โครงการพฒั นาพลงั งานแก๊สชีวภาพ เช่น ไบโอดเี ซล เอทานอลThe project of digester gas development such as Biodiesel, Ethanolนายยธนวชิ ช์ ผลดวงแก้ว รหสั นิสิต 59411135นายนาฏพจน์ บุญยงค์ รหสั นิสิต 59411364นายใบเงิน แพรขาว รหัสนิสิต 59411470นางสาวปวณี ์สุดา สุขบัว รหสั นิสิต 59411593นางสาวพจพี ชั ร ช้างน้อย รหัสนิสิต 59411739นางสาวพมิ พ์ชนก รายะรุจิ รหัสนิสิต 59411890นางสาวภัทรวดี แสงกล้า รหสั นิสิต 59411982นางสาวภัทราพร มหี อม รหสั นิสิต 59411999นายภาณวุ ฒั น์ ไฝขนั รหัสนิสิต 59412033นางสาวมลั ลกิ า สิงห์ปรีชา รหสั นิสิต 59412095โครงงานนีเ้ ป็ นส่วนหน่ึงของการศึกษารายวชิ าสารสนเทศศาสตร์ เพอ่ื การศึกษาค้นคว้า (001221) มหาวทิ ยาลยั นเรศวร ปี การศึกษา 2560
ชื่อเรื่อง โครงการพฒั นาพลงั งานแกส๊ ชีวภาพ เช่น ไบโอดีเซล เอทานอลผู้ศึกษาค้นคว้า ธนวชิ ช์ ผลดวงแกว้ และคณะมหาวทิ ยาลยั มหาวทิ ยาลยั นเรศวรปี การศึกษา 2560………………………………………………………………………………… บทคดั ย่อ การพฒั นาพลงั งานชีวภาพและพลงั งานชีวมวลของประเทศไทยเกิดข้ึนในช่วงสามสิบปี มาน้ี เร่ิมตน้ โดยการสนบั สนุนจากองคก์ าร GTZ (Gesellschaft fur Technische Zusammenarbeit)ประเทศเยอรมนี โดยการจดั ต้งั โครงการกา๊ ซชีวภาพไทย-เยอรมนั ข้ึน ความกา้ วหนา้ ของพลงั งานชีวภาพและพลงั ชีวมวลส่วนหน่ึงมาจากการที่พลงั งานดงั กล่าว คือหน่ึงในความสนพระราชหฤทยัของพระบาทสมเดจ็ พระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดช โดยทรงมีพระราชดาริถึงจุดแขง็ ของวตั ถุดิบท่ีมีในประเทศท่ีเป็นโอกาสใหก้ บั การพฒั นาพลงั งานทดแทนประเภทน้ีต้งั แต่เมื่อประมาณส่ีสิบปีก่อน ในยคุ ท่ีน้ามนั ดิบมีราคาแพง รวมท้งั ไดท้ รงเริ่มตน้ ศึกษาวจิ ยั ในโครงการส่วนพระองคส์ วนจิตรลดา ในปี พ.ศ. 2528 ทาใหป้ ตท.และภาครัฐรับสนองพระราชดาริโดยเร่ิมกาหนดยทุ ธศาสตร์การพฒั นาและส่งเสริมการใชไ้ บโอดีเซลและแกซ๊ โซฮอล์ รวมท้งั ก่อต้งั โครงการพลงั งานชีวมวลข้ึนในชุมชนหลายแห่ง นอกจากมุ่งเนน้ ไปท่ีการผลิตน้ามนั เช้ือเพลิงแลว้ ปัจจุบนั โครงการพฒั นาพลงั งานชีวภาพและพลงั งานชีวมวลแนวทางหน่ึงท่ีภาครัฐเล็งเห็นศกั ยภาพและร่วมผลกั ดนั ส่งเสริมคือการใชก้ ากของเหลือในโรงงานอุตสาหกรรมการเกษตรเป็นเช้ือเพลิงในระบบการผลิตไฟฟ้ าและความร้อนร่วมกนั จากรายงานของบริษทั ที่ปรึกษาท่ีเสนอต่อคณะกรรมการนโยบายพลงั งานแห่งชาติ การใช้กากของเหลือผลิตไฟฟ้ ามีศกั ยภาพสูงถึง 3,000 เมกะวตั ต์ ส่วนการหมกั กา๊ ซชีวภาพ ถึงแมจ้ ะยงั มีศกั ยภาพนอ้ ยกวา่ การเผาไหมเ้ ช้ือเพลิงชีวมวลโดยตรง แต่กเ็ ป็นแนวทางในการพฒั นาสิ่งแวดลอ้ มของทอ้ งถ่ินที่มีประสิทธิภาพที่สุด โดยเฉพาะในการกาจดั มูลสัตวแ์ ละน้าเสียจากฟาร์มเล้ียงสตั วอ์ นัเป็นปัญหาท่ีสาคญั ของหลายพ้นื ที่ จึงเหมาะสมท่ีจะพฒั นาเป็นพลงั งานทางเลือก โดยเฉพาะใหก้ บัชุมชนในภาคการเกษตร ก
Title The project of digester gas development such as Biodiesel, EthanolAuthor Mr.Thanawit Phonduangkaew and othersUniversity Naresuan Universityacademic year 2560………………………………………………………………………………… ABSTRACT Thailand's bio-energy and biomass development have been in place for the last thirtyyears. Initially supported by GTZ (Gesellschaft fur Technische Zusammenarbeit), Germany. Byestablishing the Thai-German biogas project, the progress of bio-energy and biomass is partly dueto the energy. It is one of the heart of His Majesty King Bhumibol Adulyadej. He has beenworking on the strengths of raw materials in the country that have provided opportunities for thedevelopment of this type of renewable energy since about forty years ago. In an era where crudeoil is expensive. He also started his research on the Chitralada Gardens project in 1985. Heinitiated the development and promotion of bio-diesel and gasohol. Hall It also establishedbiomass projects in many communities. In addition, focusing on fuel production, one of the potential energy and biomass projectsin the government sector is the use of residues in agro-industries as fuel for power generation.And heat together. According to an advisory firm's report to the National Energy Policy CouncilThe use of residues of electricity has a potential up to 3,000 megawatts of biogas. Even lesspotential for direct combustion of biomass fuels. But it is the most effective way to develop thelocal environment. Particularly in the removal of manure and wastewater from animal farms, theproblem of many areas. It is appropriate to develop alternative energy. Especially for theagricultural community. ข
กติ ตกิ รรมประกาศ โครงงานเล่มน้ี สาเร็จลงไดด้ ว้ ยความกรุณาอยา่ งยงิ่ จาก รศ.ดร.สุชาติ แยม้ เม่นผ้อู านวยการสานกั หอสมุดมหาวทิ ยาลยั นเรศวร อาจารยผ์ สู้ อน และผชู้ ่วยสอนประจาวชิ าทุกท่านท่ีไดใ้ หค้ าแนะนาปรึกษา ตลอดจนตรวจแกไ้ ขขอ้ บกพร่องต่าง ๆ ดว้ ยความเอาใจใส่เป็นอยา่ งยง่ิ จนการศึกษาคน้ ควา้ สาเร็จสมบูรณ์ได้ คณะผูจ้ ดั ทาขอกราบขอบพระคุณเป็นอยา่ งสูงไว้ ณ ท่ีน้ี ขอขอบพระคุณ เจา้ หนา้ ท่ีสานกั งานหอสมุดมหาวทิ ยาลยั นเรศวร ขอ้ มูลจากหนงั สือ และเวบ็ ไซตต์ ่างๆท่ีนาขอ้ มลู มาอา้ งอิง จนทาใหก้ ารศึกษาคน้ ควา้ คร้ังน้ีสมบรู ณ์ และมีคุณคา่ คุณค่าและประโยชนอ์ นั พึงมีจากการศึกษาคน้ ควา้ เล่มน้ี คณะผจู้ ดั ทาขออุทิศแด่ผมู้ ีพระคุณทุกๆ ท่าน คณะผจู้ ดั ทา ค
สารบัญเรื่อง หน้าบทคดั ยอ่ ภาษาไทย…………………………………………………………………………... กบทคดั ยอ่ องั กฤษ……………………………………………………………………………... ขกิตติกรรมประกาศ…………………………………………………………………………... คสารบญั ……………………………………………………………………………………... งสารบญั ตาราง………………………………………………………………………………... ฉสารบญั ภาพ………………………………………………...………………………………... ชบทท่ี 1 บทนา………………………………………………………………………………... 1 1.1 ความเป็นมาของการพฒั นาพลงั งานแกส๊ ชีวภาพ……….…................................... 1บทท่ี 2 ขอ้ มลู โครงการ......…………………………………………………………………... 10 10 2.1 ความหมายพลงั งานแกส๊ ชีวภาพ............................................................................. 10 11 2.2 ความสาคญั พลงั งานแกส๊ ชีวภาพ.................................................................... 13 15 2.3 ชีวมวล พลงั งานทดแทนจากธรรมชาติ…..………………................................... 2.4 ความรู้พ้นื ฐานเกี่ยวกบั เช้ือเพลิงพืช…..…………........................................... 2.5 ตวั อยา่ งของเช้ือเพลิงชีวมวล….………….......................................................บทที่ 3 วธิ ีการดาเนินโครงการ……………………………………………………………... 18 3.1 ข้นั ตอนดาเนินและการผลิต……....…………....................................................... 18 20 3.2 วตั ถุดิบและเทคโนโลยกี ารผลิตของตวั อยา่ งเช้ือเพลิงชีวมวล....................บทท่ี 4 ประโยชนข์ องโครงการ……………………………………………………………... 43 4.1 ขอ้ ดีและขอ้ เสียของพลงั งานชีวภาพและพลงั งานชีวมวล....................................... 43 43 4.2 ประโยชนข์ องตวั อยา่ งเช้ือเพลิงชีวมวล…......................................................ง
สารบัญ (ต่อ)เร่ือง หน้าบทที่ 5 สรุป..............................……………………………………………………………... 47บรรณานุกรม........................................................................................................................... 55ภาคผนวก................................................................................................................................. 57ประวตั ิผวู้ จิ ยั …………………………………………………………..................................... 61 จ
สารบญั ตารางตาราง หนา้ 1 เปรียบเทียบปริมาณของเอทานอลท่ีผลิตไดจ้ ากวตั ถุดิบชนิดตา่ งๆ………….......….. 21 2 คุณสมบตั ิและคา่ ความร้อนของน้ามนั พืชชนิดตา่ งๆเปรียบเทียบกบั น้ามนั ดีเซล....... 39 ฉ
สารบัญภาพภาพ หน้า1.1 พระบรมฉายาลกั ษณ์พระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดช……… 11.2 โรงงานแอลกอฮอล์.............................................................................................. 21.3 วตั ถุดิบที่ใชใ้ นการผลิต........................................................................................ 31.4 โรงงานผลิต......................................................................................................... 41.5 สมเดจ็ พระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี เสดจ็ พระราชดาเนินทรงเปิ ดอาคารโครงการคน้ ควา้ น้ามนั เช้ือเพลิงและเริ่มผลิตเอทานอลจากออ้ ย.......... 51.6 ปั๊มน้ามนั .............................................................................................................. 61.7 เบนซิน 91 ผสม แอลกอฮอลบ์ ริสุทธ์ิ 99.53 จะไดเ้ ป็นแก๊สโซฮอล.์ .................. 72.1 หวั มนั สาปะหลงั .................................................................................................. 112.2 ตวั อยา่ งผลิตภณั ฑจ์ ากปาลม์ น้ามนั ....................................................................... 122.3 น้ามนั เช้ือเพลิงรถยนต.์ ........................................................... ............................. 132.4 น้ามนั เช้ือเพลิงรถมอเตอร์ไซต์ ........................................................................... 142.5 มนั สาปะหลงั ขา้ วโพด และขา้ ว เป็นพชื ใหแ้ ป้ งและน้าตาล ซ่ึงผลิตเป็นเอทานอล............................................................ ................................................. 142.6 เอทานอลบริสุทธ์ิ............................................................ .................................... 153.1 กระบวนการผลิตพลงั งานชีวภาพ........................................................................ 183.2 กระบวนการผลิตพลงั งานชีวมวล........................................................................ 203.3 หวั มนั สาปะหลงั กากน้าตาล ออ้ ย...................................................................... 223.4 สดั ส่วนของการนามนั สาปะหลงั ของประเทศไทยไปใชป้ ระโยชน์……………. 233.5 การคดั แยกวตั ถุดิบก่อนเขา้ กระบวนการผลิต....................................................... 243.6 ออ้ ย............................................................ ......................................................... 243.7 พนั ธุ์ออ้ ยในแปลงวจิ ยั ของศูนยเ์ กษตรออ้ ยภาคกลาง .......................................... 253.8 ถงั เก็บกากน้าตาลและหมอ้ เค่ียวน้าตาลภายในโรงงาน 253.9 ข้นั ตอนการผลิตเอทานอล และเม่ือผสมกบั เบนซินจะไดแ้ กส๊ โซฮอล์................ 273.10 เตรียมวตั ถุดิบ หวั มนั สาปะหลงั สดแยกเหงา้ ปลอกเปลือก เขา้ เคร่ืองบด ตม้ มนัสาปะหลงั ท่ีบดละเอียด........................................................................................ 283.11 ถ่ายเช้ือยสี ตใ์ นสารอาหารและนาไปใส่ลงในถงั เตรียม........................................ 29ช
สารบัญภาพ (ต่อ)ภาพ หน้า3.12 วเิ คราะห์ตวั อยา่ งน้าหมกั และถงั เตรียมหวั เช้ือ...................................................... 293.13 สมการเคมีแสดงกระบวนการผลิตเอทานอลจากวตั ถุดิบประเภทแป้ งและ น้าตาล.................................................................................................................. 303.14 เคร่ืองแก๊สโครมาโตกราฟี หอกลน่ั ที่ใชผ้ ลิตเอทานอล และหอกลนั่ ท่ีใชผ้ ลิต เอทานอลไร้น้า..................................................................................................... 313.15 กรรมวธิ ีการผลิตเอทานอลจากมนั สาปะหลงั ....................................................... 333.1 โรงงานตน้ แบบผลิตเอทานอลจากวตั ถุดิบการเกษตรท่ีสถาบนั วจิ ยั วทิ ยาศาสตร์ และเทคโนโลยแี ห่งประเทศไทย.......................................................................... 343.17 เมล็ดสบู่ดา....................................................... ................................................... 353.18 ถว่ั เหลืองและถว่ั ลิสง ........................................................................................... 363.19 ตน้ เรพ ผลปาลม์ น้ามนั น้ามนั ปาลม์ ดิบ และน้ามนั มะพร้าวดิบ......................... 373.20 การวจิ ยั การผลิตไบโอดีเซล................................................................................. 383.21 การวจิ ยั การผลิตไบโอดีเซล................................................................................. 383.22 กระบวนการผลิตไบโอดีเซล............................................................................... 403.23 หลกั การผลิตไบโอดีเซล โดยใชน้ ้ามนั พืชหรือน้ามนั สตั วผ์ สมกบั เมทานอล หรือ เอทานอลจะไดเ้ มทิลเอสเตอร์หรืเอทิลเอสเตอร์ ซ่ึงก็คือไบโอดีเซล และ ได้ กลีเซอรอลเป็นผลพลอยได.้ ........................................................................... 413.24 ปฏิกิริยาทางเคมีชนิด transesterification ของไตรกลีเซอไรดแ์ ละเมทานอล จะ ทาใหไ้ ดส้ ารเมทิลเอสเตอร์ซ่ึงเป็นเช้ือเพลิงไบโอดีเซลท่ีตอ้ งการ และได้ กลีเซอรอลเป็ นผลพลอยได.้ ................................................................................. 414.1 การทดสอบเครื่องยนตใ์ ชไ้ บโอดีเซลที่กรมอทู่ หารเรือที่..................................... 454.2 การทดสอบสมรรถนะของเครื่องยนตท์ ี่ใชไ้ บโอดีเซล......................................... 455.1 โรงไฟฟ้ าพลงั งานชีวภาพ บริษทั เศรษฐีสุพรรณ ไบโอกรีน เพาเวอร์ จากดั ท่ีต้งั : ต.ตล่ิงชนั อ.เมืองสุพรรณบุรี จ.สุพรรณบุุรี กาลงั การผลิต: 2 เมกะวตั ต.์ ..... 485.2 โรงไฟฟ้ าพลงั งานชีวภาพ บริษทั อรัญ เพาเวอร์ จากดั ท่ีต้งั : ต.วงั ลึก อ.สามชุก จ. สุพรรณบุุร์ี กาลงั การผลิต: 4 เมกะวตั ต.์ ........................................................... 48 ซ
สารบญั ภาพ (ต่อ)ภาพ หน้า5.3 โรงไฟฟ้ าพลงั งานชีวมวล บริษทั เวลล์ โคราช เอน็ เนอร์ยี จากดั ท่ีต้งั : ต.เมือง ไผ่ อ.หนองกี่ จ.บุรีรัมย์ กาลงั การผลิต: 8 เมกะวตั ต…์ ……………..................... 495.4 กระบวนการผลิตพลงั งานชีวภาพ...………………............................................. 495.5 กระบวนการผลิตพลงั งานชีวมวล...………………............................................. 505.6 กระบวนการผลิตเอทานอล...………………....................................................... 525.7 เกร็ดความรู้...………………............................................. ...………………...... 53 6 ประชุมงาน...………………............................................. ...………………...... 58 7 สืบคน้ ขอ้ มลู ในหอสมุด...………………..................................................…...... 58 8 สืบคน้ ขอ้ มูลในเวบ็ ไซต.์ ..………………............................ .………………...... 59 9 จดั ทารูปเล่ม...………………............................................ ...………………...... 5910 จดั ทาส่ือ...……………….................................................. ...………………...... 6011 สรุปผลการดาเนินงาน...………………............................ ...………………...... 6012 ธนวชิ ช์ ผลดวงแกว้ ...………………................................ ...………………...... 6213 นาฏพจน์ บุญยงค.์ ..………………................................... ...………………...... 6314 ใบเงิน แพรขาว...………………...................................... ...………………...... 6415 ปวณี ์สุดา สุขบวั ...………………...................................... ...………………...... 6516 พจีพชั ร ชา้ งนอ้ ย...……………….................................... ...………………...... 6617 พมิ พช์ นก รายะรุจิ...………………................................... ...………………...... 6718 ภทั รวดี แสงกลา้ ...………………..................................... ...………………...... 6819 ภทั ราพร มีหอม...………………...................................... ...………………...... 6920 ภาณุวฒั น์ ไฝขนั ...……………….........................................………………...... 7021 มลั ลิกา สิงห์ปรีชา...………………............................................. ...…………... 71 ฌ
1 บทที่ 1 บทนา1.1 ความเป็ นมาของการพฒั นาพลงั งานแก๊สชีวภาพภาพท่ี 1.1 พระบรมฉายาลกั ษณ์พระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดช ท่ีมา http://www.eppo.go.th/royal/m1700_0020.html “...ท่านกเ็ สียเวลามามาก เสียนา้ มนั รถยนต์ซ่ึงแพง เรากเ็ สียนา้ มนั รถยนต์ท่ีแล่นมา อุตส่าห์ใช้รถคันเลก็ ๆ ไม่ให้เปลืองนา้ มนั แล้วกไ็ ม่ใช่รถโบราณเป็นรถสมยั ใหม่ กินนา้ มนั น้อยหน่อย แต่นา้ มนั สมยั ใหม่มนั แพง ไม่รู้ทาไมมนั แพง สมยั นีอ้ ะไร ๆ ก็ แพงขึน้ ทุกที จะให้นา้ มนั ถกู ลงมากล็ าบาก นอกจากหาวิธีทานา้ มนั ท่ีราคาถกู ซ่ึง กระทาได้เหมือนกันคือแทนท่ีจะใช้นา้ มนั ออกเทน 95 ใช้นา้ มนั 91 แล้วกเ็ ติม แอลกอฮอล์เข้าไปนิดกไ็ ด้ 95 กม็ ีวิธีทาได้...วนั ก่อนนีม้ ีคนเขาแล่นรถจากกรุงเทพฯ ไปหัวหิน รถเลก็ ว่ิง 150 กิโลเมตรต่อชั่วโมงใช้นา้ มนั ของสวนจิตรฯ กใ็ ช้ได้ คือ ทดลองวิ่งดู ว่ิงได้ เคร่ืองกไ็ ม่เสีย แล้วกว็ ่ิงได้เร็ว กินนา้ มนั ไม่มากกว่าเดิม และทา ให้ตรงข้าม คือ เครื่องสะอาด ไม่มีมลพิษ แก๊สโซฮอลล์น่ีทามา 10 ปี แล้ว กใ็ ช้ได้... ใช้สิ่งของท่ีทาในเมืองไทย ทาในประเทศเอง แล้วพอทาได้ดี มีมาก อ้อยท่ีปลูกท่ี ต่าง ๆ เขาบ่นว่ามีมากเกินไป ขายไม่ได้ ราคาตก เรากไ็ ปซื้อในราคาที่พอสมควร มา ทาแอลกอฮอล์ ผ้ทู ี่ปลูกอ้อยกไ็ ด้เงิน ผ้ทู ่ีทาแอลกอฮอล์กไ็ ด้เงิน...”
