รายการวิทยุ เรื่อง เมล็ดมะเยาหิน วัตถุดิบทางเลือกของการผลิตไบโอดีเซล
บทวิทยุรายการ “จากแฟ้มงานวิจัย มก.”
ออกอากาศวัน เสาร์ ที่ 5 เดือน กันยายน พ.ศ. 2558
เรื่อง เมล็ดมะเยาหิน วัตถุดิบทางเลือกของการผลิตไบโอดีเซล
บทวิทยุโดย วิทวัส ยุทธโกศา
………………………………………………………………………………………………………
-เพลงประจำรายการ-
สวัสดีครับ คุณผู้ฟังทุกท่านครับ พบกันอีกครั้งกับรายการ “จากแฟ้มงานวิจัย มก.” ซึ่งออกอากาศเป็นประจำทุกวันเสาร์ ทางสถานีวิทยุ มก.แห่งนี้ครับ รายการนี้ผลิตโดยฝ่ายเผยแพร่งานวิจัย สถาบันวิจัยและพัฒนาแห่งมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ รายการของเราเป็นรายการที่จะนำเสนอเรื่องราวผลงานวิจัยดีๆ ของมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ เพื่อให้คุณผู้ฟังได้นำมาปรับใช้ในชีวิตประจำวันหรือเพื่อสร้างรายได้ให้กับตนเอง โดยมีกระผม วิทวัส ยุทธโกศา เป็นผู้ดำเนินรายการครับ
สวัสดีครับคุณผู้ฟังทุกท่านครับ วันนี้กระผมวิทวัส ยุทธโกศา จากสถาบันวิจัยและพัฒนาแห่ง มก. มีสาระน่ารู้มาฝากคุณผู้ฟังอีกแล้วครับ ถ้าพูดกันในเรื่องพลังงานสิ่งที่ต้องพูดถึงมากที่สุดคงหนีไม่พ้นพลังงานเชื้อเพลิง ซึ่งนำมันก็เป็นเชื้อเพลิงที่มีบทบาทสำคัญมากเลยทีเดียวครับ พลังงานทดแทนที่สามารถหาได้จากวัตถุดิบธรรมชาติ การเกษตร และพืชยังเป็นสิ่งที่จำเป็นอย่างยิ่งในการศึกษาค้นคว้า ซึ่งนำมาถึงกระบวนการผลิต และในที่สุดก็จะเป็นทางเลือกหนึ่งในการสร้างอาชีพแก่เกษตรกรได้
คุณผู้ฟังครับ ก่อนอื่นเรามารู้จักกับไบโอดีเซลกันก่อนนะครับ ไบโอดีเซล คือ เชื้อเพลิงทดแทนประเภทดีเซลจากธรรมชาติ โดยการนำเอาน้ำมันจากพืชหรือสัตว์ ซึ่งเป็นสารประกอบอินทรีย์ประเภทไตรกลีเซอไรด์ มาผ่านกระบวนการทางเคมีที่เรียกว่า ทรานส์เอสเตอริฟิเคชัน (Transesterifcation) โดยทำปฏิกิริยากับแอลกอฮอล์ (EthanolหรือMethanol) และมีด่างเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา เช่น โซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) จะได้ผลิตผลเป็นเอสเตอร์ (Ester) และผลิตภัณฑ์ผลพลอยได้กลีเซอรอล (Glycerol) ซึ่งเราจะเรียกชนิดของไบโอดีเซลแบบเอสเตอร์นี้ตามชนิดของแอลกอฮอล์ที่ใช้ในการทำปฏิกิริยา ไบโอดีเซลชนิดเอสเตอร์นี้มี คุณสมบัติที่เหมือนกับน้ำมันดีเซลมากที่สุด เพราะไม่มีปัญหากับเครื่องยนต์
