ผลของโครงสร้างทางเคมีของชีวมวลต่อดีออกซิจิเนชันเชิงเร่งปฏิกิริยาของน้ำมันชีวภาพ

Abstract

เนื่องจากประเทศไทยเป็นประเทศเกษตรกรรมจึงมีชีวมวลเป็นของเหลือทิ้งจานวนมากระหว่าง และ/หรือภายหลังการเก็บเกี่ยว เมื่อนาชีวมวลเหล่านี้มาผลิตน้ำมันชีวภาพด้วยกระบวนการไพโรไลซิส พบว่าสารประกอบออกซิเจนที่อยู่ในน้ามันชีวภาพส่งผลให้น้ามันชีวภาพมีสมบัติที่ไม่พึงประสงค์ ดังนั้นจึงจาเป็นต้องกาจัดสารประกอบออกซิเจนออกจากน้ามันชีวภาพเพื่อปรับปรุงคุณภาพ อย่างไรก็ตามความเป็นไปได้ในการกาจัดสารประกอบออกซิเจนออกจากน้ามันชีวภาพขึ้นกับโอลิโกเมอร์ซึ่งได้มาจากเซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส และลิกนิน โอลิโกเมอร์ที่ได้จากลิกนินซึ่งมีประมาณร้อยละ 13.5 – 27.7 โดยน้าหนักของน้ามันชีวภาพ มีส่วนเกี่ยวข้องอย่างมากกับความไม่มีเสถียรภาพ และการเพิ่มขึ้นของความหนืดของน้ามันชีวภาพขณะเก็บเป็นระยะเวลานาน งานวิจัยนี้จึงมุ่งศึกษาผลของโครงสร้างทางเคมี ได้แก่ เซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส และลิกนินในชีวมวล 4 ชนิด ได้แก่ ฟางข้าว ต้นกระถินยักษ์ แกลบ และกะลาปาล์ม ต่อการไฮโดรดีออกซิจิเนชันเชิงเร่งปฏิกิริยา จากผลการทดลองพบว่าการไพโรไลซิสชีวมวลที่ 400 องศาเซลเซียส ความเร็วรอบการหมุนสกรูของเครื่องไพโรไลซิสแบบต่อเนื่องที่อัตรา 20 รอบต่อนาทีให้ร้อยละผลได้ของน้ามันชีวภาพมากที่สุด (ร้อยละ 32.5) และมีปริมาณเพิ่มขึ้นตามปริมาณลิกนินที่เพิ่มขึ้นในชีวมวลที่ป้อนเข้า งานวิจัยนี้ใช้โลหะนิกเกิลบนตัวรองรับซิลิกาเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสาหรับไฮโดรดีออกซิจิเนชันเพื่อลดออกซิเจนในน้ามันชีวภาพซึ่งเตรียมด้วยวิธีโซล-เจลร่วมกับวิธีการเคลือบฝัง พบว่าอุณหภูมิที่ใช้กระตุ้นตัวเร่งปฏิกิริยาคือ 340 องศาเซลเซียส การลดออกซิเจนในน้ามันชีวภาพ พบว่าที่ 380 องศาเซลเซียส ความดันแก๊สไฮโดรเจนเริ่มต้น 5 บาร์ ปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยาร้อยละ 10 โดยมวล เวลา 3 ชั่วโมง ให้ร้อยละไฮโดรดีออกซิจิเนชันสูงที่สุด (ร้อยละ 95.3) และร้อยละไฮโดรดีออกซิจิเนชันลดลงตามปริมาณลิกนินที่เพิ่มขึ้น เมื่อนาน้ามันชีวภาพที่ผ่านการลดออกซิเจนไปวิเคราะห์องค์ประกอบด้วยเครื่องแก๊สโครมาโทกราฟแมสสเปกโทรมิเตอร์ พบว่าสารประกอบออกซิเจนในน้ามันชีวภาพส่วนใหญ่ถูกเปลี่ยนเป็นฟีนอล และอนุพันธ์ของฟีนอล