2 พระราชดารัสในพระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภมู ิพลอดุลยเดชพระราชทานแก่คณะบุคคลตา่ ง ๆที่เขา้ เฝ้ าฯ ถวายพระพรชยั มงคล เนื่องในวโรกาสวนั เฉลิมพระชนมพรรษาเม่ือวนั ที่ 4ธนั วาคม พ.ศ. 2543 ณ ศาลาดุสิดาลยั สวนจิตรลดา พระราชวงั ดุสิต 1.1.1 พระราชกรณยี กจิ ในพระบาทสมเดจ็ พระปรมนิ ทรมหาภูมพิ ลอดุลยเดช การพฒั นาพลงั งานทดแทน แก๊สโซฮอลล์ ดีโซฮอลล์ และนา้ มนั ปาล์มบริสุทธ์ิ สาหรับประเทศไทย นบั วา่ เราโชคดียง่ิ ท่ีไดเ้ กิดมาและอาศยั อยใู่ ตร้ ่มพระบรมโพธิสมภารในพระบาทสมเดจ็ พระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดช ผเู้ ปี่ ยมดว้ ยพระเมตตาและทรงพระปรีชาสามารถในทุกดา้ น แนวพระราชดาริในพระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภมู ิพลอดุลยเดช ดา้ นการพฒั นาพลงั งานทดแทน เริ่มข้ึนเมื่อกวา่ 20 ปี ที่ผา่ นมา ซ่ึงในขณะน้นั เกิดปัญหาน้ามนั ดิบในตลาดโลกมีราคาสูงข้ึนมาก หลายประเทศจึงพยายามหาทางออก โดยจดั เตรียมสารองเช้ือเพลิงไวใ้ ชใ้ นอนาคตพร้อมท้งั ศึกษาหาวธิ ีการนาเช้ือเพลิงอื่น ๆ มาใชท้ ดแทนน้ามนั ดว้ ย สาหรับประเทศไทย นบั วา่ เราโชคดีอยา่ งยง่ิ ท่ีไดเ้ กิดมา และอาศยั อยใู่ ตร้ ่มพระบรมโพธิสมภารในพระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดช ผเู้ ป่ี ยมดว้ ยพระเมตตาและพระปรีชาสามารถในทุกดา้ น ในดา้ นพลงั งานน้นั ในปี พ.ศ. 2522 พระองคท์ รงมีพะราชดาริใหโ้ ครงการส่วนพระองค์สวนจิตรลดาทดลองผลิตแก๊สชีวภาพจากมลู โคนม โดยนาเศษพชื หรือมูลสตั วม์ าหมกั ในถงั หรือบ่อในสภาพที่ขาดอากาศในช่วงระยะเวลาหน่ึง ก็จะเกิดแก๊สหลายชนิดผสมกนั โดยกวา่ ร้อยละ 50โดยปริมาตรจะเป็นแก๊สมีเทนซ่ึงมีคุณสมบตั ิจุดติดไฟได้ มีน้าหนกั เบากวา่ อากาศ และไมม่ ีกล่ินส่วนแกส๊ ที่เหลือประกอบดว้ ยแกส๊ คาร์บอนไดออกไซด์ แกส๊ ไข่เน่า และแก๊สอื่น ๆ อีกหลายชนิดสามารถนามาใชเ้ ป็นเช้ือเพลิงได้ เป็นการสร้างประโยชน์จากวสั ดุเหลือใช้ และยงั ไดแ้ หล่งพลงั งานใหม่ทดแทนน้ามนั เช้ือเพลิงอีกดว้ ย ภาพที่ 1.2 โรงงานแอลกอฮอล์ ที่มา http://www.eppo.go.th/royal/m1700_0020.html
3 1.1.2 แนวพระราชดาริเกย่ี วกบั พลงั งานทดแทน นา้ มันแก๊สโซฮอลล์ น้ามนั แกส๊ โซฮอลล์ หมายถึง น้ามนั เช้ือเพลิงท่ีไดจ้ ากการผสมแอลกอฮอลแ์ ละน้ามนัเบนซิน งานทดลองผลิตภณั ฑเ์ ช้ือเพลิงเร่ิมข้ึนเม่ือปี พ.ศ. 2528 เมื่อพระบาทสมเดจ็ พระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดช พระราชดาเนินตรวจเยยี่ มโครงการส่วนพระองค์ สวนจิตรลดา และมีพระราชดารัสใหศ้ ึกษาตน้ ทุนการผลิตแอลกอฮอล์ (เอทิลแอลกอฮอลห์ รือเอทานอล) จากออ้ ย เพราะในอนาคตอาจเกิดภาวะน้ามนั ขาดแคลนหรือราคาออ้ ยตกต่า การนาออ้ ยมาแปรรูปเป็นเอทานอลเพอื่ ใช้เป็นพลงั งานทดแทน จึงเป็นแนวทางหน่ึงที่จะแกป้ ัญหาน้ีได้ พระบาทสมเดจ็ พระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดช ไดพ้ ระราชทานเงินทุนวจิ ยั ใชใ้ นการดาเนินงาน 925,500 บาท เพอื่ ใชใ้ นการจดั สร้างอาคารและอุปกรณ์ต่าง ๆ ในข้นั ตน้ ภาพที่ 1.3 วตั ถุดิบที่ใชใ้ นการผลิต ท่ีมา http://www.eppo.go.th/royal/m1700_0020.html วนั ท่ี 9 พฤษภาคม พ.ศ. 2529 พระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดช พร้อมดว้ ยสมเดจ็ พระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี เสด็จพระราชดาเนินทรงเปิ ดอาคารโครงการคน้ ควา้ น้ามนั เช้ือเพลิงและเริ่มผลิตเอทานอลจากออ้ ย แตต่ น้ ทุนการผลิตยงั คงสูงอยมู่ าก ในปี พ.ศ. 2533 จงั ไดม้ ีการปรับปรุงและพฒั นามาอยา่ งตอ่ เน่ือง โดยไดร้ ับการสนบั สนุนจากบริษทั สุราทิพยจ์ ากดั มีการปรับปรุงหอกลน่ั เอทานอลใหส้ ามารถกลน่ั เอทานอลท่ีมีความบริสุทธ์ิร้อยละ 95 ไดใ้ นอตั รา 5 ลิตรตอ่ ชวั่ โมง วสั ดุที่ใชห้ มกั คือ กากน้าตาล ซ่ึงบริษทั สุราทิพย์จากดั นอ้ มถวายฯ ถวาย
4 ภาพท่ี 1.4 โรงงานผลิต ท่ีมา http://www.eppo.go.th/royal/m1700_0020.html ในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2537 โครงการส่วนพระองคส์ วนจิตรลดา ร่วมกบั บริษทั สุราทิพย์จากดั ไดข้ ยายกาลงั การผลิตเอทานอลเพ่ือใหม้ ีปริมาณเพยี งพอผสมกบั น้ามนั เบนซิน ในอตั ราส่วนเอทานอลตอ่ เบนซินเท่ากบั 1 : 4 เช้ือเพลิงผสมท่ีไดเ้ รียกวา่ น้ามนั แก๊สโซฮอลล์ น้ามนั แก๊สโซฮอลลท์ ี่ผลิตไดน้ ้นั ถูกนาไปใชเ้ ป็นน้ามนั เช้ือเพลิงสาหรับรถยนตท์ ุกคนั ของโครงการฯ ที่ใชน้ ้ามนั เบน โครงการน้ีเป็นส่วนหน่ึงในโครงการเฉลิมพระเกียรติเน่ืองในมหามงคลวโรกาสเสด็จเถลิงถวลั ยราชสมบตั ิ 50 ปี ของสานกั พระราชวงั วนั ท่ี 10 พฤษภาคม พ.ศ. 2538 สมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกมุ ารี เสดจ็พระราชดาเนินทรงเปิ ดโรงงานผลิตเอทานอลเป็นเช้ือเพลิงที่บริษทั สุราทิพย์ จากดั (ปัจจุบนั คือกลุ่มบริษทั 43) นอ้ มเกลา้ ฯ ถวายและดาเนินการกลนั่ ตลอดมาจนถึงปัจจุบนั กาลงั การผลิตหอกลนั่25 ลิตรตอ่ ชวั่ โมง คิดเป็นตน้ ทุนการผลิตแบบธุรกิจทว่ั ไป 32 บาทตอ่ ลิตร ถา้ คิดตน้ ทุนการผลิตแบบยกเวน้ ตน้ ทุนคงท่ีราคา 12 บาทต่อลิตร (ทาการผลิต 4 คร้ังตอ่ เดือน) ไดเ้ อทานอลประมาณ 900 ลิตรตอ่ การกลนั่ 1 คร้ัง ใชก้ ากน้าตาลความหวานร้อยละ 49 โดยน้าหนกั คร้ังละ 3,640 กิโลกรัม น้ากากส่า (น้าเสียจากหอกลน่ั ) ส่วนหน่ึงจะใช่รดกองป๋ ุยหมกั ที่โรงงานผลิตป๋ ุยอินทรียข์ องโครงการส่วนพระองคส์ วนจิตรลดา
5 ภาพที่ 1.5 สมเดจ็ พระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี เสดจ็ พระราชดาเนินทรงเปิ ดอาคาร โครงการคน้ ควา้ น้ามนั เช้ือเพลิงและเริ่มผลิตเอทานอลจากออ้ ย ท่ีมา http://www.eppo.go.th/royal/m1700_0020.html วนั ท่ี 16 พฤษภาคม พ.ศ. 2539 การปิ โตเลียมแห่งประเทศไทยไดน้ อ้ มเกลา้ ฯ ถวายสถานีบริการแก๊โซฮอลล์ เพอ่ื ใหค้ วามสะดวกกบั รถยนตท์ ่ีใชแ้ กสโซฮอลลใ์ นโครงการส่วนพระองค์ สวนจิตรลดา และสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี เสดจ็ พระราชดาเนินทรงเปิ ดสถานีบริการแกโ๊ ซฮอลลด์ งั กล่าว วนั ท่ี 9 พฤษภาคม พ.ศ. 2540 โครงการส่วนพระองค์ สวนจิตรลดา ร่วมกบั การปิ โตเลียมแห่งประเทศไทยปรับปรุงคุณภาพของเอทานอลท่ีใชเ้ ติมรถยนต์ โดยใหโ้ ครงการฯ ส่งเอทานอลที่มีความบริสุทธ์ิร้อยละ 95 โดยปริมาตร ไปกลน่ั ซ้าเป็นเอานอลที่มีความบริสุทธ์ิถึงร้อยละ 99.5 โดยปริมาตร ที่สถาบนั วจิ ยั วทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยแี ห่งประเทศไทย แลว้ นากลบั มาผสมกบั เบนซินไร้สารตะกวั่ ออกเทน 91 เป็นแก๊สโซฮอลลเ์ ติมใหก้ บั รถยนตข์ องโครงการส่วนพระองคฯ์ ในวนัเดียวกนั น้ีการปิ โตเลียมแห่งประเทศไยไดน้ อ้ งเกลา้ ฯ ถวายรถยนตป์ ิ คอพั ขนาด 2,000 ซีซี สาหรับใช้ในกิจการแกส๊ โซฮอลลจ์ านวน 2 คนั เนื่องจากในการนาเอทานอลมาใชเ้ ป็นส่วนผสมในน้ามนั เช้ือเพลิงน้นั จะตอ้ งใชเ้ อทานอลท่ีมีส่วนผสมของน้านอ้ ยที่สุด ซ่ึงโดยมาตรฐานสากลแลว้ ควรเป็นเอทานอลท่ีมีความบริสุทธ์ิระดบัร้อยละ 99.5 โดยปริมาตร ดงั น้นั ในปี พ.ศ. 2544 ภาคเอกชน 2 กลุ่มจึงไดน้ อ้ มเกลา้ ฯ ถวายเครื่องแยกน้าออกจากเอทานอล (dehydration unit) เครื่องแยกน้าดงั กล่าวสามารถทาใหเ้ อทานอลที่มีความบริสุทธ์ิร้อยละ 95 โดยปริมาตร กลายเป็นเอทานอลไร้น้าที่มีความบริสุทธ์ิสูงถึงร้อยละ 99.5ภาคเอกชนกลุ่มแรกดงั กล่าว ไดแ้ ก่ บริษทั โวลเกลบุช และบริษทั ยนู ิเวอร์แซล แอดซอร์บเบน้ ท์แอนด์ เคมีคลั ส์ จากดั นอ้ มเกลา้ ฯ ถวายเครื่องแยกน้าชนิดโมเลคูลาซีฟ (molecular sieve
6dehydration unit) และกลุ่มบริษทั อีซี เคมิคลั เทคโนโลยี (ประเทศไทย) จากดั นอ้ มเกลา้ ฯ ถวายเคร่ืองแยกน้าชนิดเมมเบรน (membrane dehydration unit) ต่อมาโครงการส่วนพระองคฯ์ ร่วมกบั การปิ โตเลียมแห่งประเทศไทย และสถาบนั วจิ ยัวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยแี ห่งประเทศไทย ดาเนินการปรับปรุงคุณภาพของเอทานอลท่ีใชเ้ ติมรถยนต์ โดยโครงการส่วนพระองคฯ์ ส่งเอทานอลที่มีความบริสุทธ์ิร้อยละ 95 ไปกลน่ั ซ้าเป็นเอทานอลท่ีมีความบริสุทธ์ิร้อยละ 99.5 ที่สถาบนั วจิ ยั วทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยแี ห่งประเทศไทยแลว้นากลบั มาผสมกบั น้ามนั เบนซินธรรมดาในอตั ราส่วน 1 : 9 ไดแ้ กส๊ โซฮอลลท์ ี่มีคา่ ออกเทนเทียบเทา่น้ามนั เบนซิน 95 เปิ ดจาหน่ายแก่ประชาชนท่ีสถานีบริการน้ามนั ปตท. สาขาสานกั งานใหญ่ ถนนวภิ าวดีรังสิต กรุงเทพฯ ซ่ึงไดร้ ับความนิยมเป็นอยา่ งดี ภาพท่ี 1.6 ปั๊มน้ามนั ท่ีมา http://www.eppo.go.th/royal/m1700_0020.html ปัจจุบนั โครงการส่วนพระองค์ สวนจิตรลดา ทาการผลิตแก๊สโซฮอลลต์ ามข้นั ตอนและสูตรการผสม และจา่ ยใหแ้ ก่รถยนตข์ องโครงการฯ ที่สถานีบริการเช้ือเพลิงภายในโครงการส่วนพระองคฯ์ ข้นั ตอนการผลิตแกส๊ โซฮอลล์ 1) นาเอทานอลท่ีมีความบริสุทธ์ิร้อยละ 99.5 โดยปริมาตร จานวน 200 ลิตร ใส่ลงในถงัผสม 2) เติมสารป้ องกนั การกดั กร่อน (corrosion inhibitor) ลงไป จานวน 30 กรัม 3) เติมน้ามนั เบนซิน 91 ลงไป จานวน 1,800 ลิตร เดินเครื่องสูบหมุนเยน เพอ่ื ใหน้ ้ามนั และส่วนผสมเขา้ กนั ใชเ้ วลาประมาน 30-60 นาที จะไดแ้ กส๊ โซฮอลลจ์ านวน 2,000 ลิตร
7 ภาพท่ี 1.7 เบนซิน 91 ผสม แอลกอฮอลบ์ ริสุทธ์ิ 99.53 จะไดเ้ ป็นแกส๊ โซฮอล์ ท่ีมา http://www.eppo.go.th/royal/m1700_0020.html 1. 1.3 แนวพระราชดาริเกย่ี วกบั พลงั งานทดแทนนา้ มนั ดโี ซฮอลล์ น้ามนั ดีโซฮอลล์ หมายถึง น้ามนั เช้ือเพลิงท่ีไดจ้ ากการผสมน้ามนั ดีเซล เอทานอล และสารที่จาเป็นสามารถนาไปใชเ้ ป็นเช้ือเพลิงใหก้ บั รถยนตเ์ ครื่องยนตด์ ีเซลได้ โครงการดีโซฮอลลท์ ี่โครงการส่วนพระองค์ สวนจิตรลดา ไดเ้ ริ่มข้ึนในปี พ.ศ. 2541 โดยการปิ โตเลียมแห่งประเทศไทยร่วมกบั โครงการส่วนพระองคฯ์ ทดลองผสมเอทานอลท่ีมีความบริสุทธ์ิร้อยละ 95 กบั น้ามนั ดีเซล และสารอิมลั ซิไฟเออร์ ในอตั ราส่วน 14 : 85 : 1 สามารถนาดีโซฮอลลน์ ้ีไปใชเ้ ป็นเช้ือเพลิงสาหรับรถยนตเ์ ครื่องยนตด์ ีเซล เช่น รถกระบะ รถแทรกเตอร์ของโครงการส่วนพระองคฯ์ ผลการทดลองพบวา่ สามารถใชเ้ ป็นเช้ือเพลิงไดด้ ีพอสมควรและสามารถลดควนั ดาไดป้ ริมาณร้อยละ 50อน่ึง สารอิมลั ซิไฟเออร์ คือ สารที่มีสมบตั ิทาใหแ้ อลกอฮอลก์ บั น้ามนั ดีเซลผสมเขา้ กนั โดยม่แยกช้นัซ่ึงประกอบดว้ ยสาร PEOPS และ SB 407 ข้นั ตอนการผลิตดีโซฮอลลท์ ี่โครงการส่วนพระองค์ สวนจิตรลดา โดยยอ่ มีดงั น้ี 1) นาน้ามนั ดีเซล จานวน 419 ลิตร ใส่ลงในถงั ผสมแลว้ เติมสารอิมลั ซิไฟเออร์ชนิดที่ 1 (SB407) จานวน 4.2 ลิตร เดินเคร่ืองสูบหมุนเวยี นเป็นเวลา 10 นาที 2) นาเอทานอลท่ีมีความบริสุทธ์ร้อยละ 95 โดยปริมาตร จานวน 67 ลิตร ใส่ลงในถงั ผสมเติมอิมลั ซิไฟเออร์ชนิดท่ี 2 (PEOPS) จานวน 4.3 กิโลกรัม เดินเครื่องสูบหมุนเวยี น เป็นเวลา 2ชว่ั โมง
