สรุปผลงานวิจัย

         พลังงาน เป็นปัจจัยพื้นฐานสำคัญต่อการดำรงชีวิต พาณิชย์ เศรษฐกิจ และสังคม รวมถึงความมั่นคงของประเทศ ในปัจจุบัน การใช้พลังงานเพิ่มมากขึ้นด้วย จนถึงจุดวิกฤต โดยเฉพาะ เชื้อเพลิงฟอสซิล (fossil fuel) ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานหลักที่สำคัญของโลก จึงมีความจำเป็นเร่งด่วนในการหาพลังงานทดแทน ก๊าซไฮโดรเจน เป็นพลังงานสะอาด เนื่องจากเป็นพลังงานที่ไม่ก่อให้เกิดปัญหามลพิษ ต่อสิ่งแวดล้อม เพราะกระบวนการเผาไหม้เป็นการออกซิไดซ์ระหว่างก๊าซไฮโดรเจน กับ ก๊าซออกซิเจนและได้เพียงน้ำ และพลังงานความร้อนเป็นผลิตภัณฑ์เท่านั้น หรือ เรียกกันว่า “เชื้อเพลิงสะอาด (clean fuel)” ปัจจุบันนานาชาติให้ความสำคัญกับการศึกษา วิจัย และการพัฒนาการผลิตเชื้อเพลิงสะอาดนี้ รวมทั้งการนำไปใช้อย่างปลอดภัยมากขึ้น เช่น มีการผลิตเซลล์เชื้อเพลิง รถยนต์ต้นแบบที่ใช้ก๊าซไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิง เป็นต้นอย่างไรก็ตาม ปัจจุบันก๊าซไฮโดรเจนที่ใช้ในประเทศไทยโดยส่วนใหญ่

พบว่าได้มาจากปลายทางของกระบวนการกลั่นน้ำมันหรือก๊าซธรรมชาติ อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันก๊าซไฮโดรเจนที่ใช้ในประเทศไทยโดยส่วนใหญ่ พบว่า ได้มาจากกระบวนการกลั่นน้ำมันหรือก๊าซธรรมชาติ สำหรับการใช้จุลินทรีย์เป็นผู้ผลิตก๊าซไฮโดรเจนจัดเป็นการผลิตด้วยชีววิธี โดยอาศัยกลไกการเจริญของเซลล์ จุลินทรีย์บางกลุ่มเมื่อเจริญก็จะให้ก๊าซเกิดขึ้น อาจเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน และ/หรือไฮโดรเจน แบคทีเรียสังเคราะห์แสงเป็นจุลินทรีย์ที่คณะผู้วิจัยสนใจ เพราะสามารถผลิตก๊าซไฮโดรเจนได้ในอัตราส่วนที่สูงกว่าจุลินทรีย์ชนิดอื่นๆ เช่น สาหร่าย หรือแบคทีเรีย Clostridium

“Biohydrogen : Research in Thailand” ปัจจุบันมีการรวมตัวของนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกเพื่อร่วมกันศึกษาวิจัยพัฒนา และแลก เปลี่ยนข้อมูลด้าน Global Perspective on Hydrogen R&D เป็นกลุ่ม The International Energy Agency (IEA) / Hydrogen Implementing Agreement (HIA) ขึ้น สำหรับ ค.ศ. 2005-2008 ให้ความสำคัญกับงานวิจัยและพัฒนาด้าน Biohydrogen ในปี 2006 มีการประชุมที่ประเทศไทย หัวหน้าโครงการได้รับเชิญไปบรรยายพิเศษเรื่อง “Biohydrogen : Research in Thailand” ด้วยได้ทำการวิจัยพลังงานทดแทนในรูปก๊าซไฮโดรเจนที่ผลิตทางชีวภาพ โดยใช้แบคทีเรียสังเคราะห์แสง มาตั้งแต่ปี ค.ศ. 1979 (Takahashi, et al., 1979, 1980, 1983; Okuda, et al., 1980, 1981; Watanabe, et al., 1980, 1981; Yoneyama, et al., 1981, 1982, 1983; Buranakarl, et al., 1982, 1984, 1985a,b, 1986 a,b,c, 1987, 1988; Ngmjarearnwong, et al., 2003, 2004; Mahakhan, et al., 2005)

