การศึกษาการจำลองกระบวนการผลิตไบโอดีเซลและไฮโดรเจนด้วยน้ำเสียจากการสกัดน้ำมันปาล์มในประเทศไทย

งานวิจัยนี้ศึกษาการผลิตไบโอดีเซลและไฮโดรเจนจากน้ำเสียของกระบวนการสกัดน้ำมันปาล์ม (palm oil mill effluent, POME) ซึ่งเป็นของเสียจากอุตสาหกรรมการผลิตน้ำมันปาล์มที่มีปริมาณมากและก่อให้เกิดปัญหาต่อสิ่งแวดล้อม น้ำเสียจากกระบวนการสกัดน้ำมันปาล์มมีองค์ประกอบทางเคมีที่ซับซ้อน ประกอบด้วยสารอินทรีย์และอนินทรีย์ต่างๆ เช่น น้ำมัน น้ำ และสารแขวนลอย ซึ่งน้ำเสียจากกระบวนการสกัดน้ำมันปาล์มสามารถนำมาใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตพลังงานทดแทน เช่น ไบโอดีเซลได้ การนำน้ำเสียจากกระบวนการสกัดน้ำมันปาล์มมาใช้ประโยชน์ นอกจากจะช่วยลดปัญหาสิ่งแวดล้อม ยังช่วยเพิ่มมูลค่าให้กับของเสียและส่งเสริมการใช้พลังงานทดแทนอีกด้วย โดยงานวิจัยนี้ศึกษากระบวนการทรานส์เอสเทอริฟิเคชันและกระบวนการแก๊สซิฟิเคชันในสภาวะน้ำยิ่งยวด ด้วยวิธีการจำลองกระบวนการในโปรแกรม Aspen plus เพื่อศึกษาหาสภาวะการดำเนินงานที่สามารถผลิตไบโอดีเซลและไฮโดรเจนได้มากที่สุด ผลการศึกษาพบว่า น้ำเสียจากการสกัดน้ำมันปาล์ม 1000 kg/h เมื่อผ่านกระบวนการเตรียมน้ำเสีย ที่อุณหภูมิ 125°C จะมีปริมาณไตรกลีเซอไรด์ 56.424 kg/h และเหลือปริมาณน้ำภายในน้ำเสียเพียง 0.891 kg/h การศึกษากระบวนการทรานส์เอสเทอริฟิเคชัน ด้วยสารตั้งต้นคือน้ำเสียที่ผ่านกระบวนการเตรียมน้ำเสีย ผลการศึกษาพบว่าอุณหภูมิ อัตราส่วนเมทานอลต่อน้ำมัน และระยะเวลาทำปฏิกิริยาเป็นตัวแปรสำคัญที่ส่งผลต่อปริมาณผลผลิตของไบโอดีเซลที่ผลิตได้ โดยสภาวะที่เหมาะสมที่สามารถผลิตไบโอดีเซลได้มากที่สุด คือ อุณหภูมิ 60°C อัตราส่วนเมทานอลต่อน้ำมัน 9:1 และระยะเวลาทำปฏิกิริยา 5 นาที สามารถผลิตไบโอดีเซลได้ผลผลิต (Yield) 87.152% คิดเป็นปริมาณไบโอดีเซล 56.759 kg/h และกลีเซอรอลดิบ 5.853 kg/h โดยมีประสิทธิภาพพลังงาน 56.955% และประสิทธิภาพของกระบวนการ 45.681% นอกจากนี้เมื่อนำกลีเซอรอลดิบที่เป็นผลพลอยได้มาผลิตก๊าซไฮโดรเจนโดยกระบวนการแก๊สซิฟิเคชันในสภาวะน้ำยิ่งยวด ผลการศึกษาพบว่าอุณหภูมิ ความดัน และความเข้มข้นของสารป้อนเป็นตัวแปรสำคัญที่ส่งผลต่อปริมาณผลผลิตของไฮโดรเจนที่ผลิตได้ โดยสภาวะที่เหมาะสมที่สามารถผลิตก๊าซไฮโดรเจนได้มากที่สุด คือ อุณหภูมิ 800°C, ความดัน 22.1 MPa และความเข้มข้นของสารป้อน 5% สามารถผลิตไฮโดรเจนได้ผลผลิตมากที่สุด 14.767% คิดเป็นปริมาณไฮโดรเจน 0.864 kg/h โดยมีประสิทธิภาพพลังงาน 19.588% และมีประสิทธิภาพของกระบวนการ 41.925% นอกจากนี้เมื่อศึกษากระบวนการแบบบูรณาการพบว่าที่ กระบวนการทรานส์เอสเทอริฟิเคชันที่อุณหภูมิ 60°C อัตราส่วนเมทานอลต่อน้ำมัน 9:1 ระยะเวลาทำปฏิกิริยา 5 นาที และกระบวนการแก๊สซิฟิเคชันในสภาวะน้ำยิ่งยวดที่อุณหภูมิ 700°C ความดัน 22.1 MPa และความเข้มข้นของสารป้อน 5% สามารถให้ปริมาณผลิตภัณฑ์รวมสูงสุดถึง 57.238 kg/h โดยมีประสิทธิภาพพลังงานอยู่ที่ 27.548% และประสิทธิภาพของกระบวนการที่ 44.184 % สภาวะนี้บ่งชี้ถึงจุดที่ให้ผลผลิตสูง พร้อมทั้งประสิทธิภาพการใช้พลังงานและประสิทธิภาพโดยรวมของกระบวนการที่เหมาะสม