รายการวิทยุ เรื่อง พัฒนาการผลิตไบโอดีเซลจากไขมันกะทิในบ่อน้ำเสีย/วิทยา ปั้นสุวรรณ
บทวิทยุรายการ “จากแฟ้มงานวิจัย มก.”
ออกอากาศวัน เสาร์ ที่ 17 เดือน มกราคม พ.ศ. 2558
เรื่อง พัฒนาการผลิตไบโอดีเซลจากไขมันกะทิในบ่อน้ำเสีย
บทวิทยุโดย วิทวัส ยุทธโกศา
………………………………………………………………………………………
-เพลงประจำรายการ-
สวัสดีครับ คุณผู้ฟังทุกท่านครับ พบกันอีกครั้งกับรายการ “จากแฟ้มงานวิจัย มก.” ซึ่งออกอากาศเป็นประจำทุกวันเสาร์ ทางสถานีวิทยุ มก. แห่งนี้ครับ รายการนี้ผลิตโดย ฝ่ายเผยแพร่งานวิจัย สถาบันวิจัยและพัฒนาแห่งมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ รายการของเราเป็นรายการที่จะนำเสนอเรื่องราวผลงานวิจัยดีๆ ของมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ เพื่อให้คุณผู้ฟังได้นำมาปรับใช้ในชีวิตประจำวัน หรือเพื่อสร้างรายได้ให้กับตนเอง โดยมีกระผม วิทวัส ยุทธโกศา เป็นผู้ดำเนินรายการครับ
ช่วงนี้อากาศเปลี่ยนแปลงบ่อย ถึงจะเป็นฤดูหนาว แต่บางวันก็ร้อน บางวันฝนก็ตก อย่างไรก็ดูแลสุขภาพด้วยนะครับ วันนี้กระผมก็มีผลงานวิจัยที่น่าสนใจมาฝากคุณผู้ฟังครับ เป็นผลงานของ รศ.ดร.วิทยา ปั้นสุวรรณ สังกัด ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ มาฟังวัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้กันน่ะครับ มันคือ การพัฒนาการผลิตไบโอดีเซลจากไขมันกะทิในบ่อน้ำเสียครับ แค่เกริ่นมาก็พอจะทราบกันแล้วว่าเป็นการใช้วัตถุดิบเหลือใช้นำกลับมาใช้ประโยชน์ โดยใช้ปฏิกิริยาสามขั้นตอนด้วยความตั้งใจเป็นพิเศษในการหาสภาวะที่เหมาะสม ขั้นตอนที่หนึ่งคือ ขั้นปฏิกิริยาไฮโดรไลซีสโดยใช้กรดเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา เพื่อเปลี่ยนไขมันกะทิให้เป็นน้ำมันที่มีกรดไขมันอิสระที่ประกอบอยู่สูง น้ำมันที่มีกรดไขมันอิสระประกอบอยู่สูงถึง 83.32% โดยน้ำหนัก จะถูกใช้เป็นวัตถุดิบในปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชั่นโดยใช้กรดเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาของขั้นตอนที่สอง เพื่อลดค่ากรดไขมันอิสระและผลิตไบโอดีเซล ส่วนขั้นตอนที่สามคือปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชัน ซึ่งใช้เปลี่ยนไตรกลีเซอไรด์ให้เป็นไบโอดีเซล ซึ่งไบโอดีเซลของไขมันกะทิจะถูกประเมินคุณภาพเชื้อเพลิง และพบว่าคุณสมบัติส่วนมากผ่านมาตรฐานของ ASTM และ EN ครับคุณผู้ฟัง
-เพลงคั้นรายการ-