       ผลงานวิจัยปัจจุบัน คณะผู้วิจัยประสบความสำเร็จในการผลิตพลังงานสะอาด “ก๊าซไฮโดรเจน” จากแบคทีเรียสังเคราะห์แสง ในถังหมักขนาดใหญ่ 10 ลิตร และออกแบบถังให้เหมาะสมกับการใช้วัตถุดิบทางการเกษตรประเภทแป้งเป็นสารตั้งต้น ได้แก่ แป้งจากพืชชนิดต่าง ๆ เช่น แป้งจากมันสำปะหลัง, ข้าวเจ้า, ข้าวเหนียว, ข้าวโพด และถั่วเขียว เป็นต้น เป็นการผลิตพลังงานทางชีวภาพ ที่สามารถลดต้นทุนการผลิตที่แตกต่างจากต่างประเทศ และเพิ่มมูลค่าของวัตถุดิบทางการเกษตรของไทย งานวิจัยขั้นต่อมายังสามารถนำน้ำทิ้งจากอุตสาหกรรมผลิตแป้งมันมาใช้ในการผลิตก๊าซไฮโดรเจนจากแบคทีเรียที่คัดเลือกไว้ได้อีกด้วย
ตัวอย่างผลงานวิจัย เช่น สามารถผลิตก๊าซไฮโดรเจนได้ 7.5-18 ลิตร จากการใช้แป้งสุกทั้ง 5 ชนิด เพาะเลี้ยงแบคทีเรียสังเคราะห์แสงสายพันธุ์ที่คัดเลือกไว้ ในถังหมักขนาดความจุ 5.7 ลิตร และเมื่อใช้แป้งทั้ง 5 ชนิดในลักษณะเป็นแป้งดิบ สามารถผลิตก๊าซไฮโดรเจนได้ 5- 16 ลิตร โดยแป้งถูกใช้ไปในการสร้างพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงมากถึง 82-99% แม้ปริมาณก๊าซไฮโดรเจนที่ได้จากการใช้แป้งดิบจะน้อยกว่าเมื่อใช้แป้งสุกเล็กน้อย แต่ข้อได้เปรียบของการใช้แป้งดิบ (ซึ่งเซลล์ใช้ได้ยากกว่าเพราะไม่ละลายน้ำ) คือ สามารถลดการใช้พลังงานในกระบวนการและเวลาลงได้ ที่น่าพอใจ คือ อัตราการผลิตก๊าซสูงสุดที่ได้ในผลงานวิจัยนี้มีอัตราสูง เมื่อเปรียบเทียบกับรายงานอื่นในต่างประเทศ
เมื่อขยายขนาดถังหมักเป็น 10 ลิตร ยังสามารถควบคุมแบคทีเรียให้ผลิตก๊าซไฮโดรเจนได้ในปริมาณมาก เช่น
เมื่อใช้ แป้งถั่วเขียวเพาะเลี้ยงแบคทีเรียสังเคราะห์แสงสายพันธุ์ที่คัดเลือก สามารถผลิตก๊าซไฮโดรเจนได้มากถึง 27 ลิตร

นอกจากนี้ ผลงานวิจัยเบื้องต้น ยังแสดงถึงศักยภาพในการผลิตก๊าซไฮโดรเจนด้วยน้ำทิ้งจากกระบวนการ ผลิตแป้งมัน กล่าวคือ ที่ความเข้มข้นน้ำทิ้งที่เหมาะสม แบคทีเรียเจริญได้และผลิตก๊าซไฮโดรเจนได้ 38.30 มล. อัตราการผลิตก๊าซไฮโดรเจนสูงสุด 14.17 มล.ไฮโดรเจน/ลิตร/ชม. ประสิทธิภาพการใช้แป้ง 78% และสามารถลดค่าซีโอดีในน้ำทิ้งได้ 33%
อนึ่ง งานวิจัยนี้มีความร่วมมือกับนักวิจัยไทยที่ทำงานที่มหาวิทยาลัย Stuttgart และกลุ่มนักวิจัยจากภาควิชาวิศวกรรมเคมี คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ นำโดย รศ.เทอดไท วัฒนธรรม และเอกชน       ขอขอบคุณ โรงงานแป้งมันสำปะหลังชลเจริญ จ. ชลบุรี สำหรับตัวอย่างน้ำทิ้ง