การเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตก๊าซชีวภาพของใบกระถินโดยการปรับสภาพขั้นต้นด้วยด่างและการหมักร่วมด้วยชีวมวล

Abstract

งานวิจัยนี้ศึกษาการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตก๊าซชีวภาพจากใบกระถินเทพณรงค์โดยหาสภาวะที่เหมาะสมในการปรับสภาพเบื้องต้นต้นด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) และการหมักร่วม (co-digestion) กับหญ้าเนเปียร์และตะกอนสลัดจ์จากระบบบำบัดน้ำเสียโรงงานผลิตเยื่อกระดาษ โดยใช้โมเดลออกแบบการทดลองแบบประสมส่วนกลาง (Central Composite Design: CCD) และใช้หลักการพื้นผิวตอบสนอง (Response Surface Methodology: RSM) เพื่อเลือกสภาวะที่เหมาะสมในการปรับสภาพใบกระถิน จากการศึกษาองค์ประกอบของใบกระถินเทพณรงค์พบว่า ใบกระถินเทพณรงค์ มีปริมาณเซลลูโลสค่อนข้างต่ำ แต่มีปริมาณเฮมิเซลลูโลสและลิกนินสูงเท่ากับร้อยละ 14.26 และ 17.43 ตามลำดับ เมื่อทดลองศึกษาศักยภาพการผลิตก๊าซชีวภาพด้วยวิธีบีเอ็มพี (Biochemical Methane Potential: BMP) เป็นระยะเวลา 60 วัน ร่วมกับการใช้ Design Expert (Trial version 9) และโมเดล RSM พบว่า ใบกระถินเทพณรงค์ที่ผ่านการปรับสภาพด้วยสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ร้อยละ 3 เป็นเวลา 48 ชั่วโมง มีศักยภาพในการผลิตก๊าซชีวภาพสูงสุด ให้ปริมาณก๊าซชีวภาพเท่ากับ 182.19 ลิตรต่อกิโลกรัมของแข็งระเหย ซึ่งปริมาณก๊าซชีวภาพที่ผลิตได้มีค่าเพิ่มขึ้น 1.2 เท่า เมื่อเปรียบเทียบกับการผลิตก๊าซชีวภาพจากใบกระถินเทพณรงค์ไม่ผ่านการปรับสภาพ การทดลองหมักร่วมใบกระถินกับหญ้าเนเปียร์และตะกอนสลัดจ์จากระบบบำบัดน้ำเสียโรงงานผลิตเยื่อกระดาษ พบว่าการหมักร่วมใบกระถินกับชีวมวลชนิดอื่น ได้แก่ หญ้าเนเปียร์หรือกากตะกอนเยื่อกระดาษ ให้ผลผลิตก๊าซชีวภาพสูงกว่าการหมักใบกระถินเพียงชนิดเดียว การหมักร่วมใบกระถินสดกับหญ้าเนเปียร์พบว่าการใช้ใบกระถินสดต่อหญ้าเนเปียร์ในอัตราส่วน 1:3 จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตหญ้าเนเปียร์สูงขึ้น โดยให้ปริมาณก๊าซชีวภาพสูงขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับการคำนวณ ดังนั้นการใช้ใบกระถินเป็นสารเติมแต่ง (additive) สามารถเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิตก๊าซชีวภาพโดยทำให้สามารถใช้ทดแทนหญ้าเนเปียร์สดและลดการใช้หญ้าในการหมักได้ร้อยละ 25 โดยได้ปริมาณก๊าซชีวภาพเท่าเดิม