8 1.1.4 แนวพระราชดาริเกย่ี วกบั พลงั งานทดแทน นา้ มันปาล์มบริสุทธ์ิ โครงการพฒั นาพลงั งานทดแทนโดยการศึกษาแนวทางการนาน้ามนั พชื โดยเฉพาะอยา่ งยงิ่น้ามนั ปาลม์ มาใชง้ านแทนน้ามนั ดีเซลเริ่มข้ึนเมื่อปี พ.ศ. 2528 พระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภมู ิพลอดุลยเดช ทรงมีพระราชดาริใหม้ หาวทิ ยาลยั สงขลานครินทร์ สร้างโรงงานสกดั น้ามนั ปาลม์ขนาดเล็กที่สหกรณ์นิคมอ่าวลึก จงั หวดั กระบ่ี และทรงพระกรุณาโปรดเกลา้ ฯ ใหส้ ร้างโรงงานสกดัน้ามนั ปาลม์ บริสุทธ์ิขนาดเล็ก กาลงั ผลิตวนั ละ 110 ลิตร ที่ศูนยก์ ารศึกษาการพฒั นาพกิ ลุ ทอง อนัเน่ืองมาจากพระราชดาริ จงั หวดั นราธิวาส การนาน้ามนั พชื มาใชเ้ ป็นน้ามนั เช้ือเพลิงทดแทนสาหรับเคร่ืองยนตด์ ีเซล กเ็ ป็นโครงการอนั เนื่องมาจากพระราชดาริอีกโครงการหน่ึง โดยในปี พ.ศ. 2543 ทรงมีพระราชกระแสรับส่ังให้กองงานส่วนพระองคด์ าเนินการวจิ ยั และพฒั นาใหด้ าเนินการทดลองนาน้ามนั ปาลม์ มาใชก้ บัเครื่องยนตด์ ีเซล เพราะวา่ ในช่วงเวลาท่ีมีผลผลิตปาลม์ มากเกินความตอ้ งการของตลาด ทาใหน้ ้ามนัปาลม์ ดิบมีราคาตกต่า เป็นผลใหเ้ กษตรกรเดือดร้อน การทดลองใชน้ ้ามนั ปาลม์ กลนั่ กลน่ั บริสุทธ์ิเป็นน้ามนั เช้ือเพลิงสาหรับเคร่ืองยนตด์ ีเซลเร่ิมต้งั แตเ่ ดือนกนั ยายน พ.ศ. 2543 โดยทดลองใชร้ ถยนตเ์ ครื่องยนตด์ ีเซลของกองงานส่วนพระองค์ ที่วงั ไกลกงั วล อาเภอหวั หิน จงั หวดั ประจวบคีรีขนั ธ์ น้ามนั ปาลม์ กลนั่ บริสุทธ์ิ (R.B.D. palm olein) เป็นน้ามนั ท่ีสกดั จากผลปาลม์ ตามกรรมวธิ ีสะอาด ใชป้ รุงอาหารรับประทานได้ ดว้ ยคุณสมบตั ิพิเศษน้ีจึงนามาใชก้ บั เครื่องยนตด์ ีเซลที่มีระบบส่งน้ามนั เช้ือเพลิงและระบฉีดน้ามนั เช้ือเพลิงท่ีมีปั๊มและหวั ฉีดน้ามนั เช้ือเพลิงท่ีผลิตมาดว้ ยงานละเอียด จากผลการทดลองพบวา่ ไม่มีผลกระทบใด ๆ ในทางลบกบั เคร่ืองยนตด์ ีเซล น้ามนั ปาลม์ กลน่ั บริสุทธ์ิร้อยละ 100 โดยปริมาตร สามารถใชเ้ ป็นน้ามนั เช้ือเพลิงสาหรับเครื่องยนตด์ ีเซลโดยไมต่ อ้ งผสมกบั น้ามนั เช้ือเพลิงชนิดอ่ืน ๆ หรืออาจใชผ้ สมกบั น้ามนั ดีเซลในสัดส่วนน้ามนั ปาลม์ ตอ่ น้ามนั ดีเซลนอ้ ยต้งั แตร่ ้อยละ 0.01 ไปจนถึง 99.99 ก็ไดเ้ ช่นกนั การใชน้ ้ามนั ปาลม์ กลนั่ บริสุทธ์ิทาใหเ้ พม่ิ กาลงั แรงบิดใหก้ บั เคร่ืองยนต์ ลดมลพษิ ในไอเสียของเครื่องยนตเ์ พิม่ การหล่อลื่น ทาใหเ้ คร่ืองยนตม์ ีอายกุ ารใชง้ านไดน้ านประหยดั เงินตราในการนาเขา้ น้ามนั เช้ือเพลิงดีเซลไดบ้ างส่วน ช่วยเหลือเกษตรกร นอกจากน้ี ยงั เป็นทางเลือกใหมใ่ นการใชน้ ้ามนั เช้ือเพลิงที่สามรถปลูกทดแทนได้ จากผลความสาเร็จดงั กล่าว วนั ท่ี 9 เมษายน พ.ศ. 2544 พระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภมู ิพลอดุลยเดช เดชจึงทรงพระกรุณาโปรดเกลา้ ฯ ใหน้ ายอาพล เสนาณรงค์ องคมนตรี เป็นผแู้ ทนพระองค์ ยนื่ จดสิทธิบตั ร ณ กรมทรัพยส์ ินทางปัญญากระทรวงพานิชย์ ในพระปรมาภิไธยของพระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดช ช่ือที่แสดงถึงการประดิษฐค์ ือ “การใชน้ ้ามนัปาลม์ กลนั่ บริสุทธ์ิเป็นน้ามนั เช้ือเพลิงเคร่ืองยนตด์ ีเซล” สิทธิบตั รเลขท่ี 10764
9 ในวนั ท่ี 16 พฤษภาคม พ.ศ. 2544 วนั พชื มงคลจรดพระนงั คลั แรกนาขวญั มีหน่วยงาน 4หน่วยงาน ไดน้ าผลงานเก่ียวกบั การวจิ ยั ใชน้ ้ามนั ปาลม์ เป็นน้ามนั ในเคร่ืองยนตด์ ีเซลไปจดันิทรรศการที่สวนจิตรลดา ไดแ้ ก่ การไฟฟ้ าฝ่ ายผลิตแหล่งประเทศไทย การปิ โตเลียมแห่งประเทศไทย สถาบนั เทคโนโลยพี ระจอบเกลา้ พระนครเหนือ และบริษทั ยนู ิวานิช จากดั ในช่วงปี พ.ศ. 2544 สานกั งานคณะกรรมการวจิ ยั แห่งชาติไดจ้ ดั ส่งผลงานในพระบาทสมเดจ็ พระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดช ไปร่วมแสดงในงานนิทรรศการส่ิงประดิษฐ์นานาชาติชื่องาน “Brussels Eureka 2001” ณ กรุงบรัสเซลส์ ประเทศเบลเยยี ม ดว้ ยพระอจั ฉริยภาพและพระปรีชาสามารถในการประดิษฐค์ ิดคน้ ของพระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดช ส่งผลใหผ้ ลงานการคิดคน้ 3 ผลงานของพระองค์ คือ “ทฤษฎีใหม่” “โครงการฝนหลวง”“โครงการน้ามนั ไบโอดีเซลสูตรสกดั จากน้ามนั ปาลม์ ” ไดร้ ับเหรียญทอง ประกาศนียบตั รสดุดีเทิดพระเกียรติคุณ พร้อมถว้ ยรางวลั ในงานดงั กล่าวลว้ นเป็นผลงานการคิดคน้ แนวใหม่ในการพฒั นาประเทศ นามาซ่ึงความปล้ืมปี ติยนิ ดีแก่ประชาชนชาวไทยท้งั มวล
10 บทที่ 2ข้อมูลโครงการ2.1 ความหมายพลงั งานแก๊สชีวภาพ 2.1.1 วตั ถุชีวภาพ เป็นเช้ือเพลิงชนิดแรกในโลกท่ีมนุษยร์ ู้จกั นามาใชพ้ ร้อมๆ กบั เมื่อมีการคน้ พบวธิ ีการจุดไฟ นอกจากหาง่ายใกลม้ ือ มีอยมู่ ากมายรอบตวั วธิ ีการนามาใชก้ ย็ งั เรียบง่ายเพยี งแคน่ ามาเผาไหม้ อยา่ งเช่นการนาเศษไมเ้ ศษใบไมต้ ่างๆ มาจุดไฟเพอ่ื ใหไ้ ดค้ วามร้อนมาปรุงอาหารหรือใหค้ วามอบอุน่ เช้ือเพลิงจากวตั ถุชีวภาพจึงนบั เป็นเช้ือเพลิงข้นั พ้ืนฐานท่ีสุดซ่ึงมนุษยค์ ุน้ เคยมาชา้ นาน 2.1.2 พลงั งานชีวภาพ (biogas energy) คือ พลงั งานจากเช้ือเพลิงท่ีผลิตไดจ้ ากการยอ่ ยสลายวตั ถุชีวภาพดว้ ยแบคทีเรียภายใตส้ ภาวะไร้ออกซิเจน (anaerobic digestion) ทาใหเ้ กิดก๊าซชีวภาพ(biogas) ซ่ึงสามารถจะนาไปใชป้ ระโยชนไ์ ดส้ องแนวทางหลกั ๆ ไดแ้ ก่ เช้ือเพลิงเพ่อื การผลิตไฟฟ้ าและความร้อน และเช้ือเพลิงเพ่อื การผลิตก๊าซหุงตม้ และก๊าซเช้ือเพลิงสาหรับเครื่องยนต์ เช่น CNGLPG ซ่ึงมีคุณสมบตั ิใกลเ้ คียงกบั กา๊ ซธรรมชาติ 2.1.3 พลงั งานชีวมวล (biomass energy) คือ พลงั งานจากเช้ือเพลิงชีวมวล (biofuels) ท่ีผลิตข้ึนโดยอาศยั กระบวนการแปรรูปวตั ถุชีวภาพ ดงั น้นั พลงั งานชีวภาพก็จดั เป็นรูปแบบหน่ึงของพลงั งานชีวมวล เน่ืองจากเป็นการเปล่ียนสถานะจากของแขง็ เป็นกา๊ ซ พลงั งานชีวมวลสามารถจะนาไปใช้ประโยชนไ์ ดส้ องแนวทางหลกั ๆ ไดแ้ ก่ เช้ือเพลิงเพอื่ การผลิตไฟฟ้ าและความร้อน และเช้ือเพลิงเช้ือเพลิงสาหรับเครื่องยนต์2.2 ความสาคญั พลงั งานแก๊สชีวภาพ การพฒั นาเช้ือเพลิงจากวตั ถุชีวภาพเป็นภูมิปัญญาท่ีสัง่ สมอยใู่ นทุกสงั คมทวั่ โลกในแต่ละช่วงเวลาอยา่ งตอ่ เน่ือง แนวคิดกค็ ือการแปรสภาพวตั ถุชีวภาพประเภทต่างๆ เพ่ือเพิม่ ประสิทธิภาพและศกั ยภาพการใชง้ าน เช่น การนาเศษไมม้ าทาถ่าน หรือโดยเฉพาะการเปล่ียนสถานะของวตั ถุชีวภาพ ท่ีเริ่มมีพฒั นาการข้ึนในช่วงคริสตศ์ ตวรรษที่ 19 ถึงตน้ คริสตศ์ ตวรรษที่ 20 เช่น การผลิตกา๊ ซเช้ือเพลิงจากส่ิงปฏิกลู หรือการผลิตน้ามนั ดีเซลที่สกดั จากพชื (ไบโอดีเซล) รวมท้งั น้ามนัเบนซินจากเอทานอล (แก๊ซโซฮอล)์ เป็นผลใหเ้ ช้ือเพลิงจากวตั ถุชีวภาพเร่ิมมีความสาคญั ต่อโลกพลงั งาน และมีความพยายามอยา่ งกวา้ งขวางที่จะพฒั นาเทคโนโลยกี ารผลิตพลงั งานจากเช้ือเพลิงในหลายแนวทางในเวลาตอ่ มาจนถึงปัจจุบนั พลงั งานที่ผลิตไดจ้ ากเช้ือเพลิงจากวตั ถุชีวภาพน้ีมีชื่อเรียกวา่ พลงั งานชีวภาพและพลงั งานชีวมวล
11 พลงั งานชีวภาพและพลงั งานชีวมวลเป็นหน่ึงในพลงั งานทดแทนสาคญั ที่ช่วยเสริมสร้างความมนั่ คงทางพลงั งาน โดยเฉพาะในกลุ่มประเทศกาลงั พฒั นาท่ีเป็นทาเกษตรกรรมเป็นหลกั ซ่ึงทาใหม้ ีตน้ ทุนทางวตั ถุดิบอยเู่ ป็นจานวนมาก อยา่ งเช่นประเทศไทยเอง ซ่ึงมีการส่งเสริมการพฒั นาพลงั งานทดแทนจากพลงั งานชีวภาพและพลงั งานชีวมวลเช่นกนั โดยมุง่ เนน้ ไปที่การผลิตเช้ือเพลิงสาหรับเครื่องยนต์ และเช้ือเพลิงในภาคอุตสาหกรรม แมย้ งั มีการใชใ้ นวงจากดั แต่สามารถจะเป็นทางเลือกราคาประหยดั ใหก้ บั ภาคชุมชนและเอกชนท่ีมีศกั ยภาพจะเติบโตไปไดอ้ ีกมาก2.3 ชีวมวล พลงั งานทดแทนจากธรรมชาติ ชีวมวล (biomass) นบั วา่ เป็นแหล่งพลงั งานหมุนเวยี นที่สาคญั ของโลก ไดจ้ ากพชื และสตั ว์ซ่ึงสามารถแบง่ ตามแหล่งที่มาไดด้ งั น้ี พืชผลทางการเกษตร (agricultural crops) เช่น ออ้ ย มนั สาปะหลงั ขา้ วโพดขา้ วฟ่ างหวาน ที่เป็นแหล่งของคาร์โบไฮเดรต แป้ ง และน้าตาล รวมถึงพชื น้ามนั ต่างๆที่สามารนาน้ามนั มาใชเ้ ป็นพลงั งานได้ ภาพท่ี 2.1 หวั มนั สาปะหลงั จาก หนงั สือพลงั งานทดแทน เอทานอล และไบโอดีเซล เศษวสั ดุเหลือทิ้งทางการเกษตร (agricultural residues) เช่น ฟางขา้ ว เศษลาตน้ขา้ วโพด ซงั ขา้ วโพด เหงา้ มนั สาปะหลงั ไมแ้ ละเศษไม้ (wood and wood residues) เช่น ไมโ้ ตเร็ว ยคู าลิปตสักระถินณรงค์ เศษไมจ้ ากโรงงานผลิตเครื่องเรือนและโรงงานผลิตเยอ่ื กระดาษ เป็นตน้ ของเหลือจากอุตสาหกรรมและชุมชน (waste streams) เช่น กากน้าตาลและชานออ้ ยจากโรงงานน้าตาล แกลบจากโรงสีขา้ ว ข้ีเลื่อยจากโรงงานแปรรูปไม้ เส้นใยปาลม์ และกะลาปาลม์ จากโรงาน สกดั น้ามนั ปาลม์ นอกจากน้นั ยงั รวมถึงขยะอินทรียช์ ุมชน น้ามนั บริโภคใช้
