ตัวเร่งของแข็งเพื่อผลิตน้ำมันไบโอดีเซลที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

นักวิจัย มก. คิดค้นกระบวนการผลิตน้ำมันไบโอดีเซลจากน้ำมันปาล์มรีไฟน์โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาของแข็งแคลเซียมเมทอกไซด์จากปูนสุกเพื่อให้เกิดกระบวนการผลิตที่ไม่ก่อให้เกิดปัญหาต่อสิ่งแวดล้อม

โดยทั่วไปกระบวนการผลิตน้ำมันไบโอดีเซลจากน้ำมันปาล์มรีไฟน์ ได้จากการนำน้ำมันปาล์มดิบมาผ่านขั้นตอนการกำจัดยางเหนียว โดยใช้สารละลายกรดฟอสฟอริก จากนั้นใช้ดินฟอกสีทำการฟอกสี เพื่อให้สีของน้ำมันปาล์มดิบมีสีส้ม แล้วทำการกรองแยกดินฟอกสีออกจากน้ำมัน  โดยน้ำมันที่ผ่านการฟอกสีแล้วจะถูกนำไปกำจัดกรดไขมันอิสระด้วยกระบวนการกลั่นที่อุณหภูมิ 240-260 องศาเซลเซียสภายใต้ความดันสูญญากาศ  น้ำมันที่ได้นี้จะเรียกว่า น้ำมันปาล์มรีไฟน์ ซึ่งเป็นน้ำมันที่สามารถนำไปผลิตเป็นน้ำมันสำหรับใช้ทอดอาหาร หรือใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตน้ำมันไบโอดีเซลต่อได้  แต่ถ้าจะผลิตเป็นน้ำมันปาล์มโอเลอีน และน้ำมันปาล์มสเตียรินต้องนำน้ำมันปาล์มรีไฟน์ไปผ่านความเย็นเพื่อแยกไข คือส่วนของน้ำมันปาล์มโอเลอีนและน้ำมันปาล์มสเตียรินออกจากส่วนของของเหลวที่เรียกว่าน้ำมันปาล์มโอเลอินต่อ  ดังนั้นโรงกลั่นน้ำมันปาล์มจึงสามารถผลิตน้ำมันที่ใช้บริโภคคือ น้ำมันปาล์มโอเลอิน และน้ำมันไบโอดีเซลได้จากน้ำมันปาล์มรีไฟน์ที่กลั่นได้ 

ในปัจจุบันโรงงานผลิตไบโอดีเซลจากน้ำมันปาล์มรีไฟน์จะใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นของเหลวคือ โซเดียมไฮดรอกไซด์(NaOH) ที่มีคุณสมบัติเป็นเบส ซึ่งเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่ราคาถูกและหาซื้อได้ง่าย และปฏิกิริยาสามารถเกิดขึ้นในสภาวะที่ไม่รุนแรง  แต่อย่างไรก็ตาม ปัญหาคือ ต้องใช้น้ำจำนวนมากในการล้างไบโอดีเซลเพื่อให้ได้ไบโอดีเซลบริสุทธิก่อนที่จะนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิง

เพื่อแก้ปัญหาในเรื่องการบำบัดน้ำเสีย รศ.ดร.วิทยา ปั้นสุวรรณ อาจารย์ประจำภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ จึงมีแนวคิดว่าหากเปลี่ยนมาใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นของแข็งจะลดปัญหาในเรื่องน้ำเสียที่ก่อให้เกิดปัญหาต่อสิ่งแวดล้อมลงได้  นอกจากนั้นยังพบว่าประเทศไทยมีแหล่งปูนขาวที่ผลิตเป็นการค้าอยู่ที่จังหวัดสระบุรี ซึ่งปูนขาวเหล่านี้จะถูกนำมาเผาเพื่อเปลี่ยนให้อยู่ในรูปของแคลเซียมออกไซด์โดยปูนขาวที่เผาแล้วจะเรียกว่า ปูนสุก (Quick lime) และถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมเยื่อกระดาษ  ซึ่งถ้าสามารถนำมาใช้ในอุตสาหกรรมผลิตไบโอดีเซลก็จะทำให้เป็นการเพิ่มมูลค่าปูนสุกและทำให้อุตสาหกรรมการผลิตไบโอดีเซลจากน้ำมันปาล์มของประเทศไทยเกิดความยั่งยืนและแข่งขันกับต่างประเทศได้  รวมทั้งจะส่งผลไปถึงเกษตรกรผู้ปลูกปาล์มให้มีรายได้ที่มั่นคงในการปลูกปาล์มน้ำมันด้วย