คุณผู้ฟังทราบไหมครับว่า ไบโอดีเซล (Biodiesel) เป็นพลังงานสะอาดที่สามารถผลิตได้จากไขมันพืชและไขมันสัตว์ มีค่าซีเทนนัมเบอร์สูงกว่าน้ำมันดีเซล ไม่มีสารอะโรเมติก ไม่มีซัลเฟอร์ มีออกซิเจนประกอบ 10-11 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก ทำให้ไบโอดีเซลปล่อยก๊าซคาร์บอนมอนนอกไซด์ (CO) ก๊าซไฮโดรคาร์บอน ฝุ่นละออง จากการเผาไหม้ต่ำกว่าน้ำมันปิโตรเลียม จากการรายงานแห่งชาติ (Review of Nation communication: A case of Thailand, s Climate Chang Action plan) ที่รายงานสถานการณ์การปล่อยก๊าซเรือนกระจกของประเทศไทย ตามอนุสัญญาสหประชาชาติว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ หรือ UNFCCC (2553) พบว่าก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ปลดปล่อยจากภาคขนส่งมากที่สุดนะครับ ที่ 34,476,600 ตัน รองลงมาคือภาคพลังงานและภาคอุตสาหกรรม ที่ 28,093,500 ตัน และ 12,207,500 ตัน ตามลำดับ ซึ่งเกิดจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงจากปิโตรเลียมเป็นหลักครับ กระทรวงพลังงานจึงได้กำหนดนโยบายในการส่งเสริมการใช้พลังงานทดแทน เช่น ไบโอดีเซล ซึ่งเป็นการสานต่อโครงการตามแนวพระราชดำริ ไบโอดีเซลเป็นพลังงานทดแทนที่ไม่เป็นพิษ ย่อยสลายได้ และมีคุณสมบัติใกล้เคียงกับน้ำมันดีเซล กรรมวิธีการผลิตไบโอดีเซลที่นิยมใช้ นั่นก็คือ กระบวนการทรานส์เอสเทอริฟิเคชัน (Transesterification) โดยใช้ไตรกลีเซอไรด์ในไขมัน และน้ำมันที่ได้จากสัตว์และพืช ทำปฏิกิริยากับเมทานอล โดยมีตัวเร่งปฏิกิริยาคือ โปตัสเซียมไฮดรอกไซด์ หรือโซเดียมไฮดรอกไซด์ เพื่อผลิตเป็นอัลคิลเอสเทอร์ หรือ ไบโอดีเซลนั่นเองครับคุณผู้ฟัง โดยปัจจัยที่มีผลต่อปริมาณผลผลิตไบโอดีเซล และความคุ้มค่าของกระบวนการ มีหลายปัจจัยด้วยกัน เช่น ชนิดของแอลกอฮอล์ อัตราส่วนของแอลกอฮอล์ต่อน้ำมัน อุณหภูมิที่ทำปฏิกิริยา ระยะเวลาในการทำปฏิกิริยา ชนิดของตัวเร่งปฏิกิริยา ปริมาณน้ำที่เจือปนอยู่ และปริมาณกรดไขมันอิสระ(Free fatty acid) ซึ่งจะส่งผลกระทบกับกระบวนการทรานส์เอสเทอริฟิเคชัน ในขั้นตอนการผลิตไบโอดีเซล โดยกรดไขมันอิสระเมื่อทำปฏิกิริยากับเบสที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา และมีน้ำเป็นองค์ประกอบอยู่จะทำให้เกิดสบู่ ซึ่งสบู่จะทำให้มีการแยกไบโอดีเซลออกจากกลีเซอรีนที่เป็นผลิตภัณฑ์ร่วมแยกออกจากกันได้ยากในขั้นตอนการล้างน้ำ การกำจัดกรดไขมันอิสระออกจากไขมัน หรือน้ำมันก่อนการผลิตไบโอดีเซลด้วยกระบวนการเอสเทอริฟิเคชัน (Esterification) ด้วยการใช้กรดเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาจึงจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับไขมัน หรือน้ำมันที่มีกรดไขมันอิสระประกอบอยู่สูง
โดยงานวิจัยที่ผ่านมาพบว่าวัตถุดิบส่วนมากที่นิยมใช้ในการผลิตไบโอดีเซล นั่นคือ น้ำมันปาล์ม และน้ำมันที่ผ่านการทอดแล้วเป็นวัตถุดิบในการผลิตไบโดดีเซล เนื่องจากหาได้ง่าย มีปริมาณมาก และราคาไม่แพง
-เพลงคั่นรายการ-