12แลว้ จากพืชและสตั ว์ และน้าเสียจากชุมชนหรืออุตสาหกรรม เกษตรที่สามารถเปลี่ยนเป็นพลงั งานไดด้ ว้ ย ชีวมวลชนิดตา่ งๆท่ีกล่าวมาขา้ งตน้ น้นั ก่อใหเ้ กิดพลงั งานชีวมวล หรือที่เรียกวา่bio-energy กระบวนการแปรรูปชีวมวลไปเป็นพลงั งานรูปต่างๆมีดงั น้ี คือ 1) การเผาไหมโ้ ดยตรง (combustion) เม่ือนาชีวมวลมาเผา จะไดค้ วามร้อนออกมาตามค่าความร้อนของชนิดชีวมวลน้นั ๆความร้อนท่ีไดจ้ ากการเผาสามารถนาไปใชใ้ นการผลิตไอน้าที่มีอุณหภมู ิและความดนั สูง ไอน้าน้ีจะถูกนาไปขบั กงั หนั ไอน้าเพื่อผลิตไฟฟ้ าตอ่ ไป ตวั อยา่ งชีวมวลประเภทน้ีคือ เศษวสั ดุทางการเกษตรและเศษไม้ 2) การผลิตแก๊ส (gasification) การผลิตแก๊สเป็นกระบวนการเปล่ียนเช้ือเพลิงแขง็ หรือชีวมวลใหเ้ ป็นแก๊สเช้ือเพลิง แก๊สเช้ือเพลิงท่ีไดน้ ้ีเรียกวา่ แกส๊ ชีวภาพ (biogas) มีองคป์ ระกอบของแกส๊ มีเทน แก๊สไฮโดรเจน แกส๊ คาร์บอนไดออกไซด์ และแก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์ แกส๊ชีวภาพน้ีสามารถใชเ้ ป็นเช้ือเพลิงสาหรับกงั หนั แก๊ส (gas turbine) เคร่ืองยนตส์ าหรับผลิตไฟฟ้ ารถยนต์ การหุงตม้ อาหาร 3) การหมกั (fermentation) เมื่อนาชีวมวลมาหมกั ดว้ ยแบคทีเรียในสภาวะไร้อากาศชีวมวลจะถูกยอ่ ยสลายและแตกตวั เกิดเป็นแก๊สชีวภาพ (biogas) ท่ีมีองคป์ ระกอบของแกส๊ มีเทนและแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ แก๊สมีเทนใชเ้ ป็นเช้ือเพลิงในเคร่ืองยนตส์ าหรับผลิตไฟฟ้ านอกจากน้ียงั สามารถใชข้ ยะอินทรียช์ ุมชน มลู สัตว์ น้าเสียจากชุมชนหรืออุตสาหกรรมเกษตรเป็นแหล่งวตั ถุดิบชีวมวลกไ็ ด้ ภาพท่ี 2.2 ตวั อยา่ งผลิตภณั ฑจ์ ากปาลม์ น้ามนั จาก หนงั สือพลงั งานทดแทน เอทานอล และไบโอดีเซล 4) การผลิตเช้ือเพลิงเหลวจากพชื กระบวนการที่ใชใ้ นการผลิตเช้ือเพลิงเหลวจากพชื มีดงั น้ี กระบวนการทางชีวภาพ : ทาการยอ่ ยสลายแป้ ง น้าตาล และเซลลูโลสจากพชื ผลทาง
13การเกษตร เช่น ออ้ ย มนั สาปะหลงั ขา้ วโพด ขา้ วฟ่ างหวาน กากน้าตาลและเศษลาตน้ ออ้ ย ให้เป็นเอทานอล เพื่อใชเ้ ป็นเช้ือเพลิงเหลวในเครื่องยนตเ์ บนซิน กระบวนการทางฟิ สิกส์และเคมี : โดยสกดั น้ามนั ออกจากพืชน้ามนั จากน้นั นาน้ามนัที่ไดไ้ ปผา่ นกระบวนการทรานเอสเตอริฟิ เคชนั (transesterification) เพอ่ื ผลิตเป็นไบโอดีเซล กระบวนการใชค้ วามร้อนสูง : เช่น กระบวนการไพโรไลซิส เมื่อวสั ดุทางการเกษตรไดร้ ับความร้อนสูงในสภาพไร้ออกซิเจน จะเกิดการสลายตวั เกิดเป็นเช้ือเพลิงในรูปของเหลวและแก๊สผสมกนั2.4 ความรู้พนื้ ฐานเกยี่ วกบั เชื้อเพลงิ พชื ภาพท่ี 2.3 น้ามนั เช้ือเพลิงรถยนต์ จาก หนงั สือพลงั งานทดแทน เอทานอล และไบโอดีเซล น้ามนั เช้ือเพลิงทีอยู่ 2 ชนิด ชนิดแรกเป็นน้ามนั จากฟอสซิลหรือน้ามนั จากปิ โตรเลียมซ่ึงสูบข้ึนมาจากใตด้ ิน และนามาผานกระบวนการกลน่ั โดยใชค้ วามดนั และความร้อนสูง ซ่ึงจะได้ผลิตภณั ฑต์ า่ งๆออกมา เช่น แก๊สปิ โตรเลียมเหลว น้ามนั เบนซิน น้ามนั กา๊ ด น้ามนั เคร่ืองบินน้ามนั ดีเซล น้ามนั เตา และยางมะตอย เป็นตน้ ซ่ึงใชเ้ ป็นน้ามนั เช้ือเพลิงกบั เครื่องยนตต์ า่ งๆ และ
14 ภาพท่ี 2.4 น้ามนั เช้ือเพลิงรถมอเตอร์ไซต์ จาก หนงั สือพลงั งานทดแทน เอทานอล และไบโอดีเซลเป็นวตั ถุดิบท่ีใชใ้ นโรงงานอุตสาหกรรม น้ามนั ท่ีไดน้ ้ีไมส่ ามารถบริโภคและมีโอกาสหมดลงได้นกั ธรณีวทิ ยาคาดการณ์วา่ หากไม่มีการสารวจเพิม่ เติม พลงั งานฟอสซิลสารองของโลกที่มีอยู่อยา่ งจากดั ก็จะหมดลงไปในอีกไม่กี่สิบปี ขา้ งหนา้ น้ี ในขณะท่ีน้ามนั เช้ือเพลิงกาลงั ลดจานวนลง แต่ปริมาณความตอ้ งการของมนุษยก์ ลบั เพ่มิ ข้ึนเรื่อยๆทาใหท้ วั่ โลกตา่ งคน้ กาพลงั งานท่ีจะสามารถนามาใชท้ ดแทนน้ามนั จากฟอสซิลน้ีได้ ซ่ึงหน่ึงในทางออกท่ีพบ กค็ ือ น้ามนั จากพชื นนั่ เอง ภาพท่ี 2.5 มนั สาปะหลงั ขา้ วโพด และขา้ ว เป็นพชื ใหแ้ ป้ งและน้าตาล ซ่ึงผลิตเป็นเอทานอล จาก หนงั สือพลงั งานทดแทน เอทานอล และไบโอดีเซล น้ามนั เช้ือเพลิงชนิดที่อง คือ น้ามนั จากพืชหรือสัตว์ เป็นน้ามนั ที่ใชส้ ารับการบริโภค ซ่ึงคน้ พบวา่ มีพชื อยหู่ ลายชนิดดว้ ยกนั ท่ีสามารถใหน้ ้ามนั ไดอ้ ีกท้งั ยงั สามารถนาน้ามนั ไปใชป้ ระโยชน์ไดม้ ากมาย เช่น ใชท้ าสีทาน้ามนั ผสมสี ทายารักษาโลกเครื่องสาอาง สบู่ ผงซกั ฟอก หนงั เทียมพลาสติก และยงั สามารถใชเ้ ป็นน้ามนั เชื่อเพลิงหรือน้ามนั หล่อล่ืนไดอ้ ีกดว้ ย น้ามนั เช้ือเพลิงที่ไดจ้ ากพชื น้นั นอกจากไดจ้ ากการสกดั จากพชื น้ามนั โดยตรง เช่น ถวั่เหลือง ถวั่ ลิสงมะพร้าว ปาลม์ น้ามนั งา ละหุ่ง เมลด็ ทานตะวนั เป็นตน้ ยงั สามารถไดจ้ ากพชื ที่ใหแ้ ป้ งและน้าตาล มนั สาปะหลงั ฝักขา้ วโพด ออ้ ย ขา้ วฟ่ างหวาน ชานออ้ ย กากน้าตาล ฟางขา้ วเป็นตน้ โดยการนามายอ่ ยสลายแป้ งและน้าตาลผา่ นกระบวนการจนไดเ้ อทานอล ซ่ึงสามารถทาให้
15เอทานอลมีความบริสุทธ์ิถึงร้อยละ 99.5 ก็สามารถนาเอทานอลมาผสมกบั น้ามนั ฟอสซิลเป็นเช้ือเพลิงในเคร่ืองยนตไ์ ดเ้ ช่นกนั น้ามนั ที่ไดจ้ ากพชื น้ามนั และจากสัตวน์ ้นั ส่วนใหญ่นามาบริโภค เช่น น้ามนั ถว่ั เหลืองน้ามนั มะพร้าว น้ามนั ปาลม์ น้ามนั งา น้ามนั หมู เป็นตน้ แตก่ ม็ ีพืชน้ามนั บางชนิดที่ไม่สามารถนามาบริโภคได้ เช่น มนั จากเมลด็ สบดู่ า น้ามนั จากเมล็ดละหุ่ง เพราะวา่ มีสารพษิ ปนอยู่ ซ่ึงน้ามนั จากพชื และสตั วเ์ หล่าน้ีลว้ นสามารถนามาผลิตเป็นน้ามนั เช้ือเพลงสาหรับเคร่ืองยนตไ์ ดท้ ้งั สิ้น เพราะฉะน้นั จึงถือไดว้ า่ น้ามนั เช้ือเพลิงที่สกดั ไดจ้ ากพชื ไม่วา่ จะโดยตรงจากพืชน้ามนัหรือทางออ้ มโดยการผลิตใหเ้ ป็นเอทานอลจากพชื ชนิดท่ีใหแ้ ป้ งและน้าตาลเป็นพลงั งานที่สามารถนามาใชท้ ดแทนน้ามนั จากฟอสซิลไดแ้ ละไม่มีวนั หมด เพราะวตั ถุดิบลว้ นเป็นผลผลิตทางการเกษตร อีกท้งั ยงั เป็นน้ามนั เช้ือเพลิงที่ไมส่ ร้างมลพษิ ทาลายส่ิงแวดลอ้ มอีกดว้ ย2.5 ตัวอย่างของเชื้อเพลงิ ชีวมวล 2.5.1 เอทานอล 2.5.1.1 ความเป็ นมาเอทานอล ภาพที่ 2.6 เอทานอลบริสุทธ์ิ จาก หนงั สือพลงั งานทดแทน เอทานอล และไบโอดีเซล การทดลองผลิตเอทานอลในโครงการส่วนพระองคส์ วนจิตรลดาเร่ิมต้งั แตเ่ มื่อพุทธศกั ราช๒๕๒๘ เม่ือพระบาทสมเดจ็ พระเจา้ อยหู่ วั เสด็จพระราชดาเนินตรวจเยยี่ มโครงการส่วนพระองค์สวนจิตรลดา และมีพระราชดารัสใหศ้ ึกษาตน้ ทุนการผลิตแอลกอฮอลจ์ ากออ้ ยเพื่อเป็นการ
16เตรียมการรับปัญหาน้ามนั ขาดแคลนหรือราคาออ้ ยตกต่า โดยพระบาทสมเด็จพระเจา้ อยหู่ วั ได้พระราชทานเงินทุนเพอ่ื ใชใ้ นการวจิ ยั รวมท้งั การจดั สร้างอาคารและอุปกรณ์ตา่ งๆในข้นั ตน้ การศึกษาวจิ ยั ของโครงการส่วนพระองคเ์ ร่ิมตน้ อยา่ งเป็นข้นั ตอน ดว้ ยการทดลองปลูกออ้ ยหลายพนั ธุ์ เพ่อื คดั เลือกพนั ธุ์ที่ดีที่สุดมาทาแอลกอฮอล์ และมีการก่อสร้างเคร่ืองหีบออ้ ย ถงัหมกั หอกลนั่ โดยเริ่มเดินเครื่องผลิตในพทุ ธศกั ราช 2529 และเม่ือมีวตั ถุดิบไม่พอก็ทดลองใช้กากน้าตาลดว้ ย โดยแอลกอฮอลท์ ี่ผลิตไดใ้ นช่วงแรกนาไปทาน้าส้มสายชูและแอลกอฮอลแ์ ขง็สาหรับอุน่ อาหาร ต่อมามีการปรับปรุงเทคนิคการกลนั่ ทาใหส้ ามารถผลิตแอลกอฮอลบ์ ริสุทธ์ิร้อยละ 95 แต่ยงั ไมส่ ามารถนาไปผสมกบั น้ามนั เบนซินได้ เน่ืองจากมีน้าผสมอยู่ ตอ้ งนาไปกลนั่ แยกน้าเพอ่ื ให้ไดแ้ อลกอฮอลบ์ ริสุทธ์ิร้อยละ 99.5 จึงตอ้ งปรับปรุงใหม้ ีกระบวนการแยกน้าก่อนจึงประสบสาเร็จตามพระราชประสงค์ และในพุทธศกั ราช ๒๕๓๗ โครงการส่วนพระองคส์ วนจิตรลดาขยายกาลงัการผลิตเอทานอลใหเ้ พยี งพอสาหรับผลิตน้ามนั เบนซิน 91 ในอตั ราส่วน 1:9 ไดเ้ ป็นน้ามนั แกส๊โซฮอลล์ เติมใหก้ บั รถยนตท์ ุกคนั ของโครงการส่วนพระองคส์ วนจิตรลดา ในน้ามนั ปิ โตรเลียมซ่ึงเป็นสารไฮโดรคาร์บอน จะมีสารท่ีเผาไหมไ้ มห่ มดเหลืออยจู่ ากการเผาไหม้ อาทิ คาร์บอนมอนอกไซดซ์ ่ึงเป็นมลภาวะ แตใ่ นแก๊สโซฮอลล์ แมจ้ ะมีสดั ส่วนของเอทานอลเพยี งร้อยละ 10 ก็สามารถลดมลภาวะไดม้ าก เน่ืองจากในเอทานอลมีออกซิเจนเป็นส่วนประกอบ ทาใหช้ ่วยในการเผาไหมใ้ หส้ มบรู ณ์ รวมท้งั เป็นสารเพ่มิ คา่ ออกเทนดว้ ย 2.5.1.2 ความหมายเอทานอล เอทานอล (ethanol) หรือเอทิลแอลกอฮอล์ (ethylalcohol) เป็นเช้ือเพลิงเหลวท่ีไดจ้ ากการยอ่ ยสลายแป้ งและน้าตาลดว้ ยเอนไซม์ สูตรเคมีของเอทานอล คือ C2H5OH ในการใชเ้ อทานอลเป็นเช้ือเพลิงในเครื่องยนตเ์ บนซิน ตอ้ งทาการกลนั่ เอทานอลจนมีความบริสุทธ์ิสูงถึงร้อยละ 99.5 จึงสามารถนามาใชเ้ ป็นเช้ือเพลิงในเครื่องยนตเ์ บนซินไดห้ ากเอทานอลที่ใชม้ ีน้าปะปนอยมู่ าก จะเกิดปัญหาทาใหเ้ ครื่องยนตน์ ็อก และชิ้นส่วนและอุปกรณ์ของเครื่องยนตเ์ กิดสนิม 2.5.2 ไบโอดีเซล 2.5.2.1 ความเป็ นมาไบโอดเี ซล ในช่วงที่โครงการส่วนพระองคส์ วนจิตรลดาเริ่มตน้ พฒั นาการผลิตเอทานอลน้นัพระบาทสมเดจ็ พระเจา้ อยหู่ วั ทรงมีพระราชดาเนินเก่ียวกบั การผลิตไบโอดีเซลดว้ ย โดยในพทุ ธศกั ราช 2526 ไดท้ รงพระกรุณาโปรดเกลา้ ฯ ใหม้ หาวทิ ยาลยั สงขลานครินทร์ สร้างโรงงานสกดั น้ามนั ปาลม์ ขนาดเลก็ ท่ีสหกรณ์นิคมอ่าวลึก จงั หวดั กระบ่ี และในพุทธศกั ราช ๒๕๓๑ ทรงมีพระราชกระแสรับส่ังใหส้ ร้างโรงงานสกดั น้ามนั ปาลม์ บริสุทธ์ิขนาดเล็กท่ีศนู ยก์ ารศึกษาพฒั นาพกิ ลุ ทองอนั เนื่องมาจากพระราชดาริ จงั หวดั นราธิวาส
17 ตอ่ มาพระบาทสมเดจ็ พระเจา้ อยหู่ วั ทรงมีพระราชกระแสรับสั่งใหก้ องงานส่วนพระองค์ดาเนินการวจิ ยั และพฒั นาการผลิตน้ามนั ปาลม์ สาหรับเคร่ืองยนตด์ ีเซล โดยมีการใชก้ บั เครื่องยนต์ดีเซลของกองงานส่วนพระองคว์ งั ไกลกงั วล จงั หวดั ประจวบคีรีขนั ธ์ ต้งั แตเ่ ดือนกนั ยายน 2543ไดผ้ ลวา่ การใชน้ ้ามนั ปาลม์ บริสุทธ์ิร้อยละ 100 ไม่ส่งผลกระทบในทางลบตอ่ เครื่องยนตด์ ีเซลท่ีมีป๊ัมและหวั ฉีดน้ามนั ท่ีผลิตงานละเอียด จากผลสาเร็จดงั กล่าว เมื่อวนั ที่ 9 เมษายน 2544 พระบาทสมเด็จพระเจา้ อยหู่ วั จึงทรงพระกรุณาโปรดเกลา้ ใหน้ ายอาพล เสนาณรงค์ องคมนตรี เป็นผแู้ ทนพระองคย์ นื่ จดสิทธิบตั ร “การใช้น้ามนั ปาลม์ บริสุทธ์ิเป็นน้ามนั เช้ือเพลิงเครื่องยนตด์ ีเซล” โดยในปี น้นั สานกั งานคณะกรรมการวจิ ยั แห่งชาติไดอ้ ญั เชิญผลงานชิ้นน้ีไปแสดงร่วมกบั ผลงานทฤษฎีใหม่และโครงการฝนหลวง ในนิทรรศการส่ิงประดิษฐน์ านาชาติ ณ กรุงบรัสเซลส์ ประเทศเบลเยยี ม โดยโครงการน้ามนั ไบโอดีเซลสูตรสกดั จากน้ามนั ปาลม์ ไดร้ ับเหรียญทองประกาศนียบตั รสดุดีเทิดพระเกียรติคุณพร้อมถว้ ยรางวลั ทาใหพ้ ระอจั ฉริยภาพของพระบาทสมเด็จพระเจา้ อยหู่ วั ขจรขจายในนานาชาติอีกคร้ังหน่ึง 2.5.2.2 ความเป็ นมาไบโอดีเซล ไบโอดีเซล (biodiesel) เป็นเช้ือเพลิงเหลวท่ีไดจ้ ากน้ามนั พืช น้ามนั สัตว์ ท่ีผา่ นปฏิกิริยาทางเคมีท่ีเรียกวา่ ทรานเอสเตอริฟิ เคชนั (transesterification) แลว้ โดยในกระบวนการผลิตจะผสมน้ามนั พืชหรือน้ามนั สตั วใ์ หท้ าปฏิกิริยากบั เมทานอลหรือเอทานอล จนเกิดเป็นสารเอสเตอร์ที่มีคุณสมบตั ิใกลเ้ คียงกบั น้ามนั ดีเซล จึงสามารถใชเ้ ป็นเช้ือเพลิงในเคร่ืองยนตด์ ีเซลไดโ้ ดยไม่ตอ้ งทาการปรับเคร่ืองยนตแ์ ต่ประการใด