ทราบไหมครับว่า น้ำมันพืชและน้ำมันสัตว์ทุกชนิดสามารถนำมาเป็นวัตถุดิบผลิตไบโอดีเซลได้ แต่การเลือกน้ำมันพืชชนิดใดเป็นวัตถุดิบในการผลิตไบโอดีเซลนั้น ต้องพิจารณาถึงราคา ปริมาณและองค์ประกอบในน้ำมันพืชชนิดนั้นๆ รวมทั้งความเหมาะสมของปริมาณการปลูกพืชน้ำมันในพื้นที่นั้นด้วย เช่น ปาล์มน้ำมันและมะพร้าวเป็นพืชน้ำมันที่มีการปลูกมากในประเทศไทย ปาล์มน้ำมันปลูกมากในประเทศมาเลเซีย ถั่วเหลืองปลูกมากในประเทศสหรัฐอเมริกา เรพและทานตะวันปลูกมากในกลุ่มประเทศยุโรป เป็นต้น ช่วงนี้พักกันก่อนสักครู่นะครับ
-เพลงคั่นรายการ-
สำหรับประเทศไทยมีการเพาะปลูกพืชน้ำมันหลัก 6 ชนิด คือ ถั่วเหลือง ปาล์มน้ำมัน มะพร้าว ถั่วลิสง งา และละหุ่ง โดยในจำนวนพืชน้ำมันทั้ง 6 ชนิดนี้ ปาล์มน้ำมันเป็นพืชที่มีปริมาณผลผลิตสูงที่สุด รองลงมาคือ มะพร้าว นอกจากน้ำมันทั้ง 6 ชนิดนี้แล้ว ยังมีแหล่งน้ำมันอื่น ๆ เช่น สบู่ดำ น้ำมันสัตว์ และน้ำมันพืชใช้แล้ว ซึ่งวัตถุดิบพืชน้ำมันที่มีความเหมาะสมในผลิตไบโอดีเซลของประเทศไทยในปัจจุบัน คือ ปาล์มน้ำมันและน้ำมันพืชใช้แล้ว ส่วนสบู่ดำคงต้องรอผลการวิจัยด้านการจัดการสวนต่อไปครับ
มาฟังของข้อดีของไบโอดีเซล กันก่อนนะครับ
- ประโยชน์ของการใช้ไบโอดีเซลด้านสิ่งแวดล้อม
การใช้ไบโอดีเซลสามารถลดมลพิษในอากาศอันเนื่องมาจากการเผาไหม้ของเครื่องยนต์สมบูรณ์ กรมอู่ทหารเรือได้ทำการทดลองใช้น้ำมันไบโอดีเซลกับเครื่องยนต์ดีเซล พบว่า รถที่ใช้น้ำมันไบโอดีเซลเป็นเชื้อเพลิงสามารถลดควันดำได้มากกว่าร้อยละ 50 และสามารถลดแก๊สคาร์บอนมอนนอกไซด์ (CO) ได้ร้อยละ 20 ลดฝุ่นละออง ได้ร้อยละ 39 ลดแก๊สซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ได้ร้อยละ 99 นอกจากนี้การใช้ไบโอดีเซลทดแทนน้ำมันดีเซลนั้นสามารถลดวงจรชีวิต (life-cycle) ของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ได้ร้อยละ 78 ซึ่งเป็นผลให้ลดภาวะโลกร้อน (U.S. Department of Energy, 2004)
- ประโยชน์การใช้ไบโอดีเซลด้านสมรรถนะเครื่องยนต์
การใช้ไบโอดีเซลในเครื่องยนต์จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการเผาไหม้ เนื่องจากไบโอดีเซลมีออกซิเจนผสมอยู่ประมาณร้อยละ 10 ทำให้การผสมระหว่างอากาศกับน้ำมันมีการกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอ และเป็นการเพิ่มอัตราส่วนปริมาตรของอากาศต่อน้ำมันได้เป็นอย่างดี (คณะกรรมาธิการการพลังงาน สภาผู้แทนราษฎร, 2545) จึงทำให้เผาไหม้ในกระบอกสูบเป็นไปอย่างสมบูรณ์ นอกจากนี้ ค่าแรงบิดเพิ่มขึ้นประมาณร้อยละ 7.5 และให้กำลังเพิ่มขึ้นร้อยละ 12 เมื่อเทียบกับน้ำมันดีเซล
ส่วนข้อด้อยของไบโอดีเซลก็มีนะครับ
เป็นของแข็งที่อุณหภูมิสูงกว่าน้ำมันดีเซล ปลดปล่อยแก๊สไนโตรเจนออกไซด์ สูงกว่าน้ำมันดีเซล
