมวลดวยวธทางชวเคมนน เกดขน ทอณหภมต�าและมอตราการเกดปฏกรยาชา แตมคาการเลอกเกดเปนผลตภณฑสง เชน กระบวนการผลตไบโอเอทานอลจากชวมวลทมสวนประกอบของสารเซลลโลส การใชเชอเพลงไบโอเอทานอลนอกจากจะชวยลดการใชเชอเพลงฟอสซลแลว ยงช วยลดผลกระทบตอ สงแวดลอมอกดวย ภาพท 7 แสดงกระบวนการผลตไบโอเอทานอลจากชวมวลซงประกอบดวยหนวยปรบสภาพวตถดบ (pretreatment) ซงเปนขนตอนการลดขนาดวตถดบเพอเพมพนทท�าใหเซลลโลสและเฮมเซลลโลสทอยขางในเกดการยอยสลายไดมากขน จากนนเซลลโลสและเฮมเซลลโลสจะท�าปฏกรยากบกรดหรอเอนไซม เพอท�าใหเกดการแตกตวของโมเลกลขนาดใหญจ�าพวกแปงเปนโมเลกลขนาดเลก ไดแก กลโคส หลงจากนนกลโคสทไดจากเซลลโลสและเฮมเซลลโลสจะผานกระบวนการหมก ไดผลตภณฑเปนเอทานอลทสามารถน�าไปใชเปนเชอเพลงไดโดยตรง หรอน�าไปผสมกบน�ามนเบนซน (เรยก น�ามนแกสโซฮอล) เชน น�ามน E10 ท ประกอบดวย เอทานอล และน�ามนเบนซน รอยละ 10 และ 90 ตามล�าดบ การใชน�ามน E10 จะชวยลดการปลอยกาซคารบอนมอนอกไซด ไดถงรอยละ 25-30 อกทงยงชวยลดการปลอยกาซคารบอนไดออกไซด และไนโตรเจน ไดออกไซด ไดรอยละ 10 และ 20 ตามล�าดบ นอกจากนเอทานอลยงถกน�ามาใชแทนสาร MTBE (Methyl Tertiary Butyl Ether) เพอ เพมคาออกเทนในน�ามนเบนซน ชวยลดผลกระทบตอสงแวดลอม อกทางหนง [4]
จากขอมลทกลาวมาขางตนจะเหนไดวา กระบวนการผลต เชอเพลงจากชวมวล เชน กาซสงเคราะห น�ามนเชอเพลงเหลว และ ไบโอเอทานอล เปนเรองทส�าคญ และมแนวโนมทจะเขามามบทบาทในอนาคต เนองจากเชอเพลงชวภาพทได เปนแหลงพลงงานสะอาด
▲ ภาพท 7 กระบวนการผลตไบโอเอทานอลดวยการสลายโมเลกลดวยวธทางชวเคม [2]
