การผลิตแอลกอฮอล์จากต้นปาล์มน้ำมัน
Production of alcohol from oil palm trunk.


        ปาล์มน้ำมันเป็นไม้ยืนต้นที่รัฐบาลไทยได้ส่งเสริมให้เกษตรกรภาคใต้และภาคตะวันออกปลูกเป็นจำนวนมากเพื่อนำน้ำมันปาล์มไปผลิตไบโอดีเซล ดังนั้นพื้นที่ปลูกปาล์มน้ำมันจึงขยายขึ้นเรื่อยๆ ปกติต้นปาล์มน้ำมันใช้ระยะเวลาการเติบโตประมาณ 3 ปี จึงให้ผลปาล์มน้ำมันที่จะนำไปสกัดเอาน้ำมันปาล์มออกจากผลและทลายปาล์ม เมื่อต้นปาล์มน้ำมันมีอายุ 25 ปี (รูปที่ 1) จะต้องทำการตัดฟันทิ้ง ต้นปาล์มเป็นแหล่งสะสมของเซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส และลิกนินอยู่ในปริมาณมาก จึงนับว่าต้นปาล์มน้ำมันเป็นแหล่งชีวมวลแหล่งใหญ่แหล่งหนึ่งของประเทศไทย การนำต้นปาล์มน้ำมันไปใช้ประโยชน์ในการผลิตสารเคมีมูลค่าเพิ่มต่างๆ รวมถึงแอลกอฮอล์ จึงสามารถสร้างรายได้ให้แก่เกษตรกรผู้ปลูกปาล์ม และทำให้เกิดอุตสาหกรรมในภาคใต้สร้างรายได้แก่ประชาชนตลอดจนถึงเป็นการเพิ่มศักยภาพในการแข่งขันของประเทศไทยอีกด้วย


รูปที่1 ต้นปาล์มน้ำมันอายุ 25 ปี


        การผลิตเอทานอลจากเซลลูโลสสามารถทำได้โดยการแยกเซลลูโลสออกจากลิกนินและเฮมิเซลลูโลสโดยใช้เทคนิคการระเบิดด้วยไอน้ำ ซึ่งเป็นกระบวนการที่ใช้ไอน้ำที่อุณหภูมิและความดันสูง โดยปกติจะใช้อุณหภูมิในช่วงระหว่าง 180–230?ซ ระยะเวลาในการระเบิดนานไม่เกิน 5 นาที แล้วจึงนำเซลลูโลสไปทำการไฮโดรไลซิสด้วยกรดหรือเอนไซม์เพื่อให้ได้น้ำตาลกลูโคสและหมักกลูโคสด้วยยีสต์เพื่อเปลี่ยนให้เป็นเอทานอล (รูปที่ 2)


รูปที่2 แสดงแนวทางการใช้ประโยชน์ต้นปาล์มน้ำมัน



        เมื่อนำต้นปาล์มน้ำมันแห้งไปวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมี พบว่าองค์ประกอบที่สำคัญประกอบด้วยเซลลูโลส 37.14% เฮมิเซลลูโลสในรูปของเพนโตแซน 30.59% ลิกนิน 22.32% และสารแทรก 8.07% จากนั้นแยกส่วนของเซลลูโลสจากต้นปาล์มน้ำมันโดยการระเบิดด้วยไอน้ำ (รูปที่ 2) พบว่าสภาวะที่เหมาะสมในการระเบิดชิ้นต้นปาล์มน้ำมันด้วยไอน้ำคือการนำชิ้นต้นปาล์มน้ำมันไปแช่ในน้ำเป็นเวลาข้ามคืน และนำไประเบิดด้วยไอน้ำที่อุณหภูมิ 214 °ซ ความดัน 21 กก./ซม.2 เป็นเวลา 2 นาที จะได้สารละลายเฮมิเซลลูโลสที่มีน้ำตาลไซโลสโมเลกุลเดี่ยว (รูปที่ 3) เป็นส่วนประกอบ 1.68% และเยื่อเซลลูโลสที่มีน้ำตาลกลูโคส (รูปที่ 4) เป็นส่วนประกอบ 56.00% สภาวะที่เหมาะสมในการไฮโดรไลซ์เยื่อเซลลูโลสภายหลังการระเบิดด้วยไอน้ำโดยการใช้เอนไซม์ Celluclast 1.5L เพื่อให้เป็นกลูโคสโมเลกุลเดี่ยวคือที่สภาวะความเข้มข้นของเยื่อ/น้ำ 2% (w/w) ความเข้มข้นของเอนไซม์ / เยื่อ 1 % (w/w) อุณหภูมิ 50 °ซ พีเอช 4.8 โดยสามารถเปลี่ยนเซลลูโลสในเยื่อปาล์มน้ำมันให้เป็นน้ำตาลกลูโคสโมเลกุลเดี่ยวได้ 30% จากนั้นจึงนำสารละลายน้ำตาลกลูโคสที่ได้ไปปรับให้มีความเข้มข้นของน้ำตาลกลูโคสเป็น 50 กรัม/ลิตร และนำไปหมักด้วยยีสต์ Saccharomyces cerevisiae ในระดับ 2 ลิตร ที่สภาวะเขย่า 200 rpm อุณหภูมิ 30 °ซพีเอช 5.5 วิเคราะห์หาปริมาณเอทานอลด้วยเครื่อง Gas Chromatography (GC) พบว่ายีสต์สามารถเปลี่ยนน้ำตาลกลูโคสจากเยื่อปาล์มน้ำมันไปเป็นเอทานอลได้มากที่สุดประมาณ 50% ของค่าที่คำนวณได้จากทฤษฎี ที่ระยะเวลา 48 ชม.



รูปที่3  เครื่องระเบิดไอน้ำ



รูปที่4  ไฮโดรไลเสทน้ำตาลไซโลส



รูปที่4 เ ยื่อปาล์มน้ำมันหลังการระเบิดด้วยไอน้ำ


พิลาณี ไวถนอมสัตย์1  สาวิตรี จันทรานุรักษ์2  และ วิทยา ปั้นสุวรรณ3
1สถาบันค้นคว้าและพัฒนาผลิตผลทางการเกษตรและอุตสาหกรรมเกษตร มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์
2ภาควิชาเทคโนโลยีชีวภาพ คณะอุตสาหกรรมเกษตร มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์
3ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์
โทร. 0-2942-8599