ชิ้นส่วนจากยางของปั๊มน้ำมันจะเสื่อมคุณภาพเร็ว ค่าพลังงานความร้อนต่ำกว่าน้ำมันดีเซลประมาณ 10 เปอร์เซ็นต์ การแก้ไขข้อด้อยเหล่านี้อาจกระทำด้วยการผสมกับน้ำมันดีเซล เช่น ผสมน้ำมันดีเซล 80% กับเมทิลเอสเตอร์ 20% ช่วงนี้พักกันก่อนสักครู่นะครับ
-เพลงคั่นรายการ-
ช่วงนี้เรามาทำความรู้จักกับพืชชนิดหนึ่งที่ใช้นำมาเป็นวัตถุดิบทางเลือกในการผลิตไบโอดีเซล คุณผู้ฟังครับ เมื่อไม่กี่ปีมานี้ “มะเยาหิน” เริ่มเป็นชื่อที่คุ้นเคยในวงการพืชพลังงานมากขึ้น มะเยาหิน หรือ Candlenutมีชื่อวิทยาศาสตร์ว่า Vernicia Montana Lour เป็นพืชเขตร้อน โดยเชื่อว่ามีถิ่นกำเนิดจากประเทศลาว หรือแถบอินโด-มาเลเซีย ในพื้นที่ที่มีระดับความสูงไปจนถึง 1,200 เมตร จากระดับน้ำทะเลปานกลาง ลำต้น สามารถสูงได้ถึง 15-25 เมตร แพร่กระจายได้ในวงกว้างแผ่กิ่งก้านสาขาไม่เป็นระเบียบ ส่วนใบของมะเยาหินเกิดขึ้นได้ 3 ลักษณะในต้น หรือในกิ่งเดียวกันครับ แม้แต่ในยอดเดียวกันก็สามารถเกิดใบได้ทุกลักษณะ คือ ใบเดี่ยวรูปไข่ (ovate) ใบเดี่ยวรูปฝ่ามือ (palmately lobed) ที่มีสามแฉก และใบเดี่ยวรูปฝ่ามือ(palmately lobed) ที่มีห้าแฉกครับ ซึ่งลักษณะของใบแต่ละแบบจะพัฒนาขึ้นมาตั้งแต่ตาใบ ไม่ได้เป็นลักษณะที่เปลี่ยนแปลงขึ้นภายหลัง เมื่อต้นมะเยาหินมีความพร้อมที่จะออกดอก ลักษณะใบของทั้งต้นนั้นจะเป็นใบรูปไข่ทั้งหมดเป็นที่สังเกตของเกษตรกรผู้ปลูกถึงความพร้อมของต้นที่กำลังจะออกดอก ส่วนใบสีเขียวเข้ม แผ่นใบบาง มีผิวใบเกลี้ยง เส้นใบเป็นร่างแหแบบขนนก ดอกเพศเมียของมะเยาหิน มีความยาวดอกรวมเฉลี่ยประมาณ 29 มิลลิเมตร มีกลีบเลี้ยง 1 กลีบ โอบหุ้มฐานดอก ตรงใบสีเขียวมีเส้นขนานในแนวตั้งตลอดทั้งกลีบ กลีบดอกมีจำนวน 5 กลีบ สีขาว ผิวเรียบบาง แยกออกจากกันเป็นอิสระ วงกลีบดอกเรียงแบบขอบพับเข้า กลีบดอกมีขนาดประมาณ 22 x 9 มิลลิเมตร รังไข่เป็นแบบอยู่เหนือวงกลีบ ขนาดเฉลี่ย 8.02 x 2.92 มิลลิเมตร มีสีเขียว ผิวขรุขระเป็นร่างแห แบ่งออกเป็น 3 พู แต่ละพูเชื่อมต่อกับเกสรเพศเมียจำนวน 3 อัน ดอกเพศเมียสามารถมองเห็นรังไข่ และยอดเกสรเพศเมียได้อย่างชัดเจน ดอกเพศผู้ของมะเยาหิน ความยาวดอกรวมเฉลี่ย 31 มิลลิเมตร กลีบเลี้ยงมีจำนวน 1 กลีบ สีเขียวผิวเรียบเช่นเดียวกัน กลีบดอกมีจำนวน 5-7 กลีบ สีขาว ผิวเรียบบาง แยกออกจากกันเป็นอิสระ วงกลีบดอกเรียงแบบขอบพับเข้า กลีบดอกมีขนาดใกล้เคียงกับดอกเพศเมีย เกสรเพศผู้แบ่งออกเป็นวงในและวงนอกในลักษณะเชื่อมติดกัน 2 กลุ่ม โดยเกสรวงในจะอยู่เหนือเกสรวงนอกขึ้นไปเล็กน้อยและมีความหนาแน่นมากกว่าอับเรณูมี 2 พู เชื่อมต่อกับก้านชูอับเรณูในลักษณะติดตรงกลางของอับเรณู