18 บทท่ี 3วธิ ีการดาเนินโครงการ3.1 ข้นั ตอนดาเนินและการผลติ พระบาทสมเดจ็ พระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดชพระราชดาริ การพฒั นาพลงั งานทดแทนเริ่มข้ึนเมื่อกวา่ 20 ปี ที่ผา่ นมา ซ่ึงในขณะน้นั เกิดปัญหาน้ามนั ดิบในตลาดโลกมีราคาสูงข้ึนมากหลายประเทศจึงพยายามหาทางออก โดยจดั เตรียมสารองเช้ือเพลิงไวใ้ ชใ้ นอนาคต พร้อมท้งั ศึกษาหาวธิ ีการนาเช้ือเพลิงอ่ืน ๆ มาใชท้ ดแทนน้ามนั ดว้ ย ในปี พ.ศ. 2522 พระองคท์ รงมีพะราชดาริใหโ้ ครงการส่วนพระองค์ สวนจิตรลดาทดลองผลิตแก๊สชีวภาพจากมลู โคนม โดยนาเศษพชื หรือมูลสตั วม์ าหมกั ในถงั หรือบอ่ ในสภาพท่ีขาดอากาศในช่วงระยะเวลาหน่ึง ก็จะเกิดแก๊สหลายชนิดผสมกนั โดยกวา่ ร้อยละ 50 โดยปริมาตรจะเป็นแกส๊ มีเทนซ่ึงมีคุณสมบตั ิจุดติดไฟได้ มีน้าหนกั เบากวา่ อากาศ และไมม่ ีกล่ิน ส่วนแก๊สท่ีเหลือประกอบดว้ ยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ แกส๊ ไขเ่ น่า และแกส๊ อ่ืน ๆ อีกหลายชนิด สามารถนามาใช้เป็นเช้ือเพลิงได้ เป็นการสร้างประโยชนจ์ ากวสั ดุเหลือใช้ และยงั ไดแ้ หล่งพลงั งานใหม่ทดแทนน้ามนั เช้ือเพลิงอีกดว้ ย กระบวนการผลติ พลงั งานชีวภาพ ภาพท่ี 3.1 กระบวนการผลิตพลงั งานชีวภาพท่ีมา http://www.green-energy-th.com/%E0%B8%9A%E0%B8%97%E0%B8%84%E0%B8%A7 %E0%B8%B2%E0%B8%A1/
19 เริ่มจากการเตรียมวตั ถุชีวภาพที่จะใชใ้ นการหมกั โดยทาการยอ่ ยใหเ้ ป็นชิ้นเล็กลงก่อนเพอื่ง่ายตอ่ การยอ่ ยสลาย จากน้นั จึงนาวตั ถุดิบใส่ถงั หมกั ก๊าซชีวภาพท่ีเกิดในกระบวนการยอ่ ยสลายภายใตส้ ภาวะไร้ออกซิเจนในถงั หมกั อาทิ มีเทน จะแยกส่วนลอยข้ึนมาอยใู่ นถงั เก็บกา๊ ซ สามารถจะลาเลียงออกไปเพือ่ แปรรูปไดท้ นั ที กรณีนาไปใชผ้ ลิตไฟฟ้ า ตอ้ งอาศยั เครื่องกลท่ีใชก้ า๊ ซเช้ือเพลิงเพ่ือเดินเครื่องกาเนิดไฟฟ้ า ส่วนกรณีนาไปใชผ้ ลิตก๊าซหุงตม้ และก๊าซเช้ือเพลิงสาหรับเคร่ืองยนต์ตอ้ งผา่ นกระบวนการจดั การเพือ่ ใหก้ ๊าซมีคุณภาพสูงข้ึนเสียก่อน กระบวนการผลติ พลงั งานชีวมวล มีอยหู่ ลายแนวทางดว้ ยกนั ไดแ้ ก่ การเผาไหมโ้ ดยตรง (combustion) หรือการสนั ดาป คือปฏิกิริยาการรวมตวั กนั ของวตั ถุดิบท่ีลุกไหมก้ บั ออกซิเจนแลว้ คายความร้อนออกมา พลงั งานความร้อนที่ไดน้ ้ีสามารถนาไปผลิตไฟฟ้ าพลงั ไอน้าท่ีมีอุณหภมู ิและความดนั สูงไดโ้ ดยอาศยั กงั หนั ไอน้าเดินเคร่ืองกาเนิดไฟฟ้ า การผลิตก๊าซ (gasification) คือ การเปลี่ยนรูปทางกระบวนการเคมีภายในของคาร์บอนในวตั ถุชีวมวลโดยอาศยั ความร้อนและตวั กลางในกระบวนการ เช่น ออกซิเจน หรือไอน้า ทาใหว้ ตั ถุชีวมวลแปรสภาพจากของแขง็ ไปเป็นก๊าซที่สามารถเผาไหมไ้ ด้ กา๊ ซที่ผลิตไดจ้ ะมีคุณภาพดีกวา่เช้ือเพลิงชีวมวลที่มีสถานะเป็นของแขง็ และนาไปใชง้ ่ายไดส้ ะดวกกวา่ อาทิ สามารถนาไปใชเ้ ดินเคร่ืองยนตก์ า๊ ซ กงั หนั กา๊ ซ หรือนาไปใชผ้ ลิตเช้ือเพลิงเหลวต่อไป (liquid fuels) การหมกั (fermentation) คือ กระบวนการเดียวกนั กบั การผลิตพลงั งานชีวภาพ การผลิตเช้ือเพลิงเหลวจากพืช คือ กระบวนการทางชีวภาพในการยอ่ ยสลายแป้ ง น้าตาล และเซลลูโลส จากพชื ผลทางการเกษตร เช่น ออ้ ย มนั สาปะหลงั ใหเ้ ป็นเอทานอล เพอื่ ใชเ้ ป็นเช้ือเพลิง สาหรับเครื่องยนตเ์ บนซิน อาศยั วธิ ีการผลิตสองลกั ษณะ คือ กระบวนการทางฟิ สิกส์และเคมี ไดแ้ ก่ การสกดั น้ามนั ออกจากพชื น้ามนั แลว้ นาน้ามนั ที่ไดไ้ ปผา่ นปฏิกิริยาเคมีทรานส์เอสเทอริฟิ เคชนั่(transesterification) เพ่ือผลิตเป็นไบโอดีเซล การใชค้ วามร้อนสูง ไดแ้ ก่ กระบวนการไพโรไลซิส(pyrolysis) คือ การใชพ้ ลงั งานความร้อนสูงในสภาพไร้ออกซิเจนทาใหพ้ นั ธะโมเลกลุ ของวตั ถุชีวภาพเกิดการแตกตวั ผลผลิตท่ีไดม้ ีท้งั กา๊ ซและของเหลวท่ีสามารถนาไปใชเ้ ป็นวตั ถุดิบในผลิตภณั ฑต์ า่ งๆ ตวั อยา่ งเช่น การแปรสภาพยางรถยนตเ์ ก่าเป็นน้ามนั เช้ือเพลิง เตาในปริมาณมากท่ีสุด โดยทวั่ ไปผลผลิตที่ไดจ้ ึงขายรวมกนั ในรูปของน้ามนั เตาเพ่อื ความสะดวก ปัจจุบนั กระบวนไพโรไลซิสเป็นกระบวนการผลิตเช้ือเพลิงชีวมวลท่ีถือวา่ มีศกั ยภาพมากและมีแนวโนม้ ที่จะสามารถผลิตในเชิงพาณิชยไ์ ด้
20 ภาพท่ี 3.2 กระบวนการผลิตพลงั งานชีวมวลท่ีมา http://www.green-energy-th.com/%E0%B8%9A%E0%B8%97%E0%B8%84%E0%B8%A7 %E0%B8%B2%E0%B8%A1/3.2 วตั ถุดบิ และเทคโนโลยกี ารผลติ ของตัวอย่างเชื้อเพลงิ ชีวมวล 3.2.1 วตั ถุดิบและเทคโนโลยกี ารผลติ เอทานอล 3.2.1.1 วตั ถุดิบเอทานอล เอทิลแอลกอฮอล์ (ethyl alcohol) ท่ีผลิตโดยใชว้ ธิ ีการทางชีวเคมี เรียกวา่“ไบโอเอทานอล” (bio-ethanol) หรือเรียกส้นั ๆวา่ เอทานอล (ethanol) สามารถผลิตไดจ้ ากผลผลิตทางการเกษตรและวสั ดุเหลือใชท้ างการเกษตรทุกส่วนของพชื สามารถนามาใชเ้ ป็นวตั ถุดิบสาหรับผลิตเอทานอลได้ อยา่ งไรกต็ าม เทคโนโลยที ่ีนามาใชผ้ ลิตจะมีความแตกตา่ งกนั ไปตามประเภทของวตั ถุดิบ และใหผ้ ลผลิตเอทานอลท่ีแตกต่างกนั ตามตวั อยา่ งท่ีแสดงในตาราง
21วตั ถุดิบทมี่ ีนา้ หนัก 1 ตนั ปริมาตรของเอทานอลทผี่ ลติ ได้ (ลติ ร)กากน้าตาล 260ออ้ ย 70หวั มนั สาปะหลงั สด 180ขา้ วฟ่ าง 70ธญั พืช (เช่น ขา้ ว ขา้ วโพด) 375น้ามะพร้าว 83ตารางท่ี 1 เปรียบเทียบปริมาณของเอทานอลท่ีผลิตไดจ้ ากวตั ถุดิบชนิดตา่ งๆ วตั ถุดิบที่ใชผ้ ลิตเอทานอล สามารถแบ่งออกเป็น 3 ประเภทใหญๆ่ ดงั น้ี 1) วตั ถุดิบประเภทแป้ ง ไดแ้ ก่ ผลผลิตทางการเกษตรพวกธญั พชื เช่น ขา้ วเจา้ ขา้ วสาลีขา้ วโพด ขา้ วบาร์เลย์ ขา้ วฟ่ าง และพวกพืชหวั เช่น มนั สาปะหลงั มนั ฝร่ัง มนั เทศ เป็นตน้ 2) วตั ถุดิบประเภทน้าตาล ไดแ้ ก่ ออ้ ย กากน้าตาล บีตรูต ขา้ วฟ่ างหวาน เป็นตน้ 3) วตั ถุดิบประเภทเส้นใย ส่วนใหญ่เป็นผลพลอยไดจ้ ากผลผลิตทางการเกษตร เช่นฟางขา้ ว ชานออ้ ย ซงั ขา้ วโพด ราขา้ ว เศษไม้ เศษกระดาษ ข้ีเลื่อย วชั พชื รวมท้งั ของเสียจากโรงงานอุตสาหกรรม เช่น โรงงานกระดาษ เป็นตน้ แมว้ า่ จะมีวตั ถุดิบอยหู่ ลายชนิดที่สามารถนามาผลิตเป็นเอทานอลไดแ้ ต่จะมีเพียงไมก่ ี่ชนิดที่มีความเหมาะสมในการผลิตเป็นเอทานอล โดยมีหลกั เกณฑท์ ่ีควรพจิ ารณา คือ วตั ถุดิบมีปริมาณเพยี งพอสาหรับป้ อนสู่โรงงานไดต้ ลอดปี หาไดง้ ่าย ราคาถูก สามารถผลิตเอทานอลตอ่ หน่วยของวตั ถุดิบและต่อหน่วยของพ้นื ที่เพาะปลูกไดใ้ นปริมาณสูง พลงั งานสมดุลของระบบเป็นบวก วตั ถุดิบน้นั จะตอ้ งไมแ่ ยง่ อาหารของมนุษย์ จากขอ้ พิจารณาในการเลือกใชว้ ตั ถุดิบขา้ งตน้ ทาใหแ้ ตล่ ะประเทศที่ผลิตเอทานอลเป็นเช้ือเพลิงใชว้ ตั ถุดิบที่แตกต่างกนั ไป เช่น ประเทศบราซิลซ่ึงเป็นผผู้ ลิตเอทานอลรายใหญ่ท่ีสุดของโลกใชอ้ อ้ ยเป็นวตั ถุดิบหลกั ในขณะที่ประเทศสหรัฐอเมริกาใชข้ า้ วโพด เป็นตน้ สาหรับประเทศไทยวตั ถุดิบที่ไดร้ ับการพจิ ารณาจากคณะกรรมการเอทานอลแห่งชาติวา่ มีความเหมาะสมที่จะนามาผลิตเอทานอลมีเพียง 3 ชนิดเทา่ น้นั ไดแ้ ก่ ออ้ ย กากน้าตาล และมนัสาปะหลงั โดยเฉพาะหวั มนั สาปะหลงั สด
22 ภาพที่ 3.3 หวั มนั สาปะหลงั กากน้าตาล ออ้ ย จาก หนงั สือพลงั งานทดแทน เอทานอล และไบโอดีเซล มันสาปะหลงั (cassava หรือ tapioca) เป็นพืชเศรษฐกิจท่ีสาคญั สามารถนารายไดเ้ ขา้ประเทศไทยปี ละประมาณ 2 หมื่นลา้ นบาท นิยมปลูกกนั มากในภาคตะวนั ออกเฉียงเหนือ ภาคกลาง และภาคตะวนั ออก ส่วนภาคอื่นๆมีปลูกบา้ งเลก็ นอ้ ย มนั สาปะหลงั มกั มีปัญหาเก่ียวกบั การส่งออก เกิดภาวะลน้ ตลาด ทาใหเ้ กษตรกรขายไดใ้ นราคาต่า การรณรงคเ์ พ่อื แกป้ ัญหาใหเ้ กษตรกรหนั ไปปลูกพืชชนิดอื่นกเ็ ป็นไปไดย้ าก เนื่องจากมนั สาปะหลงั เป็นพืชที่มีอตั ราเสี่ยงต่า วธิ ีการปลูก การดูแลรักษา และการเกบ็ เก่ียวไมย่ งุ่ ยากข้ึนได้ทวั่ ไป แมใ้ นดินท่ีมีความอุดมสมบรู ณ์ต่าและแหง้ แลง้ ท่ีสาคญั คือการลงทุนต่า สามารถใชแ้ รงงานท่ีมีอยใู่ นครอบครัว ทาใหเ้ กษตรกรที่ยากจนนิยมปลูกกนั มาก จากแผนยทุ ธศาสตร์มนั สาปะหลงั ปี พทุ ธศกั ราช 2545 ถึง 2549 ของกระทรวงเกษตรกรและสหกรณ์ คาดวา่ จะสามารถเพิม่ ผลผลิตมนั สาปะหลงั ไดป้ ระมาณ 20 ลา้ นตนั ต่อปี โดยไมม่ ีการขยายพ้นื ที่เพาะปลูก และจะมีผลผลิตส่วนเกินประมาณ 4 ลา้ นตนั ต่อปี ซ่ึงสามารถนามาผลิตเอทานอลไดถ้ ึง 2 ลา้ นลิตรตอ่ วนั ดงั น้นั จึงเห็นไดว้ า่ จะไมม่ ีปัญหาในดา้ นวตั ถุดิบในการผลิตเอทานอลแต่อยา่ งใด อยา่ งไรก็ดีในบางโอกาส เช่น ในช่วงฤดูฝน อาจจะเกิดการขาดแคลนหวั มนั สดข้ึนได้เช่น ในกรณีท่ีรถบรรทุกไม่สามารถเขา้ ไปรับมนั สาปะหลงั ในไร่ได้ วธิ ีการแกไ้ ขปัญหามนัสาปะหลงั ขาดแคลนดงั กล่าวอาจทาได้ โดยการจดั หาหวั มนั สดล่วงหนา้ 2 วนั เน่ืองจากโดยปกติแลว้ สามารถเกบ็ คา้ งหวั มนั สดไวไ้ ด้ 2-3 วนั ก่อนเขา้ กระบวนการผลิต หรือใชม้ นั เส้นเป็นวตั ถุดิบแทน ก็จะสามารถเดินเครื่องจกั รโรงงานไดต้ ลอดปี
23 ภาพที่ 3.4 สัดส่วนของการนามนั สาปะหลงั ของประเทศไทยไปใชป้ ระโยชน์ จาก หนงั สือพลงั งานทดแทน เอทานอล และไบโอดีเซล จากการศึกษาของสถาบนั วจิ ยั วทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยแี ห่งประเทศไทย พบวา่ ในการทามนั สาปะหลงั สดและผลิตภณั ฑม์ นั สาปะหลงั มาใชผ้ ลิตเอทานอลในโรงงานตน้ แบบขนาดกาลงัการผลิต 1,500 ลิตรตอ่ วนั น้นั จะไมม่ ีปัญหาในกระบวนการผลิตแต่งอยา่ งใด ผลิตภณั ฑท์ ่ีไดม้ ีคุณภาพดี แตต่ น้ ทุนการผลิตในโรงงานตน้ แบบของมนั สาปะหลงั สดจะถูกกวา่ มนั เส้นและแป้ งมนัสาปะหลงั มนั สาปะหลงั สดเป็นวตั ถุดิบสาหรับการผลิตเอทานอลท่ีมีความเหมาะสมมากที่สุด เพราะมีสดั ส่วนของแป้ งสูงและเส้นใยต่า วตั ถุดิบที่เหมาะสมสาหรับผลิตเอทานอล รองลงมาคือมนั เส้นส่วนแป้ งมนั สาปะหลงั ไม่แนะนาใหใ้ ชเ้ น่ืองจากมีราคาสูง ในดา้ นกระบวนการผลิตหวั มนั สาปะหลงั น้นั มีข้นั ตอนการเตรียมวตั ถุดิบมากกวา่ มนั เส้นและแป้ งมนั สาปะหลงั กล่าวคือ ตอ้ งทาการปอกเปลือก ลา้ ง แลว้ บดในขณะที่มนั เส้นมีข้นั ตอนการกรองแยกสิ่งเจือปนประเภทกรวดและทรายออก แลว้ จึงทาการบด ส่วนแป้ งมนั สาปะหลงั มีขนาดเหมาะสมแลว้ ไมต่ อ้ งทาการบดอีก ขอ้ ดีของหวั มนั สาปะหลงั คือ ใชน้ ้าในกระบวนการผลิตนอ้ ย และใชอ้ าหารเสริมสาหรับยสี ตน์ อ้ ยหรือไมต่ อ้ งใชเ้ ลย แต่มีขอ้ เสียคือไมส่ ามารถเกบ็ หวั มนัสาปะหลงั ไวไ้ ดน้ าน ตอ้ งนาไปใชใ้ นทนั ทีหรือภายใน 2-3 วนั ในขณะที่ยงั มีสภาพสดดีอยู่สาหรับมนั เส้นและแป้ งมนั สาปะหลงั จะไม่มีปัญหาเรื่องการเกบ็ วตั ถุดิบและการขาดแคลนวตั ถุดิบในช่วงฤดูฝน แตม่ ีขอ้ เสียคือตอ้ งใชน้ ้าและอาหารเสริมมาก ทาใหต้ น้ ทุนในการผลิตสูงตามไปดว้ ย
