ไฮโดรเทอร์มัลลิควิแฟกชันของหญ้าเนเปียร์ในตัวทำละลายร่วมเอทานอล-น้ำ

Abstract

ไฮโดรเทอร์มัลลิควิแฟคชัน (HTL) เป็นกระบวนสำหรับการแปรรูปชีวมวลให้เป็นเชื้อเพลิงเหลว ซึ่งเรียกผลิตภัณฑ์ของเหลวว่าน้ำมันดิบชีวภาพ หญ้าเนเปียร์เป็นหนึ่งในหญ้าที่มีการเจริญเติบโตเร็ว และเป็นพืชพลังงานที่ศักยภาพชนิดหนึ่ง สามารถให้ผลผลิตคิดเป็นน้ำหนักแห้งสูงถึง 6.4 เมตริกตันต่อไร่ต่อ 1 ปี ดังนั้นงานวิจัยนี้สนใจการผลิตน้ำมันดิบชีวภาพจากไฮโดรเทอร์มัลลิควิแฟกชันของหญ้าเนเปียร์ในตัวทำละลายร่วมระหว่างเอทานอลและน้ำ เครื่องปฏิกรณ์แรงดันสูงที่ใช้ขนาดปริมาตร 500 มิลลิลิตร และศึกษาผลกระทบของตัวแปรดำเนินการได้แก่ อุณหภูมิ ความดัน ไนโตรเจนเริ่มต้น ความเร็วรอบใบกวน และความเข้มข้นของเอทานอลต่อปริมาณร้อยละผลได้ของผลิตภัณฑ์ที่ได้จากกระบวนการ จากผลการทดลองพบว่า ในกรณีที่ใช้น้ำเป็นตัวทำละลายเมื่อเพิ่มอุณหภูมิจาก 275 เป็น 300 องศาเซลเซียส ร้อยละผลได้ของน้ำมันดิบชีวภาพสูงขึ้น แต่มีแนวโน้มลดลงเมื่อเพิ่มอุณหภูมิจาก 300 เป็น 350 องศาเซลเซียส เนื่องจากการสลายตัวของน้ำมันดิบชีวภาพเป็นแก๊ส เมื่อทำการเพิ่มความดันไนโตรเจนเริ่มต้นจาก 10 เป็น 20 บาร์ ร้อยละผลได้ของน้ำมันดิบชีวภาพมีค่าเพิ่มขึ้น ส่วนผลของความเร็วรอบใบกวนพบว่าร้อยละผลได้ของน้ำมันดิบชีวภาพจะเพิ่มขึ้นเล็กน้อยเมื่อเพิ่มความเร็วรอบใบกวนจาก 300 เป็น 400 รอบต่อนาที แต่จะลดลงเมื่อความเร็วรอบใบกวนเป็น 500 รอบต่อนาที ในกรณีที่ใช้ตัวทำละลายร่วมระหว่างเอทานอลและน้ำพบว่าที่ความเข้มข้นของเอทานอลร้อยละ 25 โดยปริมาตร และความดันไนโตรเจนเริ่มต้นจาก 20 บาร์จะให้ร้อยละผลได้ของน้ำมันดิบชีวภาพสูงสุดคือร้อยละ 52.76 โดยน้ำหนัก และสูงกว่ากรณีที่ใช้ตัวทำละลายเดี่ยวในภาวะการดำเนินการเดียวกัน ชี้ให้เห็นถึงผลที่เสริมกันของตัวทำละลายระหว่างเอทานอลและน้ำในการเพิ่มร้อยละผลได้ของน้ำมันดิบชีวภาพและลดร้อยละผลได้ของของแข็งลง ค่าความร้อนของผลิตภัณฑ์น้ำมันดิบชีวภาพจากการใช้ตัวทำละลายร่วมจะให้ค่าประมาณ 27 เมกะจูลต่อกิโลกรัม จากผลของ GC-MS พบว่าหญ้าเนเปียร์ประกอบไปด้วยสารประกอบฟีนอลเป็นองค์ประกอบหลัก ในขณะที่สารประกอบจำพวกเอสเทอร์และคีโตนจะเพิ่มขึ้นเมื่อเพิ่มความเข้มข้นของเอทานอลจากร้อยละ 0 เป็น 100 โดยปริมาตร