            ภาพถ่ายโครงสร้างแคลเซียมเมทอกไซด์                      น้ำมันไบโอดีเซลจากการใช้ตัวเร่งของแข็ง

     การสังเคราะห์ตัวเร่งแคลเซียมเมทอกไซด์ และ การผลิตน้ำมันไบโอดีเซลด้วยตัวเร่งแคลเซียมเมทอกไซด์

ผลการศึกษาหาสภาวะที่เหมาะสมในการผลิตน้ำมันเป็นไบโอดีเซลโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาของแข็งชนิดเบสคือปูนสุกที่ผลิตในประเทศไทย และใช้เทคนิคสถิติที่เรียกว่าการวิเคราะห์พื้นผิว (RSM)  รวมทั้งวิเคราะห์คุณภาพของน้ำมันไบโอดีเซลที่เตรียมได้และน้ำมันที่ใช้เป็นวัตถุดิบ  ตามวิธีมาตรฐานพบว่า การสังเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยาของแข็งนั้น ปูนสุกซึ่งเปนวัตถุดิบ จะนำมาเผาที่อุณหภูมิสูงเพื่อเปลี่ยนปูนสุกให้เป็นปูนขาว(CaO) ทั้งหมด จากนั้นนำปูนขาวที่ผ่านการเผาไปทำปฏิกิริยากับเมทานอลเพื่อเปลี่ยนแคลเซียมออกไซด์ให้เป็นแคลเซียมเมทอกไซด์ โดยจะได้ตัวเร่งของแข็งที่นำมาใช้ในกระบวนการผลิตไบโอดีเซลได้

ตัวเร่งของแข็งแคลเซียมเมทอกไซด์นี้ ถ้าใช้ตัวทำละลายร่วมคือเตตระไฮโดรฟูแรน จะสามารถลดระยะเวลาการผลิตน้ำมันไบโอดีเซลให้สั้นลง และยังสามารถนำตัวเร่งปฏิกิริยาของแข็งแคลเซียมเมทอกไซด์นี้กลับมาใช้ใหม่ได้อีก จึงกล่าวได้ว่าการใช้ตัวเร่งของแข็งในปฏิกิริยาทรานสืเอสเทอริฟิเคชั่น เพื่อผลิตน้ำมันไบโอดีเซลสามารถลดปัญหาการใช้น้ำล้างไบโอดีเซลเป็นแก้ปัญหาการบำบัดน้ำทิ้งได้ จึงเป็นกระบวนการผลิตน้ำมันไบดอดีเซลที่ไม่ก่อให้เกิดปัญหาต่อสิ่งแวดล้อม

ขอขอบคุณที่ท่านเข้ามาอ่านบทความวิจัยนี้ และขอความกรุณาสละเวลาตอบแบบสอบถามการให้บริการข้อมูล เพื่อการปรับปรุงต่อไปด้วย จะขอบคุณยิ่ง  

คลิกที่นี่เพื่อตอบแบบสอบถาม—> https://goo.gl/forms/hcBXc1080pJmdUmF3

	ที่มาข้อมูล :      นิทรรศการผลงานนวัตกรรม งานเกษตรแฟร์ ประจำปี 2560 ศาสตร์แห่งแผ่นดิน ทำกินตามคำพ่อสอน  27 ม.ค – 4 ก.พ. 2560 เจ้าของผลงาน  :   รศ.ดร.วิทยา ปั้นสุวรรณ ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ เรื่อง/สื่อเผยแพร่  :      วันเพ็ญ นภาทิวาอำนวย ฝ่ายเผยแพร่งานวิจัย สถาบันวิจัยและพัฒนาแห่ง มก. โทร. 02 561 1474 e-mail : rdiwan@ku.ac.th
รศ.ดร.วิทยา ปั้นสุวรรณ