24 ภาพที่ 3.5 การคดั แยกวตั ถุดิบก่อนเขา้ กระบวนการผลิต จาก หนงั สือพลงั งานทดแทน เอทานอล และไบโอดีเซล อ้อย (sugar cane) และนา้ ตาลทราย มีความสาคญั ต่อระบบเศรษฐกิจอยา่ งมาก เพราะมีบทบาทท้งั ในภาคเกษตรกรรม อุตสาหกรรม การคา้ และการบริการอยา่ งครบวงจร ประเทศไทยส่งออกน้าตาลทรายไปจาหน่ายยงั ตา่ งประเทศประมาณ 2 ใน 3 ของผลผลิตท้งั หมด คิดเป็นมลู คา่ประมาณ 3 หม่ืนลา้ นบาทตอ่ ปี ในปัจจุบนั ผลผลิตออ้ ยทวั่ ประเทศอยทู่ ี่ประมาณ 50 ลา้ นตนั ตอ่ ปีขณะที่โรงงานน้าตาลสามารถหีบออ้ ยไดถ้ ึง 75 ลา้ นตนั ตอ่ ปี ทาใหเ้ กิดปัญหาการแยง่ วตั ถุดิบระหวา่ งโรงงานน้าตาลอยา่ งต่อเน่ือง ภาพท่ี 3.6 ออ้ ย จาก หนงั สือพลงั งานทดแทน เอทานอล และไบโอดีเซล ดงั น้นั หากจะมีการเอาออ้ ยมาใชเ้ ป็นวตั ถุดิบในการผลิตเอทานอล อาจเกิดปัญหาวตั ถุดิบไม่เพียงพอข้ึนได้ นอกจากน้ีในการนาออ้ ยมาใชเ้ ป็นวตั ถุดิบในการผลิตเอทานอลยงั มีขอ้ จากดั ในดา้ นการปลูกและตดั ส่งออ้ ยเขา้ โรงงานไดเ้ พยี งปี ละไมเ่ กิน 5 เดือน จึงทาใหก้ ารผลิตเอทานอลจากออ้ ยโดยตรงสามารถดาเนินการไดเ้ พียงปี ละไม่เกิน 5 เดือน หรือ 150 วนั อีกท้งั ในการนาออ้ ยมาใช้เป็นวตั ถุดิบยงั ตอ้ งคานึงถึงปัญหาในเรื่องการแบ่งปันผลประโยชนร์ ะหวา่ งชาวไร่ออ้ ยและโรงงานน้าตาลตามพระราชบญั ญตั ิออ้ ยและน้าตาลทรายพุทธศกั ราช 2527 ดว้ ย รัฐบาลไดก้ าหนดพ้นื ที่ในเขตจงั หวดั ต่างๆ เป็นเขตเกษตรเศรษฐกิจสาหรับการปลูกออ้ ยโรงงาน โดยพิจารณาจากศกั ยภาพของพ้ืนท่ีในแตล่ ะภาค ตามประกาศของกระทรวงเกษตรและสหกรณ์เรื่องกาหนดเขตการเกษตรเศรษฐกิจสาหรับการปลูกออ้ ยโรงงานพทุ ธศกั ราช 2543 ลงวนั ท่ี
259 พฤศจิกายน พ.ศ. 2543 จะเห็นวา่ การใชอ้ อ้ ยเป็นวตั ถุดิบในการผลิตเอทานอลน้นั มีขอ้ จากดั อยา่ งไรก็ตาม การผลิตเอทานอลจากออ้ ยอาจถูกนามาพจิ ารณาดาเนินการในช่วงที่ราคาน้าตาลตกต่า ซ่ึงถือวา่ เป็นทางเลือกอีกทางหน่ึงของโรงงานน้าตาล และถา้ หากไมต่ อ้ งการเพิม่ พ้นื ที่เพาะปลูก การเพิ่มผลผลิตต่อไร่ใหส้ ูงข้ึนจะเป็นทางหน่ึงท่ีจะช่วยใหม้ ีปริมาณออ้ ยมาใชเ้ ป็นวตั ถุดิบในโรงงานเอทานอล และช่วยใหเ้ กิดผลดีในแง่ตน้ ทุนที่ต่าลงของออ้ ยและเอทานอล ภาพท่ี 3.7 พนั ธุ์ออ้ ยในแปลงวจิ ยั ของศูนยเ์ กษตรออ้ ยภาคกลาง จาก หนงั สือพลงั งานทดแทน เอทานอล และไบโอดีเซล กากนา้ ตาล (molasses) เป็นผลพลอยไดจ้ ากอุตสาหกรรมผลิตน้าตาล โดยทวั่ ไป ออ้ ย 1ตนั จะไดก้ ากน้าตาลประมาณ 50-58 กิโลกรัม ปริมาณการผลิตในแตล่ ะปี จะไม่แน่นอน ข้ึนอยู่กบั ปริมาณและคุณภาพของออ้ ย ปริมาณกากน้าตาลในปี พ.ศ. 2544/2545 ท้งั ประเทศมีประมาณ2.5 ลา้ นตนั กากน้าตาลที่ผลิตไดจ้ ะใชบ้ ริโภคภายในประเทศและส่งออก การใชก้ ากน้าตาลภายในประเทศ ส่วนใหญ่จะใชใ้ นอุตสาหกรรมการผลิตสุราและแอลกอฮอล์ อีกท้งั ยงั ใชใ้ นอุตสาหกรรมผลิตยสี ต์ ซีอิว้ และผงชูรส ในอนาคตคาดวา่ การใชก้ ากน้าตาลภายในประเทศจะมีปริมาณเพิ่มข้ึน เน่ืองจากจะมีโรงงานผลิตแอลกอฮอลข์ นาดใหญเ่ พ่ิมข้ึนอีกหลายโรงงาน ภาพที่ 3.8 ถงั เกบ็ กากน้าตาลและหมอ้ เค่ียวน้าตาลภายในโรงงาน จาก หนงั สือพลงั งานทดแทน เอทานอล และไบโอดีเซล
26 แมว้ า่ กากน้าตาลจะเป็นวตั ถุดิบท่ีนิยมใชก้ นั อยา่ งแพร่หลายในการผลิตเอทานอล แต่การใชก้ ากน้าตาลจะมีความเส่ียงสูงต่อการขาดแคลนวตั ถุดิบ ท้งั น้ีเพราะกากน้าตาลมีตลาดรองรับท้งัภายในประเทศและต่างประเทศไม่มีปัญหาการลน้ ตลาด นอกจากน้ีกากน้าตาลยงั เป็นผลพลอยได้จากอุตสาหกรรมน้าตาล จึงไม่สามารถเพิม่ ปริมาณการผลิตไดต้ ามตอ้ งการ ข้ึนอยกู่ บั ปริมาณออ้ ยและปริมาณการผลิตน้าตาลในแต่ละปี การผลิตมีเฉพาะในช่วงที่มีการหีบออ้ ยเท่าน้นั ซ่ึงมีระยะเวลาประมาณ 4-6 เดือนต่อปี ทาใหม้ ีปัญหาในดา้ นการกกั เกบ็ กากน้าตาลไวใ้ ชต้ ลอดปี ราคาของกากน้าตาลยงั ไม่แน่นอนข้ึนอยกู่ บั อุปทานของตลาดโลก การใชก้ ากน้าตาลเป็นวตั ถุดิบในการผลิตเอทานอลมีขอ้ ดีคือเป็นวตั ถุดิบประเภทน้าตาลจึงไมจ่ าเป็นตอ้ งผา่ นข้นั ตอนการเตรียมวตั ถุดิบก่อนการหมกั เช่นเดียวกบั การใชม้ นั สาปะหลงั เพียงแต่ทาการเจือจางกากน้าตาลดว้ ยน้าใหม้ ีความเขม้ ขน้ ที่เหมาะสมก็สามารถนาไปใชห้ มกั ดว้ ยยสี ตไ์ ด้ทาใหต้ น้ ทุนการผลิตต่า ขอ้ เสียของการใชก้ ากน้าตาลคือการเกิดตะกรันในหอกลนั่ ทาใหโ้ รงงานตอ้ งหยดุ เดินเคร่ืองเพื่อทาความสะอาดบอ่ ยคร้ัง หากแกไ้ ขปัญหาน้ีที่ใชอ้ ยใู่ นโรงงานตน้ แบบของสถาบนั วจิ ยั วทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยแี ห่งประเทศไทยซ่ึงใหผ้ ลดีพอสมควร คือ ทาการกาจดัแคลเซียมไอออนออกจากกากน้าตาลก่อนโดยการกรองผา่ นเรซีน นอกจากน้ี น้ากากส่าจากการกลนั่ เอทานอลยงั มีสีน้าตาลเขม้ ซ่ึงยากแก่การกาจดั สีใหห้ มดไปเกิดปัญหาในการระบายน้าทิง้ ลงสู่แหล่งน้าในธรรมชาติ 3.2.1.2 เทคโนโลยกี ารผลติ เอทานอล เทคโนโลยกี ารผลิตเอทานอลไดม้ ีการคิดคน้ กนั มาเป็นเวลานานและมีการพฒั นาปรับปรุงใหด้ ีข้ึนเรื่อยๆ เพื่อใหเ้ กิดความสะดวกในการผลิต เช่น การนาคอมพิวเตอร์มาช่วยในระบบควบคุมกระบวนการผลิต อยา่ งไรก็ตาม วตั ถุประสงคท์ ี่สาคญั คือ ความพยายามในการลดตน้ ทุนการผลิตและเพิม่ ประสิทธิภาพการผลิต เช่น การประหยดั พลงั งานที่ใชใ้ นการผลิต วตั ถุดิบ และแรงงาน เอทานอล (ethanol) หรือเอทิลแอลกอฮอล์ (ethyl alcohol) เป็นสารอินทรียท์ ่ีมีสูตรโมเลกลุ C2H5OH มีน้าหนกั โมเลกุลเท่ากบั 46.07 ประมาณ 78 องศาเซลเซียส เป็นของเหลวใสไม่มีสี ติดไฟง่าย ใหเ้ ปลวไฟสีน้าเงินที่ไมม่ ีควนั โดยปกติเอทานอลสามารถรวมตวั กบั น้า อีเทอร์หรือ คลอไรฟอร์ม ไดท้ ุกส่วน เอทานอลถูกนาไปใชป้ ระโยชนไ์ ดอ้ ยา่ งหลากหลาย เช่น ใชเ้ ป็นเคร่ืองด่ืมแอลกอฮอล์หรือคุน้ เคยกนั ดีก็คือ “เหลา้ ไวน์ และเบียร์” ใชใ้ นอุตสาหกรรมยา ใชเ้ ป็นตวั ทาละลายในผลิตภณั ฑอ์ ุตสาหกรรม เช่น สี แล็กเกอร์ ยาเคลือบน้ามนั และข้ีผ้งึ (ครีมขดั รองเทา้ )ไนโตรเซลลูโลส เรซิน ใชเ้ ป็นวตั ถุดิบในการสงั เคราะห์สารเคมีและชีวเคมี ใชเ้ ป็นสารเพิม่ ค่าออกเทนในน้ามนั เบนซิน ท่ีเรียกวา่ แก๊สโซฮอล์ ใชผ้ ลิตเป็นอาหาร เช่น น้าส้มสายชู เจลาติน ใช้
27ทางดา้ นการแพทย์ เช่น ใชเ้ ช็ดแผล ใชใ้ นอุตสาหกรรมเครื่องสาอาง ใชเ้ ป็นตวั รีเอเจนตใ์ นหอ้ งปฏิบตั ิการและอื่นๆ เป็นตน้ ภาพท่ี 3.9 ข้นั ตอนการผลิตเอทานอล และเม่ือผสมกบั เบนซินจะไดแ้ ก๊สโซฮอล์ จาก หนงั สือพลงั งานทดแทน เอทานอล และไบโอดีเซล กระบวนการผลติ เอทานอลสามารถแบง่ ไดเ้ ป็น 2 วธิ ี ดงั น้ี วธิ ีท่ี 1 ไดแ้ ก่ การใชก้ ระบวนการทางเคมีในการสังเคราะห์เอทานอล โดยใชเ้ อทีลีน(ethylene) เป็นวตั ถุดิบ เอทานอลที่ไดเ้ ช่นน้ีเรียกวา่ “เอทานอลสงั เคราะห์” (synthetic ethanol) วธิ ีท่ี 2 ไดแ้ ก่ การใชว้ ธิ ีการทางชีวเคมีเพื่อผลิตเอทานอล โดยใชว้ สั ดุเกษตรท่ีมีองคป์ ระกอบประเภทแป้ ง น้าตาล หรือเซลลูโลสเป็นวตั ถุดิบ เอทานอลท่ีไดเ้ ช่นน้ีเรียกวา่ “ไบโอเอทานอล” (bio-ethanol)
28 ในท่ีน้ีจะขอกล่าวถึงเฉพาะกระบวนการผลิตเอทานอลดว้ ยวธิ ีไบโอเอทานอล ซ่ึงมี 4ข้นั ตอนหลกั คือ 1) การเตรียมวตั ถุดิบก่อนการหมกั ภาพที่ 3.10 เตรียมวตั ถุดิบ หวั มนั สาปะหลงั สดแยกเหงา้ ปลอกเปลือก เขา้ เคร่ืองบด ตม้ มนั สาปะหลงั ท่ีบดละเอียด จาก หนงั สือพลงั งานทดแทน เอทานอล และไบโอดีเซล ข้นั ตอนแรกในกระบวนการผลิตเอทานอล คือ การเตรียมวตั ถุดิบก่อนการหมกั ซ่ึงมีหลายแบบข้ึนอยกู่ บั ชนิดของวตั ถุดิบท่ีใช้ เช่น วตั ถุดิบท่ีสามารถใชเ้ ช้ือจุลินทรียแ์ ละการจดั เตรียมทาไดง้ ่าย ไดแ้ ก่ วตั ถุดิบที่เป็นกากน้าตาล เพียงเจือจางดว้ ยน้าเพ่ือปรับความเขม้ ขน้ ใหเ้ หมาะสม กส็ ามารถนาไปหมกั ได้ วตั ถุดิบที่ใชไ้ ดย้ ากและการจดั เตรียมจะค่อนขา้ งซบั ซอ้ น เช่น หวั มนั สาปะหลงั ซ่ึงเป็นวตั ถุดิบประเภทแป้ ง หรือ เซลลูโลส วตั ถุดิบประเภทเยอื่ ใย จะตอ้ งนาไปผา่ นกระบวนการยอ่ ยให้เป็นน้าตาลดว้ ยการใชก้ รดหรือเอนไซม์ (น้ายอ่ ย) เพ่อื ทาใหอ้ ยใู่ นสภาพที่เหมาะสมก่อนจะทาการหมกั ตอ่ ไป การเปล่ียนแป้ งใหม้ ีโครงสร้างโมเลกุลอยใู่ นรูปน้าตาลโมเลกุลเดี่ยว (ในรูปของกลูโคส) ตอ้ งใชก้ ระบวนการทางเคมีและชีวเคมี กระบวนการที่นิยมใชม้ ี 2 วธิ ี คือ วธิ ีที่ 1 Acid Hydrolysis เป็นวธิ ีการใชก้ รดยอ่ ยแป้ ง วธิ ีท่ี 2 Enzymatic Hydrolysis เป็นวธิ ีการใชเ้ อนไซมใ์ นการยอ่ ยแป้ ง วธิ ีการใชเ้ อนไซมใ์ นการยอ่ ยแป้ งจะเป็นท่ีนิยมมากกวา่ เน่ืองจากเป็นวธิ ีการที่สะดวกและประหยดั ตน้ ทุนการผลิต รวมท้งั ไมท่ าลายสิ่งแวดลอ้ ม เช่น การใชห้ วั มนั สาปะหลงั เป็นวตั ถุดิบจะใชเ้ อนไซม์ 2 ชนิด ไดแ้ ก่ แอลฟา-อไมเลส ในข้นั ตอนที่เรียกวา่ liquefaction และกลูโค-อะไมเลส หรือ เบตา้ -อะไมเลส ในข้นั ตอนที่เรียกวา่ saccharification
292) การเตรียมหัวเชื้อและการหมักการเตรียมหวั เช้ือ ภาพที่ 3.11 ถ่ายเช้ือยสี ตใ์ นสารอาหารและนาไปใส่ลงในถงั เตรียม จาก หนงั สือพลงั งานทดแทน เอทานอล และไบโอดีเซล ข้นั ตอนท่ี 2 ในกระบวนการผลิตเอทานอล คือ ข้นั ตอนการเตรียมหวั เช้ือ (inoculum)เพอื่ ใหไ้ ดเ้ ช้ือจุลินทรียท์ ี่แขง็ แรงและมีปริมาณมากเพยี งพอสาหรับใชใ้ นการหมกั (fermentation)รวมท้งั ตอ้ งปราศจากการปนเป้ื อนของเช้ือจุลินทรียอ์ ื่นที่ไม่ตอ้ งการ เม่ือเตรียมหวั เช้ือเรียบร้อยแลว้จึงถ่ายลงในถงั หมกั ผสมกบั วตั ถุดิบ จากน้นั ทาการปรับและควบคุมสภาวะของการหมกั เช่นอตั ราการใหอ้ ากาศ (aeration rate) อตั ราการกวน (agitation rate) คา่ pH และอุณหภมู ิในระหวา่ งการหมกั ท้งั น้ีข้ึนอยกู่ บั ชนิดของการหมกั ชนิดของผลิตภณั ฑ์ และชนิดของจุลินทรียท์ ี่ใช้ เช้ือยสี ตท์ ่ีนามาใชจ้ ะเป็นยสี ตส์ ายพนั ธุ์ที่ผา่ นการคดั เลือกแลว้ เช่น saccharomycescerevisiae TISTR 5596 ซ่ึงใชใ้ นการหมกั หวั มนั สาปะหลงั เป็นตน้ เมื่อใชว้ ตั ถุดิบตา่ งประเภทกนั กจ็ ะใชเ้ ช้ือจุลินทรียท์ ี่แตกต่างกนั ดว้ ย อยา่ งไรก็ตาม ข้นั ตอนการเตรียมหวั เช้ืออาจไมจ่ าเป็นตอ้ งมี หากมีการนาเอายสี ตแ์ หง้(dry yeast) มาใชแ้ ทน โดยการนาเอาเช้ือยสี ตแ์ หง้ ในปริมาณที่ตอ้ งการผสมกบั วตั ถุดิบ (น้าตาล)ในถงั หมกั ไดเ้ ลย การหมกั ภาพที่ 3.12 วเิ คราะห์ตวั อยา่ งน้าหมกั และถงั เตรียมหวั เช้ือ จาก หนงั สือพลงั งานทดแทน เอทานอล และไบโอดีเซล