คุณผู้ฟังครับ วัตถุดิบหลักในการวิจัยในครั้งนี้ก็คือ ไขมันกะทิในบ่อน้ำเสีย ซึ่งปัญหาของบริษัทอำพลฟูดส์ โพรเซสซิ่ง จำกัด คือ เนื่องจากบริษัทเป็นโรงงานผลิตกะทิ มีกะทิรั่วไหลลงสู่บ่อน้ำเสียแล้วจับตัวกันเป็นก้อนไขมันแข็งลอยตัวอยู่เหนือน้ำเสียของบ่อบำบัดน้ำเสีย ซึ่งโรงงานต้องตักเอาก้อนไขมันออกจากน้ำเสียวันละประมาณ 2-3 ตัน เพื่อจะนำน้ำเสียไปผลิตเป็นแก๊สชีวภาพ เพราะจุลินทรีย์ที่ผลิตแก๊สชีวภาพไม่สามารถย่อยสลายก้อนไขมันได้ ซึ่งก้อนไขมันที่ตักออกจะนำไปกองไว้ทำให้เกิดปัญหาต่อสิ่งแวดล้อมเป็นมลพิษทางด้านอากาศในการส่งกลิ่นอันไม่พึ่งประสงค์ต่อชุมชนใกล้เคียงได้ ซึ่งทางโรงงานต้องหาวิธีการแก้ปัญหาที่เกิดขึ้นนี้อย่างเร่งด่วนที่สุด เพื่อไม่ให้เกิดปัญหาต่อกระบวนการผลิตและสิ่งแวดล้อม โดยวิธีที่น่าสนใจ คือการเพิ่มมูลค่าของก้อนไขมันจำนวนมากโดยการผลิตเป็นน้ำมันไบโอดีเซลใช้ภายในโรงงาน
คุณผู้ฟังครับ ไบโอดีเซล คือน้ำมันพืช หรือน้ำมันสัตว์ที่แปรรูปเป็นอัลคิลเอสเทอร์ของกรดไขมันซึ่งได้จากกระบวนการเคลื่อนย้ายหมู่เอสเทอร์ ระหว่างสารตั้งต้นไตรกลีเซอไรด์กับแอลกอฮอล์ที่มีสายโซ่คาร์บอนสั้นไบโอดีเซลโดยทั่วไปมีองค์ประกอบที่มีลักษณะโมเลกุลใกล้เคียงกับน้ำมันเชื้อเพลิงดีเซล ซึ่งสามารถผลิตและพัฒนาได้จากไขมัน หรือน้ำมันพืชและสัตว์ แต่โดยส่วนใหญ่แล้วจะมุ่งไปที่เมทิลเอสเทอร์ของกรดไขมันที่เตรียมได้จากปฏิกิริยาการเคลื่อนย้ายหมู่เอสเทอร์โดยใช้ไตรกลีเซอไรด์ในน้ำมันและไขมันที่ได้จากพืช และสัตว์กับเมทานอลมากที่สุดครับ
การศึกษาวิจัยในครั้งนี้แบ่งขั้นตอนการศึกษาออกเป็น 4 ขั้นตอน คือ การเตรียมน้ำมันจากไขกะทิในบ่อน้ำทิ้ง การวิเคราะห์หาองค์ประกอบของกรดไขมันในบ่อน้ำทิ้ง การผลิตไบโอดีเซลแบบ 2 ขั้นตอน คือกระบวนการทำเอสเทอริฟิเคชัน เพื่อลดปริมาณกรดไขมันอิสระของน้ำมันที่เตรียมขึ้นให้ต่ำกว่า 2% แล้วจึงทำกระบวนทรานส์เอสเทอริฟิเคชัน เพื่อผลิตเมทิลเอสเทอร์ของกรดไขมัน (ไบโอดีเซล) และการตรวจสอบคุณภาพของน้ำมันไบโอดีเซลที่ได้จากการผลิต ช่วงหน้ามาฟังสรุปการทดลองกันนะครับ
-เพลงคั่นรายการ-
มาสรุปผลการทดลองกันครับ
- จากการศึกษาสภาวะที่เหมาะสมในการเปลี่ยนไขมันกะทิให้เป็นน้ำมันที่ประกอบด้วยกรดไขมันอิสระสูง คือการไฮโดรไลซิสโดยใช้กรดไฮโดรคลอริกเข้มข้น 5% ที่อุณหภูมิ 100 oC จึงเหมาะสมที่จะใช้ในการเตรียมน้ำมันจากไขกะทิ และจากการเตรียมน้ำมันโดยใช้กรดไฮโดรคลอริกเข้มข้น 5% พบว่ามีตะกอน 16 % และมีน้ำอยู่ 61.22%
สรุปวิธีการเตรียมน้ำมันจากไขกะทิในน้ำเสียของโรงานกะทิที่เหมาะสม
– เก็บตัวอย่างไขกะทิจากบ่อน้ำเสียของโรงงานกะทิ นำมากรองผ่านตะแกรงเพื่อกำจัดน้ำที่เก็บติดมา 1คืน
– นำไขกะทิจากบ่อน้ำเสียโรงงานกะทิที่ผ่านการกรองน้ำแล้ว มาเติมกรดไฮโดรคลอริกเข้มข้น 37% โดยอัตราส่วนของไขมันต่อกรดไฮโดรคลอริก เท่ากับ 100:5 (wt./v) ให้ความร้อนจากอุณหภูมิห้องจนกระทั่งถึง 100 องศาเซลเซียส ควบคุมเวลาจากอุณหภูมิห้องถึง100 องศาเซลเซียส 30 นาที โดยกำหนดอัตราความเร็วรอบในการกวน 500 รอบต่อนาที
