ผลิตน้ำมันดิบจากใบอ้อย
มิตรผลโมเดิร์นฟาร์มมักกล่าวแก่มิตรชาวไร่เสมอว่า “ใบอ้อย” เป็นส่วนประกอบของอ้อยที่ก้ำกึ่งระหว่าง สิ่งมีประโยชน์ กับเศษซากวัสดุเหลือใช้ เพราะเมื่อใดก็ตามที่ใบอ้อยถูกชาวไร่ตัดสินใจเผาทำลาย เพื่อจัดการแปลงปลูกใหม่ ใบอ้อยจะกลายเป็นเศษซากพืชทันที ในทางกลับกันเมื่อใบอ้อยถูกนำมาใช้ประโยชน์ไม่ว่าทางใดก็ตาม ใบอ้อยจะกลายเป็นวัสดุทางเกษตรที่เลอค่า หาที่เปรียบมิได้ทันทีเช่นกัน
วันนี้เรามาว่ากันด้วยเรื่องงานวิจัย ผลิตน้ำมันดิบจากใบอ้อย ของ รศ.ดร.รัชพล สันติวรากร อาจารย์วิศวกรรมเครื่องกล พร้อมด้วย นายวศกร ตรีเดช นักศึกษาระดับปริญญาเอก ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น ที่ไปคว้ารางวัลเหรียญเงินจากเวทีประกวดนวัตกรรมระดับชาติที่กรุงโซล ประเทศเกาหลีเมื่อหลายปีก่อน ซึ่งผลงานชิ้นนี้สอดคล้องกับการแก้ปัญหาสภาวะขาดแคลนน้ำมันเชื้อเพลิงของโลก ทำให้คณะกรรมการต้องชูนิ้วให้นวัตกรรมการเกษตรชิ้นนี้ของไทย
รศ.ดร.รัชพล สันติวรากร อาจารย์วิศวกรรมเครื่องกล ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น
หัวใจหลักของผลงานวิจัยการผลิตน้ำดิบจากใบอ้อย มาจากนโยบายของประเทศไทยส่งเสริมการใช้พลังงานทดแทนมากขึ้น และจากการสำรวจพบว่า ในไทยมีปริมาณชีวมวลจำนวนมาก หลายอย่างถูกนำไปใช้ประโยชน์ไม่คุ้มค่า อาทิเช่น ใบอ้อย แกลบ กากอ้อย ไม้ และฟืน โดยชีวมวลดังกล่าวสามารถนำมาแปรรูปเป็นแหล่งพลังงานทดแทนได้อย่างมีศักยภาพ ทีมวิจัยจึงเลือกใบอ้อยซึ่งมีค่าความร้อนสูงเมื่อเทียบกับชีวมวลประเภทอื่น และยังเป็นวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตรที่มีปริมาณกว่า 10 ล้านตันต่อปี มาใช้ในการวิจัยครั้งนี้
ผลงานวิจัยพบว่า ใบอ้อย 4 กิโลกรัม ได้น้ำมันดิบ 1 ลิตร ใช้ระยะเวลาเพียง 30-40 นาทีเท่านั้น ดังนั้นถ้าใบอ้อย 10 ล้านตัน จะทำให้ได้น้ำมันดิบประมาณ 2.5 พันล้านลิตรเลยทีเดียว นับว่ามีมูลค่ามหาศาล เป็นแหล่งพลังงานทางเลือกที่จะช่วยสร้างความมั่นคงทางด้านพลังงานและเศรษฐกิจให้ประเทศไทยได้
ซึ่งคณะวิจัยสร้างเตาปฏิกรณ์ฟลูอิดไดซ์เบด ซึ่งมีลักษณะเป็นหอสูง 154 เซนติเมตร ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 เซนติเมตร เพื่อเผาใบอ้อยที่ถูกบดละเอียด ผงใบอ้อยจะถูกป้อนเข้าด้วยระบบที่มีอัตราการป้อนที่ 10 กิโลกรัมต่อชั่วโมง โดยภายในบรรจุเม็ดทรายซึ่งใช้เป็นตัวนำความร้อนจากก๊าซไนโตรเจนที่ผ่านฮีตเตอร์ควบคุมให้ได้อุณหภูมิ 500 องศาเซลเซียส เป่าขึ้นจากด้านล่างของหอเตาปฏิกรณ์ ทำให้เม็ดทรายร้อนและเคลื่อนไหวลักษณะแขวนลอยอยู่ภายในหอเตาปฏิกรณ์ ผงใบอ้อยจึงถูกเผาไหม้กลายสภาพเป็นไอ
นอกจากนี้ยังได้มีการออกแบบภายในให้มีระบบดักจับผงใบอ้อยที่เกิดจากการเผาไหม้ไม่สมบูรณ์ด้วยไซโคลน 2 ชุด เมื่อไอจากการเผาไหม้ผ่านเข้าสู่ระบบควบแน่นที่อุณหภูมิ -4 องศาเซลเซียส จึงกลายเป็นน้ำมันดิบด้วยเทคโนโลยีไพโรไลซิสในการใช้ความร้อนสกัดน้ำมันจากชีวมวล
ปัจจัยที่ส่งผลต่อปริมาณน้ำมันดิบที่ได้ คือ อุณหภูมิของหอเตาปฏิกรณ์ และอัตราการไหลของก๊าซไนโตรเจน หากสัดส่วนไม่เหมาะสมจะทำให้เกิดปริมาณไอที่ไม่กลั่นตัวเป็นน้ำมันดิบสูงขึ้น และปริมาณถ่านชาร์หรือผงใบอ้อยที่เกิดจากการเผาไหม้ไม่สมบูรณ์มากขึ้น
โดยน้ำมันดิบที่ได้ยังมีน้ำเป็นส่วนประกอบอยู่ เนื่องจากความชื้นของใบอ้อยและธาตุไฮโดรเจนที่ทำปฏิกิริยาความร้อนกลั่นตัวออกมาเป็นน้ำ จึงต้องทำการต้มที่จุดเดือดของน้ำอุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียส เพื่อขับน้ำที่เป็นส่วนประกอบในน้ำมันดิบออก จากนั้นนำน้ำมันดิบที่ได้มาวิเคราะห์คุณสมบัติเบื้องต้น พบว่า ค่าความร้อนเชื้อเพลิง ค่าความหนืด ความหนาแน่น และความเป็นกรดด่าง เมื่อผ่านการกลั่นกลายเป็นน้ำมันดีเซลจะมีค่าใกล้เคียงกับน้ำมันดีเซลที่ใช้ทั่วไปในปัจจุบัน
ความน่าชื่นชมในเรื่องการนำใบอ้อย เศษวัสดุเหลือใช้หลังการเก็บเกี่ยวอ้อยเข้าโรงงานมาสร้างมูลค่าจนกลายเป็นพลังงานทดแทนได้แบบนี้ เป็นเรื่องที่มหัศจรรย์อย่างมาก นอกจากทีมวิจัยของมหาวิทยาลัยขอนแก่นจะแสดงให้ต่างชาติเห็นความสามารถของคนไทยแล้ว พวกเขายังช่วยประเทศชาติแก้ไขปัญหาการเผาอ้อยได้อย่างยั่งยืน แม้เครื่องต้นแบบนี้ยังต้องพัฒนาความสามารถให้การผลิตน้ำมันเสถียรมากกว่านี้ แต่นี่ก็เป็นนิมิตรหมายอันดีที่จะทำให้การเกษตรไทยก้าวไกลไปอีกขั้นอย่างไม่มีข้อกังขา
ขอบคุณที่มาข้อมูลและภาพ :