30 เม่ือเตรียมวตั ถุดิบพร้อมแลว้ นามาถ่ายลงในถงั หมกั (fermentor) วตั ถุดิบอาจผา่ นหรือไม่ผา่ นข้นั ตอนการฆ่าเช้ือข้ึนอยกู่ บั ชนิดของการหมกั และวตั ถุดิบท่ีใช้ เช่น กากน้าตาลสามารถนาไปหมกั เป็นแอลกอฮอลไ์ ดไ้ ม่ตอ้ งทาการฆา่ เช้ือก่อน เป็นตน้ ข้นั ตอนการหมกั เป็นกระบวนการเปล่ียนแปลงทางชีวเคมีท่ีเกิดจากการทางานของเช้ือยสี ต์ในการเปล่ียนน้าตาลกลูโคส ภายใตส้ ภาพท่ีปราศจากออกซิเจนหรือมีออกซิเจนเพยี งเล็กนอ้ ยให้เป็นแอลกอฮอล์ โดยทว่ั ไปการหมกั จะใชเ้ วลาประมาณ 2-3 วนั เพือ่ ใหไ้ ดแ้ อลกอฮอลท์ ี่มีความเขม้ ขน้ ประมาณร้อยละ 8-12 โดยปริมาณ ตามทฤษฎี ยสี ตจ์ ะเปลี่ยนน้าตาลกลูโคสเป็นแอลกอฮอลไ์ ดร้ ้อยละ 51.1 และแก๊สคาร์บอนไดออกไซดร์ ้อยละ 48.9 โดยน้าหนกั และมีความร้อนเกิดข้ึนตามสมการเคมีดงั น้ีภาพท่ี 3.13 สมการเคมีแสดงกระบวนการผลิตเอทานอลจากวตั ถุดิบประเภทแป้ งและน้าตาล จาก หนงั สือพลงั งานทดแทน เอทานอล และไบโอดีเซลแต่ในทางปฏิบตั ิ น้าตาลเพยี งร้อยละ 95 เท่าน้นั ที่จะเปลี่ยนไปเป็นแอลกอฮอล์นอกจากน้นั ยสี ตจ์ ะใชส้ าหรับการเจริญเติบโตของตวั มนั เองและเปล่ียนเป็นผลพลอยไดอ้ ่ืน ไดแ้ ก่Acetaldehyde ร้อยละ 0-0.03Acetic acid ร้อยละ 0.05-0.25Glycerine ร้อยละ 2.5-3.6Lactic acid ร้อยละ 0-0.2Succinic acid ร้อยละ 0.5-0.77Fusel oil ร้อยละ 0.25-0.5Furfural เล็กนอ้ ยการหมกั แอลกอฮอล์ แบง่ ออกไดเ้ ป็น 3 ชนิด ไดแ้ ก่
31 การหมกั แบบแบทช์ (batch fermentation) เป็นกระบวนการหมกั ผลิตภณั ฑโ์ ดยอาศยัการเติมวตั ถุดิบ สารอาหาร และหวั เช้ือ ลงไปในถงั หมกั เพียงคร้ังเดียวตลอดกระบวนการ การหมกั แบบเฟดแบทช์ (fed batch fermentation) เป็นกระบวนการหมกั ท่ีมีการเติมวตั ถุดิบและสารอาหารลงไปในถงั หมกั มากกวา่ 1 คร้ังข้ึนไป เพ่ือใหเ้ ช้ือจุลินทรียส์ ามารถใช้วตั ถุดิบและสารอาหารไดใ้ นปริมาณสูงข้ึน การหมกั แบบต่อเนื่อง (continuous fermentation) เป็นกระบวนการหมกั ท่ีมีการเติมวตั ถุดิบและสารอาหารเขา้ ไปในถงั หมกั และแยกเอาผลิตภณั ฑอ์ อกมาตลอดเวลา ทาใหส้ ามารถผลิตผลิตภณั ฑไ์ ดส้ ูงสุดในระยะเวลาเท่ากนั เม่ือเทียบกบั การหมกั ท้งั สองชนิดที่กล่าวมา อยา่ งไรก็ตามการหมกั แอลกอฮอลใ์ นประเทศไทย เช่น การผลิตแอลกอฮอลเ์ พ่อื ผลิตสุราส่วนใหญย่ งั เป็นการหมกั แบบแบทช์ รวมท้งั การหมกั แอลกอฮอลจ์ ากมนั สาปะหลงั ดว้ ยซ่ึงยงั ไม่มีที่ใดๆในโลกใชก้ ระบวนการหมกั แบบตอ่ เนื่อง 3) การแยกผลติ ภณั ฑ์เอทานอลและการทาให้บริสุทธ์ิ ภาพท่ี 3.14 เคร่ืองแก๊สโครมาโตกราฟี หอกลน่ั ท่ีใชผ้ ลิตเอทานอล และหอกลน่ั ท่ีใชผ้ ลิต เอทานอลไร้น้า จาก หนงั สือพลงั งานทดแทน เอทานอล และไบโอดีเซล ข้นั ตอนที่ 3 ในกระบวนการผลิตเอทานอลหรือการแยกเอทานอลและทาใหบ้ ริสุทธ์ิ เป็นการแยกเอทานอลท่ีมีความเขม้ ขน้ ประมาณร้อยละ 8-12 โดยปริมาตร ออกจากน้าหนกั ดว้ ยน้าส่าโดยใชก้ ระบวนการทางเคมี ไดแ้ ก่ กระบวนการกลน่ั ลาดบั ส่วนซ่ึงสามารถแยกเอทานอลใหไ้ ด้ความบริสุทธ์ิร้อยละ 95.6 โดยปริมาตร (ใหท้ างปฏิบตั ิการเรียกวา่ เอทานอลร้อยละ 95) อยา่ งไรก็ตาม การกลน่ั ที่ความดนั บรรยากาศ จะไม่สามารถผลิตเอทานอลใหม้ ีความเขม้ ขน้ สูงกวา่ น้ีได้เน่ืองจากเกิดองคป์ ระกอบที่เป็นการผสมอะซีโอโทรป (azeotropic mixture) หรือของผสมของสารท่ีมีจุดเดือดคงที่ใด แตใ่ นการนาไปใชเ้ พอ่ื เป็นเช้ือเพลิงจะตอ้ งทาใหเ้ อทานอลมีความบริสุทธ์ิสูงข้ึนที่ระดบั ไม่ต่ากวา่ ร้อยละ 99.5 โดยปริมาตร เอทานอลท่ีมีความบริสุทธ์ิสูงเช่นน้ีเรียกวา่ เอทานอลไร้
32น้า (anhydrous ethanol หรือ absolute ethanol) ดงั น้นั จึงจาเป็นตอ้ งใชเ้ ทคนิคอื่นๆมาช่วยแยกน้าออกจากแอลกอฮอลท์ ี่มีความเขม้ ขน้ ร้อยละ 95.6 โดยปริมาตร กรรมวธิ ีหรือเทคโนโลยใี นการแยกน้าเพอื่ ผลิตเอทานอลไร้น้า ที่นิยมใชม้ ีอยู่ 3 วธิ ี ไดแ้ ก่ กระบวนการแยกน้าดว้ ยวธิ ีการกลนั่ สกดั สารตวั ท่ี 3 (extractive distillation withthe thrd component) เป็นวธิ ีด้งั เดิมท่ีใชก้ นั มานานจนถึงปัจจุบนั ก็ยงั ใชก้ นั ในเชิงพาณิชยอ์ ยู่ แตไ่ ด้มีการปรับเปลี่ยนสารตวั ที่ 3 จากสารเบนซิน (benzene) มาใชส้ ารไซโคลเฮกเซน (cyclo-hexane)ซ่ึงมีอนั ตรายนอ้ ยกวา่ แทน กระบวนการแยกดว้ ยวธิ ีเมมเบรน (membrane pervaporation) กระบวนการแยกดว้ ยวธิ ีโมเลคูลาซีฟ (molecular sieve separation) สองวธิ ีหลงั เป็นเทคโนโลยที ่ีคอ่ นขา้ งใหม่ อยา่ งไรก็ตามวธิ ีการท้งั 3 ขา้ งตน้ น้ีมีท้งั ขอ้ ดีและขอ้ เสีย การพจิ ารณาวา่ จะเลือกใชว้ ธิ ีใดข้ึนอยกู่ บั วตั ถุประสงคใ์ นการใชเ้ อทานอลรวมท้งั ความสะดวกในการปฏิบตั ิงานและตน้ ทุนค่าใชจ้ ่ายในการดาเนินการ 4) กระบวนการใช้ประโยชน์จากผลติ ภณั ฑ์รองและของเสียจากโรงงาน ข้นั ตอนสุดทา้ ยในกระบวนการผลิตเอทานอลคือการใชป้ ระโยชน์จากผลิตภณั ฑร์ องและของเสียจากโรงงานเอทานอล ในกระบวนการผลิตเอทานอลน้นั นอกจากจะไดเ้ อทานอลเป็นผลิตภณั ฑห์ ลกั แลว้ ยงั เกิดผลิตภณั ฑร์ องอ่ืนอีก ไดแ้ ก่ แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ฟิ วเซลออยล์ และอื่นๆ นอกจากน้ียงั มีของเสียที่เกิดจากกระบวนการผลิต เช่น น้าเสียจากกระบวนการกลน่ั กากที่ออกจากข้นั ตอนการหมกั และข้นั ตอนการเตรียมวตั ถุดิบ เป็นตน้ ของเสียเหล่าน้ีหากปล่อยไปสู่สิ่งแวดลอ้ มจะก่อใหเ้ กิดมลภาวะ ดงั น้นั เพือ่ ช่วยรักษาสิ่งแวดลอ้ มและช่วยลดตน้ ทุนการผลิต ปัจจุบนั ไดม้ ีการพฒั นาเทคโนโลยกี ารใชป้ ระโยชน์จากผลิตภณั ฑร์ องและของเสียข้ึน เช่น กระบวนการกาจดั น้ากากส่า โดยการแปรรูปไปเป็นป๋ ุยชีวภาพ เป็นอาหารสัตว์ และเป็นแกส๊ ชีวภาพ กระบวนการกาจดั แกส๊ คาร์บอนไดออกไซดโ์ ดยการทาใหบ้ ริสุทธ์ิและแปรรูปไปใชใ้ นอุตสาหกรรมเคร่ืองทาความเยน็ น้าอดั ลม น้าโซดา น้าแขง็ แหง้ อุปกรณ์ดบั เพลิง เป็นตน้ กระบวนการกาจดั ฟิ วเซลออยลโ์ ดยการแปรรูปไปใชอ้ ุตสาหกรรมผลิตแลก็ เกอร์ ผสมทากาว น้าหอมบางชนิด ยาฆา่ แมลง ยาฆา่ วชั พืช และอื่นๆ การใช้เอทานอลลายนา้ เป็ นเชื้อเพลงิ เอทานอลไร้น้าที่ผลิตได้ สามารถนาไปใชเ้ ป็นเช้ือเพลิงได้ 3 รูปแบบ คือ 1. ใชเ้ ป็นเช้ือเพลิงโดยตรง ทดแทนน้ามนั เบนซินและดีเซล 2. ใชเ้ ป็นรูปน้ามนั เช้ือเพลิงผสม โดยนาไปผสมกบั น้ามนั เบนซินเรียกวา่ “แก๊สโซฮอล”์
33(gasohol) หรือผสมกบั น้ามนั ดีเซลเรียกวา่ “ดีโซฮอล”์ (diesohol) 3. ใชเ้ ป็นสารเติมแตง่ หรือสารเคมีเพมิ่ ออกเทนใหแ้ ก่เครื่องยนต์ เป็นการทดแทนสารMTBE (methyl tertiary butyl ether) หรือ ETBE (ethyl tertiary butyl ether) ท่ีผลิตไดจ้ ากปิ โตรเลียม ภาพที่ 3.15 กรรมวธิ ีการผลิตเอทานอลจากมนั สาปะหลงั จาก หนงั สือพลงั งานทดแทน เอทานอล และไบโอดีเซล
34 สาหรับประเทศไทย ไดใ้ หค้ วามสาคญั กบั การใชเ้ อทานอลในรูปน้ามนั เช้ือเพลิงผสม โดยไดม้ ีการทดลองตลาดไปแลว้ โดยหน่วยงานหลกั 4 หน่วยงาน ไดแ้ ก่ โครงการส่วนพระองค์ สวนจิตรลดา สถาบนั วจิ ยั วทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยแี ห่งประเทศไทย บริษทั ปตท. จากดั (มหาชน)และบริษทั บางจากปิ โตรเลียมจากดั (มหาชน) ภาพที่ 3.16 โรงงานตน้ แบบผลิตเอทานอลจากวตั ถุดิบการเกษตรที่สถาบนั วจิ ยั วทิ ยาศาสตร์และ เทคโนโลยแี ห่งประเทศไทย จาก หนงั สือพลงั งานทดแทน เอทานอล และไบโอดีเซล โครงการทดลองตลาด “แกส๊ โซฮอล”์ ดงั กล่าว ใชส้ ่วนผสมระหวา่ งน้ามนั เบนซินไร้ตะกวั่ออกเทน 91 ตอ่ เอทานอล ในอตั รา 90: 10 ซ่ึงเป็นอตั ราส่วนท่ีคณะกรรมการเอทานอลแห่งชาตินาไปกาหนดในระดบั นโยบายของชาติไวแ้ ลว้ โดยในเบ้ืองตน้ ใหเ้ ป็นตวั แทนสาร MTBE ที่นาเขา้ จากต่างประเทศ ในอนาคตหากมีการผลิตเอทานอลมากข้ึนกจ็ ะขยายไปใชใ้ นเน้ือน้ามนัเช้ือเพลิงต่อไป ผลการทดลองในปัจจุบนั สอดคลอ้ งกบั ผลการทดลองในอดีตช่วงปี พ.ศ. 2528-2530 ซ่ึงสถาบนั วจิ ยั วทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยแี ห่งประเทศไทย เคยใชอ้ ตั ราส่วนผสมระหวา่ งน้ามนัเบนซินธรรมดาตอ่ เอทานอลเท่ากบั 85:15 และในการทดลองตลาดร่วมกบั บริษทั สองพลอย จากดัและการปิ โตรเลียมแห่งประเทศไทย จดั จาหน่ายผลิตภณั ฑ์ “น้ามนั เบนซินผสมพิเศษ” หรือแกส๊โซฮอลท์ ี่รู้จกั กนั ในปัจจุบนั ซ่ึงเป็นส่วนผสมระหวา่ งน้ามนั เบนซินธรรมดาตอ่ น้ามนั เบนซินซูเปอร์ต่อเอทานอลในอตั ราส่วนเทา่ กบั 15 : 35 : 50 ผลปรากฏวา่ ผบู้ ริโภคยอมรับคุณภาพของน้ามนัเบนซินพิเศษน้ีโดยเฉพาะในเรื่องของการลดมลพิษจากไอเสีย พบวา่ การใชแ้ ก๊สโซฮอลช์ ่วยใหเ้ กิดการเผาไหมท้ ่ีสมบูรณ์ ทาใหแ้ กส๊ คาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) และไฮโดรคาร์บอน (HC) ลดลง
