ผลของแร่ธาตุต่อการสลายตัวด้วยความร้อนของชีวมวล

Abstract

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาผลของแร่ธาตุต่อการสลายตัวด้วยความร้อนของชีวมวลและองค์ประกอบทางเคมี โดยพิจารณาจากการเปลี่ยนน้ำหนักที่สูญเสีย และอัตราการเปลี่ยนน้ำหนักที่สูญเสียกับอุณหภูมิในกระบวนการไพโรไลซิสโดยใช้เทคนิคเทอร์โมกราวิเมตริก (Thermogravimetric, TGA) โดยชีวมวลที่ใช้คือ แกลบ และองค์ประกอบเคมีหลัก 3 องค์ประกอบ คือ เซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส และลิกนิน จากการวิเคราะห์หาปริมาณธาตุในตัวอย่าง (X-ray Fluorescence spectrometry, XRF) พบว่าแร่ธาตุในชีวมวลส่วนใหญ่ ได้แก่ โพแทสเซียม และแคลเซียม จากการศึกษาพบว่าแร่ธาตุทั้ง 2 ตัวนี้ในรูปของคาร์บอเนตมีผลต่อการไพโรไลซิสของชีวมวล โพแทสเซียมคาร์บอเนตมีผลทำให้ผลิตภัณฑ์ถ่านชาร์ของเซลลูโลสและลิกนินเพิ่มขึ้น โดยเฉพาะกรณีของเซลลูโลสและสามารถลดอุณหภูมิในการเกิดการไพโรไลซิสของเซลลูโลสลงประมาณ 80 ถึง 100 เคลวิน นอกจากนี้พบว่าการเติมโพแทสเซียมคาร์บอเนตและแคลเซียมคาร์บอเนตในองค์ประกอบผสมจะมีผลต่อขัดขวางการรีพอลิเมอร์ไรเซชันที่เกิดขึ้นเนื่องจากอันตรกิริยาระหว่างกันของเซลลูโลสกับลิกนิน และเซลลูโลสกับเฮมิเซลลูโลส นอกจากนี้พบว่าแกลบที่ผ่านการชะแร่ธาตุมีปริมาณถ่านชาร์มากขึ้นและมีอัตราการสลายตัวทางความร้อนสูงขึ้น เมื่อเติมแร่ธาตุโพแทสเซียมคาร์บอเนตและแคลเซียมคาร์บอเนตลงในแกลบที่ผ่านชะแร่ธาตุทำให้ปริมาณถ่านชาร์ของแกลบลดลง ซึ่งให้แนวโน้มของปริมาณถ่านชาร์ใกล้เคียงกับชีวมวลจริง ดังนั้นพฤติกรรมการไพโรไลซิสของชีวมวลจึงเป็นผลมาจากแร่ธาตุทั้ง 2 ตัวนี้