ดอกของมะเยาหินจัดเป็นดอกไม่สมบูรณ์เพศ (imperfect flower)มีลักษณะการแยกดอกแยกช่อ ร่วมต้น มีจำนวนช่อดอกเฉลี่ย 48.10 ช่อต่อต้น สามารถจำแนกเป็นช่อดอกที่เป็นดอกเพศเมียทั้งช่อเฉลี่ย 7.30 ช่อต่อต้น ช่อดอกที่เป็นดอกเพศผู้ทั้งช่อเฉลี่ย 40.60 ช่อต่อต้น ส่วนช่อดอกที่มีทั้งดอกเพศผู้และเพศเมียอยู่ด้วยกันมีเฉลี่ย 0.2 ช่อต่อต้น มีจำนวนดอกเพศเมียเฉลี่ย 7.20 ดอกต่อช่อ และจำนวนดอกเพศผู้เฉลี่ย 49.70ดอกต่อช่อ มีสัดส่วนช่อดอกเพศเมียต่อเพศผู้เท่ากับ18 : 100 และสัดส่วนดอกเพศเมียต่อเพศผู้เท่ากับ 14.5 : 100 ผลการศึกษาอัตราการงอกของของละอองเกสรบนยอดเกสรเพศเมีย (pollen tube growth) ของดอกมะเยาหิน พบว่า ระยะเวลาที่การผสมเกสรมีเปอร์เซ็นต์ความงอกของเกสรเพศผู้บนยอดเกสรเพศเมีย (pollen tube growth) ของมะเยาหินมากที่สุด คือ ช่วงเวลา 48 ชั่วโมงหลังจากการผสมเกสร แสดงว่าดอกของมะเยาหินมีโอกาสจะเกิดการปฏิสนธิระหว่างเซลล์สืบพันธุ์เพศเมีย (ovule) และเพศผู้ (sperm) ได้มากที่สุดในช่วงเวลานี้ พักกันก่อนสักครู่นะครับ
-เพลงคั่นรายการ-
มาฟังประโยชน์ของมะเยาหินกันก่อนนะครับ
- สามารถลดการใช้พลังงานจากน้ำมันดีเซล
- ลดค่าใช้จ่ายภายในครัวเรือนในด้านพลังงาน
- เป็นการเพิ่มพื้นที่ป่าต้นน้ำ ป่าชุมชน
- ปลูกเป็นไม้ประดับแก่บ้านเรือน เป็นร่มเงา ถือเป็นของแถมที่ได้นะครับคุณผู้ฟัง
- เพิ่มทางเลือกให้แก่เกษตรกร เพราะในเรื่องการทำตลาดในปัจจุบันมีการแข็งขันกันสูงมากครับ ดังนั้นมะเยาหินจึงเป็นพืชทางเลือกหนึ่งที่น่าสนใจทีเดียวเลยครับ
- เป็นพืชที่โตเร็วมากๆครับ ดังนั้นจึงช่วยลดก็าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้เร็วตามไปด้วย เป็นการลดภาวะโลกร้อน อีกทางหนึ่งเลยละครับ
คุณผู้ฟังครับ การติดผลของมะเยาหินตามธรรมชาติ พบว่า มีอัตราส่วนประมาณ 55.6% แสดงให้เห็นว่าเมื่อต้นมะเยาหินออกดอกเพศเมียจำนวนเท่าไรก็จะสามารถได้ผลผลิตประมาณครึ่งหนึ่งของจำนวนดอกเพศเมียนั้น
จากการนำเนื้อในเมล็ดมะเยาหิน มาหีบด้วยวิธีหีบร้อน ด้วยเครื่อง Screw press พบว่า ได้ปริมาณน้ำมันจากเมล็ด คิดเป็นร้อยละ 54.5 (w/w) ซึ่งเมล็ดของมะเยาหินสามารถแกะเนื้อเมล็ดออกมาได้ด้วยการกะเทาะเปลือกหุ้มเมล็ดออกก่อน ส่วนที่ให้น้ำมันของมะเยาหิน คือ เนื้อเมล็ด (endosperm)เมื่อเปรียบเทียบกับพืชพลังงานชนิดอื่น พบว่า ปริมาณน้ำมันจากเมล็ดมะเยาหินมีเปอร์เซ็นต์ใกล้เคียงกับน้ำมันจากเมล็ดศรีทอง (Chinese Tallow Tree)แต่ในด้านคุณภาพแล้วมีความใสกว่า ไม่มีตะกอน สามารถนำไปใช้ในการผลิตไบโอดีเซลได้ทันที ส่วนน้ำมันจากเมล็ดศรีทองมีปัญหาจากตะกอนของไขที่หุ้มเมล็ดปนเปื้อนในน้ำมัน เพราะเมล็ดมีขนาดเล็กมากการจะกะเทาะเอาเฉพาะส่วนของเนื้อในเมล็ดจึงเป็นไปได้ยาก ส่วนน้ำมันจากเนื้อผลของอังก้าทรีมีปริมาณน้อยมากและมียางปน ทั้งสองชนิดจึงมีคุณภาพไม่ดีเท่าน้ำมันจากเมล็ดมะเยาหิน
องค์ประกอบของน้ำมันจากเมล็ดที่สำคัญต่อการนำมาผลิตเป็นวัตถุดิบในการผลิตไบโอดีเซลพบว่า ความเป็นกรดและค่าไอโอดีนน้ำมันจากเมล็ดมะเยาหินมีค่าเกินค่ามาตรฐานในการผลิตไบโอดีเซลจะต้องมีการปรับปรุงลดค่าความเป็นกรด และค่าไอโอดีนน้ำมันจากเมล็ดมีกรดไขมันอิสระเพียง1.11%โดยมีค่ากรดไขมันไม่อิ่มตัวสูงกว่ากรดไขมันชนิดอิ่มตัวหากเก็บไว้นานอาจเกิดกลิ่นหืน แต่สามารถแก้ไขได้ด้วยการเติมสารกันหืน
ในด้านของค่า CN (Cetane Number) เป็นค่าที่ใช้สำหรับเครื่องยนต์ดีเซล เหมือนกับ ออคเทนเป็นค่าที่ใช้สำหรับเครื่องยนต์เบนซินค่า CNเป็นค่าที่บ่งบอกถึงความพร้อมที่จะเผาไหม้ ยิ่งค่า CN นี้ ยิ่งสูงเท่าไรก็ยิ่งจะทำให้การเผาไหม้รวดเร็วยิ่งขึ้นท่านั้นในทางกลับกัน น้ำมันดีเซล ที่มีค่า CN ต่ำ จะทำให้การเริ่มต้นจุดระเบิดยากขึ้น และทำให้ความล่าช้าของการจุดระเบิดมีมากขึ้นด้วย จากการศึกษา พบว่า ค่า CN ของน้ำมันจากเมล็ดมะเยาหิน (Vernicia MontanaLour) เท่ากับ 47.0สูงกว่าค่า CN ของน้ำมันจากเมล็ดศรีทอง(Chinese Tallow Tree)ซึ่งเท่ากับ 30.7 นั่นแสดงถึงประสิทธิภาพการเผาไหม้ของน้ำมันไบโอดีเซลที่ผลิตจากน้ำมันในเมล็ดของมะเยาหินมีสูงกว่า
มะเยาหินจึงเป็นพืชพลังงานทดแทนตัวใหม่ที่น่าจับตามอง ด้วยศักยภาพด้านการปลูกที่สามารถขึ้นได้ในทุกระดับความสูง ทนทานต่อดินทุกสภาพ ให้ผลผลิตดี และคุณภาพของน้ำมันอยู่ในเกณฑ์ใช้ได้ และที่สำคัญไม่ใช่พืชอาหาร จึงสามารถผลิตเพื่อมุ่งเข้าสู่อุตสาหกรรมพลังงานทดแทนเพียงอย่างเดียว ข้อมูลมะเยาหินและแปลงทดลองที่ทำการศึกษาวิจัยครั้งนี้ได้รับความอนุเคราะห์จากสวนมะเยาหินแม่นาป๊าก อ.แม่แตง จ.เชียงใหม่ จึงขอขอบพระคุณคุณลงสัมฤทธิ์ อัคระปะชะเจ้าของสวนที่เอื้อเฟื้อแปลงทดลอง และขอขอบพระคุณศาสตราจารย์ (เกียรติคุณ) ดร.วัฒนา เสถียรสวัสดิ์ ที่ให้คำปรึกษาชี้แนะเกี่ยวกับมะเยาหินแก่ผู้เขียนด้วย และที่สำคัญที่สุดกระผมขอขอบคุณข้อมูลดีๆจาก นางสาวจุฑามณี แสงสว่าง คณะเกษตร มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์
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