35 3.2.2 วตั ถุดบิ และเทคโนโลยกี ารผลติ ไบโอดเี ซล 3.2.2.1 วตั ถุดิบไบโอดีเซล น้ามนั พชื และน้ามนั สัตวเ์ ป็นวตั ถุดิบในการผลิตไบโอดีเซล น้ามนั พืชท่ีใชเ้ ป็นวตั ถุดิบสามารถสกดั จากพชื น้ามนั ไดท้ ุกชนิด การพจิ ารณาเลือกพชื ชนิดใดมาใช้ ตอ้ งคานึงถึงปริมาณและองคป์ ระกอบของน้ามนั ในพชื ชนิดน้นั และความเหมาะสมของปริมาณการเพาะปลูกพชื น้ามนั ในพ้นื ท่ีน้นั ๆดว้ ย เช่น ปาลม์ น้ามนั และมะพร้าวเป็นพืชน้ามนั ท่ีมีการปลูกมากในประเทศไทย ปาลม์น้ามนั ปลูกมากในมาเลเซีย ถวั่ เหลืองปลูกมากในประเทศสหรัฐอเมริกา เรพและทานตะวนั ปลูกมากในกลุ่มประเทศยโุ รป เป็นตน้ ปริมาณการผลติ พชื นา้ มนั ของประเทศไทยและประเทศต่างๆ ประเทศไทยทาการเพาะปลูกพืชนามา 6 ชนิด คือ ถว่ั เหลือง ปาลม์ น้ามนั ถว่ั ลิสงมะพร้าว ละหุ่ง และงา ในจานนพืช 6 ชนิดน้ี ปาลม์ น้ามนั เป็นพชื ที่มีรายงานปริมาณผลผลิตในแตล่ ะปี สูงที่สุดใน ปี พ.ศ. 2543/2544 ประเทศไทยมีการผลิตปาลม์ น้ามนั ประมาณ 3.3 ลา้ นตนัรองลงมา ไดแ้ ก่ มะพร้าว ซ่ึงมีการผลิตประมาณ 1.4 ลา้ นตนั นอกเหนือจากพืชน้ามนั 6 ชนิดท่ีเกษตรกรทาการเพาะปลูกแลว้ ยงั มีแหล่งน้ามนั อื่นๆเช่น สบู่ดา น้ามนั สัตว์ น้ามนั พชื ใชแ้ ลว้ และน้ามนั สัตวใ์ ชแ้ ลว้ แหล่งน้ามนั เหล่าน้ีสามารถใชเ้ ป็นวตั ถุดิบในการผลิตไบโอดีเซลไดท้ ้งั สิ้น ภาพที่ 3.17 เมล็ดสบดู่ า จาก หนงั สือพลงั งานทดแทน เอทานอล และไบโอดีเซล กรณีของสบ่ดู าแตกตา่ งจากพชื น้ามนั ท้งั 6 ชนิดขา้ งตน้ กล่าวคือ น้ามนั เมล็ดสบูด่ าไม่สามารถใชใ้ นการบริโภคได้ รวมถึงกากหลงั การบีบน้ามนั ออกแลว้ ไม่เหมาะในการนาไปใชเ้ ป็นอาหารสัตว์ เนื่องจากในเมลด็ สบ่ดู ามีสารพิษประเภท curcine หรือ curcasin อยู่ สบู่ดาเป็นพืชท่ีอยใู่ นวงศ์ euphorbiaceae มีชื่อวทิ ยาศาสตร์วา่ jatropha curcas Linn. มีชื่อสามญั วา่ Physic nutหรือ Purging nut ลกั ษณะตน้ สบู่ดาเป็นไมพ้ มุ่ ขนาดใหญ่ โตเร็วและทนต่อสภาพภูมิอากาศแหง้แลง้ เมลด็ สบ่ดู ามีปริมาณน้ามนั สูงถึงร้อยละ 33.5 ของเมลด็ หรือคิดเป็นร้อยละ 52.8 ของน้าหนกั เน้ือในของเมล็ด เน่ืองจากเมลด็ สบู่ดามีปริมาณน้ามนั ที่สูงเช่นน้ี ชาวบา้ นจึงใชเ้ มล็ดสบูด่ า
36ติดไฟใหแ้ สงสวา่ งในยามค่าคืน อยา่ งไรกต็ าม ในปัจจุบนั ไมม่ ีรายงานปริมาณการเพาะปลูกและผลิตเมลด็ สบู่ดาในประเทศไทย สาหรับน้ามนั สตั ว์ น้ามนั พืชใชแ้ ลว้ และน้ามนั สัตวใ์ ชแ้ ลว้ ยงั ไม่มีการสารวจและศึกษาอยา่ งจริงจงั ถึงปริมาณท่ีสามารถนามาใชเ้ ป็นวตั ถุดิบสาหรับการผลิตไบโอดีเซล ปัจจุบนั น้ามนัเหล่าน้ีมีการหมุนเวยี นใชใ้ นตลาดซ่ึงสามารถประเมินไดอ้ ยา่ งคร่าว ๆ วา่ มีประมาณ 42,000 ตนั ตอ่ ปีถึงแมว้ า่ ประเทศไทยจะทาการปลูกปาลม์ น้ามนั ในปริมาณมากที่สุดเม่ือเปรียบเทียบกบั พชื น้ามนัชนิดอ่ืนๆ แตเ่ มื่อเปรียบเทียบกบั การผลิตน้ามนั ปาลม์ ของโลกแลว้ ประเทศไทยผลิตน้ามนั ปาลม์ เป็นปริมาณเพยี งร้อยละ 2.3 ของโลก โดยทาการผลิตมากเป็นอนั ดบั ที่ 5 ของโลก ประเทศมาเลเซียปลูกปาลม์ น้ามนั มากเป็นอนั ดบั ท่ี 1 ของโลก โดยมีปริมาณการผลิตน้ามนั ปาลม์ คิดเป็นร้อยละ 50.5 ของปริมาณการผลิตของโลกในปี พ. ศ. 2544 ภาพที่ 3.18 ถวั่ เหลืองและถวั่ ลิสง จาก หนงั สือพลงั งานทดแทน เอทานอล และไบโอดีเซล ถว่ั เหลืองนบั วา่ เป็นพ้นื น้ามนั ท่ีมีการปลูกในปริมาณสูงท่ีสุดในประเทศสหรัฐอเมริกา จากสถิติการเพาะปลูกพชื น้ามนั ระหวา่ ง ปี พ.ศ. 2536- 2538 ประเทศสหรัฐอเมริกาผลิตน้ามนั ถว่ั เหลืองไดป้ ระมาณ 32,926 พนั ตนั ตอ่ ปี หรือ 14,935 ลา้ นปอนดต์ ่อปี รองลงมา ไดแ้ ก่ ขา้ วโพดและฝ้ ายนอกจากน้นั ยงั มีไขมนั สัตวอ์ ีกจานวนมาก ปริมาณน้ามนั พชื และไขมนั สัตวท์ ี่ประเทศสหรัฐอเมริกาสามารถผลิตไดร้ วมท้งั สิ้นประมาณ 63,497 พนั ตนั ต่อปี หรือ 28,802 ลา้ นปอนดต์ ่อปี สาหรับประเทศไทยในกลุ่มทวปี ยโุ รป มีการปลูกพืชน้ามนั 12.146 ลา้ นตนั ในปี พ.ศ.2538 มีเมลด็ พชื น้ามนั 3 ชนิด ท่ีมีการปลูกสูงสุด ดงั น้ี เมลด็ เรพ 6.464 ล้านตนั
37 เมลด็ ดอกทานตะวนั 3.87 ลา้ นตนั เมลด็ ถวั่ เหลือง 1.012 ลา้ นตนั เมลด็ พชื น้ามนั ชนิดอื่นๆ 0.80 ลา้ นตนั ในอดีต น้ามนั เมลด็ เรพใชเ้ ป็นวตั ถุดิบเพ่ือการหล่อล่ืนและใชท้ าสบู่ ตอ่ มามีการใชเ้ ป็นเช้ือเพลิงในตะเกียงแสงสวา่ ง ต้งั แต่ ปี พ. ศ. 2414 เป็นตน้ มา น้ามนั เมล็ดเรพถูกใชเ้ พื่อการบริโภคเพยี งอยา่ งเดียว จนกระทงั่ ถึง ปี พ.ศ. 2543 จึงไดเ้ ร่ิมตน้ มีการผลิตไบโอดีเซลเพอ่ื ใชเ้ ป็นเช้ือเพลิงข้ึนจากน้ามนั เมล็ดเรพในกลุ่มประเทศยโุ รป ภาพที่ 3.19 ตน้ เรพ ผลปาลม์ น้ามนั น้ามนั ปาลม์ ดิบ และน้ามนั มะพร้าวดิบ จาก หนงั สือพลงั งานทดแทน เอทานอล และไบโอดีเซล โดยทวั่ ไปแลว้ ผลผลิตเมล็ดพชื น้ามนั จากตน้ เรพอยรู่ ะหวา่ ง 2- 4 ตนั ต่อเฮกตาร์ (1 เฮกตาร์เทา่ กบั 6 ไร่ 1 งาน) ปริมาณผลผลิตข้ึนกบั ภูมิอากาศที่ปลูกและแหล่งที่ปลูกซ่ึงปลูกไดด้ ีและมีผลผลิตสูงในท่ีมีความช้ืนสูงและปริมาณฝนมาก อยา่ งไรก็ตาม เรพตอ้ งการความหนาวเยน็ ดว้ ยดงั น้นั จึงมีการเพาะปลูกเรพก่อนฤดูหนาว หลงั จากอากาศท่ีหนาวเยน็ ท่ีปกคลุมเป็นเวลานาน ทาให้เรพใหผ้ ลผลิตเมล็ดสูงและน้ามนั สูงดว้ ย สาหรับประเทศเยอรมนี ในปี พ.ศ. 2538 สามารถผลิตเมลด็ เรพได้ 3.23 ตนั ตอ่ เฮกตาร์ และมีน้ามนั ในปริมาณร้อยละ 38-46 ของเมลด็ เรพโดยน้าหนกั ปัจจุบนั ประเทศเยอรมนั มีพ้นื ที่เพาะปลูกตน้ เรพเพียงร้อยละ 8.3 ของพ้ืนท่ีเพาะปลูกรวมของประเทศโดยเน้ือที่เพาะปลูก 1 เฮกตาร์ สามารถผลิตเมลด็ เรพได้ 3,000 กิโลกรัม ไดน้ ้ามนั เรพ1,132 กิโลกรัม และผลิตเป็นไบโอดีเซลได้ 1,143 กิโลกรัม (หรือ 1,300 ลิตร) องค์ประกอบทางเคมขี องนา้ มนั พชื และนา้ มันสัตว์ โดยทว่ั ไปแลว้ น้ามนั พืชและน้ามนั สัตวท์ ุกชนิดเป็นสารประกอบตระกลู ไตรกลีเซอไรด์(triglyceride) มีโครงสร้างเป็น C3H5 เชื่อมตอ่ กบั กรดไขมนั ท่ีมีจานวนคาร์บอนต้งั แต่ 10 ถึง 30 ตวั น้ามนั พืชและน้ามนั สัตวม์ ีกรดไขมนั ชนิดตา่ งๆกนั เป็นองคป์ ระกอบ โดยที่มีปริมาณของกรดไขมนั อยใู่ นโครงสร้างถึงร้อยละ 94-96 ของน้าหนกั โมเลกลุ ของไตรกลีเซอไรด์ ทาให้
38คุณสมบตั ิของน้ามนั แตล่ ะชนิดท้งั ทางเคมีและกายภาพ แตกต่างกนั ไปตามคุณสมบตั ิของกรดไขมนั ท่ีเป็นองคป์ ระกอบอยู่ ภาพท่ี 3.20 การวจิ ยั การผลิตไบโอดีเซล จาก หนงั สือพลงั งานทดแทน เอทานอล และไบโอดีเซล น้ามนั พชื ส่วนใหญ่มีคาร์บอนเป็นองคป์ ระกอบในกรดไขมนั ระหวา่ ง 12 ถึง 18 ตวั มีปริมาณกรดไขมนั อ่ิมตวั แตกต่างกนั น้ามนั พืชที่มีกรดไขมนั อ่ิมตวั ในปริมาณสูงจะมีคา่ ไอโอดีนต่าและเม่ือมีปริมาณกรดไขมนั อ่ิมตวั ลดลงหรือมีกรดไขมนั ไม่อ่ิมตวั สูงข้ึนคา่ ไอโอดีนจะสูงข้ึนตามลาดบั น้ามนั พืชเป็นสารที่ไม่อยตู่ วั เม่ือสัมผสั อากาศจะถูกออกซิไดซ์ไดง้ ่าย และเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอไรซ์ไดท้ ี่อุณหภูมิสูง เม่ือเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอไรซ์แลว้ น้ามนั จะมีสภาพเหนียวข้ึนโดยทวั่ ไป คา่ ไอโอดีนของน้ามนั พืชจะเป็นดชั นีช้ีบอกถึงปริมาณกรดไขมนั ไมอ่ ิ่มตวั ที่มีอยใู่ นน้ามนั น้นั ๆซ่ึงบอกถึงความยากง่ายของการเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอไรซ์ดว้ ย เม่ือน้ามนั มีคา่ ไอโอดีนสูง จะเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอไรซ์ไดง้ ่าย ฉะน้นั การเลือกใชน้ ้ามนั พชืท่ีมีค่าไอโอดีนต่าเป็นเช้ือเพลิง จะเป็นการป้ องกนั การเกิดสารเหนียวท่ีเกิดจากปฏิกิริยาพอลิเมอไรซ์ในเครื่องยนตไ์ ดใ้ นเบ้ืองตน้ ภาพท่ี 3.21 การวจิ ยั การผลิตไบโอดีเซล จาก หนงั สือพลงั งานทดแทน เอทานอล และไบโอดีเซล
39 สมบตั ใิ นการเป็ นเชื้อเพลงิ ของนา้ มันพชื และนา้ มนั สัตว์สามารถสรุปสาระสาคญั ไดด้ งั น้ี ในมุมมองของการใชเ้ ช้ือเพลิงในเคร่ืองยนตด์ ีเซล น้ามนั พืชมีคา่ ความร้อนประมาณร้อยละ 83-85 ของน้ามนั ดีเซล น้ามนั พืชและน้ามนั สตั วม์ ีความหนืดสูงกวา่ น้ามนั ดีเซลเป็น 10 เท่า ถา้ อุณหภูมิต่าลงน้ามนั พืชจะยง่ิ มีความหนืดสูงข้ึนเป็นลาดบั จนเกิดเป็นไข เช่น น้ามนั ปาลม์ และน้ามนั มะพร้าวสาหรับน้ามนั มะพร้าว จะเร่ิมเป็นไขที่อุณหภมู ิ 24-26 องศาเซลเซียส และมีปริมาณไขถึงร้อยละ 36ที่อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส ซ่ึงเป็นอุปสรรคตอ่ การป้ อนเช้ือเพลิงในบางพ้ืนที่และบางฤดูกาลที่มีอุณหภมู ิต่า น้ามนั พืชมีคุณสมบตั ิที่ระเหยตวั ไดน้ อ้ ยมาก (low volatility) ทาใหเ้ มื่อป้ อนเขา้ สู่หอ้ งเผาไหม้ จะจุดระเบิดไดช้ า้ กวา่ และมีกากคาร์บอนหลงเหลือหลงั การเผาไหมม้ ากกวา่ น้ามนั ดีเซล คุณสมบตั ิและคา่ ความร้อนของน้ามนั พชื ชนิดต่างๆแสดงไวใ้ นตารางนา้ มนั ความถ่วงจาเพาะ (ท2ี่ 1 ความหนืด (ที่21 องศา ค่าความร้อน องศาเซลเซียส)(กรัม/ เซลเซียส) (เซนติพอยส์) (กโิ ลจูล/กโิ ลกรัม) มิลลลิ ติ ร)ถวั่ เหลือง 0.918 57.2 39,350ทานตะวนั 0.918 60.0 39,490มะพร้าว 0.915 51.9 37,540ถวั่ ลิสง 0.914 67.1 39,470ปาลม์ 0.898 88.6 39,550เมล็ดใน 0.904 66.3 39,720ปาลม์เมล็ดสบดู่ า 0.915 36.9 (ท่ี 38 องศา 39,000 เซลเซียส)น้ามนั ดีเซล 0.845 3.8 46,800ตารางท่ี 2 คุณสมบตั ิและค่าความร้อนของน้ามนั พชื ชนิดตา่ งๆเปรียบเทียบกบั น้ามนั ดีเซล การที่น้ามนั พืชมีความหนืดสูงกวา่ น้ามนั ดีเซลทาใหห้ วั ฉีดฉีดน้ามนั ใหเ้ ป็นฝอยไดย้ ากและเป็นอุปสรรคต่อการป้ อนน้ามนั เช้ือเพลิงเขา้ สู่การเผาไหม้ และการสนั ดาปจะไมส่ มบูรณ์ นอกจากน้นั แลว้ น้ามนั พืชมีคุณสมบตั ิท่ีระเหยตวั กลายเป็นไอไดช้ า้ และนอ้ ยมากยง่ิ ทาให้เกิดการจุดระเบิดไดย้ าก เครื่องยนตต์ ิดยาก และหลงเหลือคราบเขม่าเกาะที่หวั ฉีด กระบอกสูบ
40แหวน แลว้ วาลว์ จากคุณสมบตั ิที่น้ามนั พืชมีความหนืดสูง และระเหยตวั ไดย้ ากกวา่ น้ามนั ดีเซลน้ีทาใหเ้ กิดความยงุ่ ยากเมื่อใชน้ ้ามนั พืชลว้ นๆ โดยตรงในเคร่ืองยนต์ เนื่องจากน้ามนั พชื มีคุณสมบตั ิแตกต่างจากน้ามนั ดีเซลมาก เมื่อใชโ้ ดยตรงในเครื่องยนต์ดีเซล จึงจาเป็นตอ้ งมีการดดั แปลงเคร่ืองยนต์ ตวั อยา่ งเครื่องของ DMS Dieselmotoren-undGeratebau GmbH (DMS) และเคร่ืองยนต์ ELSBETT Technology ซ่ึงออกแบบมาใชก้ บั น้ามนัพืชโดยตรงในการออกแบบไดด้ ดั แปลงในส่วนของลูกสูบ ระบบหวั ฉีดและหอ้ งเผาไหมข้ องเคร่ืองยนต์ ใหใ้ ชพ้ ลงั งานความร้อนจากน้ามนั พืช เพ่อื เปล่ียนเป็นแรงบิดไดอ้ ยา่ งคุม้ ค่า คุณสมบัติในการเป็ นเชื้อเพลงิ ของไบโอดเี ซล ไบโอดีเซล หรือเมทิลเอสเตอร์ หรือเอทิลเอสเตอร์ จากน้ามนั พชื น้ามนั สัตว์ มีความหนืดใกลเ้ คียงกบั น้ามนั ดีเซล และมีความคงตวั ความหนืดเปลี่ยนแปลงไดน้ อ้ ยมากเมื่ออุณหภมู ิเปล่ียน จุดวาบไฟของไบโอดีเซลมีคา่ สูงกวา่ น้ามนั ดีเซล ทาใหม้ ีความปลอดภยั ในการใชแ้ ละขนส่ง นอกจากน้นั แลว้ ค่าซีเทนท่ีเป็นดชั นีบอกถึงคุณสมบตั ิการจุดไฟติดของไบโอดีเซล ยงั มีค่าสูงกวา่ น้ามนั ดีเซลดว้ ย 3.2.2.2 วตั ถุดบิ ไบโอดีเซล ภาพท่ี 3.22 กระบวนการผลิตไบโอดีเซล จาก หนงั สือพลงั งานทดแทน เอทานอล และไบโอดีเซล
Search