– เมื่อถึงอุณหภูมิที่กำหนดให้ทำการกรองทันทีเพื่อแยกกากมะพร้าวออกจากน้ำมัน โดยการกรองผ่านเครื่องกรองสูญญากาศ ของเหลวที่ได้จากข้อ 2 จะมีน้ำผสมอยู่กับน้ำมันที่ได้ ดั้งนั้นต้องนำมาทำการแยกน้ำออกจากน้ำมัน โดยตั้งทิ้งไว้ให้แยกชั้นประมาณ 15 นาที โดยชั้นบนจะเป็นน้ำมันส่วนชั้นล่างจะเป็นน้ำ แล้วไขชั้นล่างทิ้งก็จะได้น้ำมันออกมา
– นำน้ำมันที่ได้ไปอบเพื่อระเหยน้ำออกอีก 30 นาที ก็จะได้น้ำมันที่เป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้อง
- สภาวะที่เหมาะสมที่สุดในการทำปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชัน เพื่อลดปริมาณกรดไขมันอิสระของน้ำมันที่เตรียมขึ้นให้ต่ำกว่า 2% คือการใช้อัตราส่วนโดยโมล ของเมทานอลต่อน้ำมันเท่า 10:1 เติมตัวเร่งปฏิกิริยากรดไฮโดรคลอริก โดยใช้ระยะเวลาในการทำปฏิกิริยา 1 ชั่วโมง อัตราเร็วในการกวน 400 รอบต่อนาที จะทำให้ปริมาณกรดไขมันอิสระลดลงเหลือ 68 %
- สภาวะที่เหมาะสมที่สุดในการทำปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชัน เพื่อเปลี่ยนไตรกลีเซอไรด์เป็นเมทิลเอสเทอร์ คือการใช้อัตราส่วนโดยโมล ของเมทานอลต่อน้ำมันเท่า 6:1 ความเข้มข้นตัวเร่งปฏิกิริยาโพแทสเซียมไฮดรอกไวด์ 1 %wt( ต่อน้ำหนักของน้ำมัน) โดยใช้ระยะเวลาในการทำปฏิกิริยา 1 ชั่วโมง อัตราเร็วในการกวน 400 รอบต่อนาที จะทำให้เปอร์เซ็นต์เมทิลเอสเทอร์สูงถึง 45 %
- คุณสมบัติของไบโอดีเซลที่เตรียมได้จากน้ำมันไขกะทิมีค่าอยู่ในเกณฑ์ ของไบโอดีเซลชุมชนที่กำหนดโดยกรมธุรกิจพลังงาน
-เพลงคั่นรายการ-
จากงานวิจัยที่ได้นี้นะครับ ทางบริษัทอำพลฟูดส์ได้นำไปขยายผลต่อ คือการสร้างโรงงานผลิตน้ำมันที่มีกรดสูงจากปฏิกิริยาการไฮโดรไลซีสของไขมันกะทิ เพื่อจำหน่ายเป็นผลิตภัณฑ์อีกหนึ่งชนิดของโรงงาน ซึ่งถือว่างานวิจัยชิ้นนี้เป็นงานวิจัยที่ใช้ประโยชน์ได้จริงครับ เห็นไหมครับว่า ผลงานการคิดค้นวิจัยในครั้งนี้เป็นประโยชน์มากในแง่ของการนำวัตถุดิบเหลือใช้จากกระบวนการผลิตในโรงงานนำกลับมาแปรรูปเป็นพลัง หรือผลิตภัณฑ์เพื่อใช้เพิ่มรายได้ และยังสามารถช่วยลดต้นทุนในการผลิตได้ หวังว่าคุณผู้ฟังน่าจะเห็นแนวทางที่ดีในการคิดผลงานวิจัยชิ้นนี้ของ รศ.ดร.วิทยา ปั้นสุวรรณ ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ นะครับ
สัปดาห์หน้ากระผมจะนำเรื่องราวผลงานวิจัยอะไรดีๆ มาฝากคุณผู้ฟังอีก อย่าลืมติดตามรับฟังได้ในรายการ “จากแฟ้มงานวิจัย มก.” ในวันและเวลาเดียวกันนี้ หากคุณผู้ฟังมีข้อเสนอแนะนำติชมรายการหรือจะสอบถามข้อมูลเพิ่มเติม สามารถเขียนจดหมายมายังรายการ “จากแฟ้มงานวิจัย มก.” ตู้ ปณ. 1077 ปทฝ. เกษตรศาสตร์ กรุงเทพฯ 10903 หรือโทรสอบถามได้ที่ 0-2561-1474 สำหรับวันนี้รายการจากแฟ้มงานวิจัย มก. ได้หมดเวลาลงแล้วครับ พบกันใหม่ในสัปดาห์หน้า สำหรับวันนี้ลาไปก่อน สวัสดีครับ