ข้อมูลเกี่ยวกับโครงงงานของข้าพเจ้าเอง

ลำดับตอนที่ #5 : Biodiesel

...กลับไปหน้าแรก...    ......สุรา เมรัย... เข้ามามีบทบาทในชีวิตมนุษย์ ในด้านใดบ้าง ???......    ...วิธีการเลิก..เหล้า...   
...อยากให้เหล้ามีประโยชน์บ้างมั้ยล่ะ..อิ..อิ...  
http://www.geocities.com/Tokyo/Subway/1651/spirit3.html

Biodiesel  

           

          ไบโอดีเซล (biodiesel)  เป็นเชื้อเพลิงดีเซลที่ผลิตจากแหล่งทรัพยากรหมุนเวียน เช่น น้ำมันพืช ไขมันสัตว์ หรือสาหร่าย  ไบโอดีเซลเป็นเชื้อเพลิงดีเซลทางเลือก นอกเหนือจากดีเซลที่ผลิตจากปิโตรเลียม โดยมีคุณสมบัติการเผาไหม้เหมือนกับดีเซลจากปิโตรเลียมมาก  และสามารถใช้แทนกันได้  คุณสมบัติสำคัญของไบโอดีเซลคือ สามารถย่อยสลายได้เอง ตามกระบวนการชีวภาพในธรรมชาติ (biodegradable) และไม่เป็นพิษ (non-toxic)

 

        ไบโอดีเซลไม่ใช่เรื่องใหม่สำหรับเราเลยเนื่องจากเมื่อวันที่ 10 สิงหาคม ค.ศ.1893 น้ำมันไบโอดีเซลถูกนำมาทดลองใช้ในเครื่องยนต์เป็นผลสำเร็จครั้งแรกของโลก โดย "รูดอลฟ์ ดีเซล" (Rudolf C. Diesel : 1858 - 1913)   วิศวกรชาวเยอรมัน ผู้ประดิษฐ์เครื่องยนต์ที่มีชื่อว่า " ดีเซล " เป็นผลสำเร็จในปี 1893 และจดสิทธิบัตรในปีถัดมา โดยการทดลองได้นำเครื่องยนต์ลูกสูบเดี่ยวที่ทำจากเหล็กยาว 3 เมตร  ซึ่ง มีล้อเฟืองติดอยู่ที่ฐานมาทดลองใช้กับน้ำมันไบโอดีเซลได้เป็นผลสำเร็จเป็น ครั้งแรกของโลก ในเมืองอักส์บวร์ก ประเทศเยอรมนี และเพื่อเป็นการระลึกถึงความสำเร็จในครั้งนั้น จึงทำให้วันนี้ถูกกำหนดให้เป็นวันไบโอดีเซลระหว่างประเทศ

                         Rudolf C. Diesel 

          หลังจากดีเซลได้ทดลองโชว์ในประเทศเยอรมันในปี ค.ศ. 1893 และได้นำไบโอดีเซลที่ทำมาจากน้ำมันถั่วมาทดลองกับเครื่องยนต์อีกครั้งในงาน เวิล์ด แฟร์ ที่กรุงปารีส ประเทศฝรั่งเศสในปี ค.ศ. 1898 ทั้งนี้เขาเชื่อว่าไบโอดีเซลนี้จะเป็นน้ำมันที่เหมาะสมกับเครื่องยนต์มากที่สุดในอนาคต

 

เมื่อ วิกฤตน้ำมันของโลกมีมากขึ้นเป็นลำดับ ราคาน้ำมันดิบสูงมากเป็นประวัติการณ์และไม่มีทีท่าว่าจะลดลง เนื่องจากมีการคาดการณ์ว่าน้ำมันกำลังจะหมดลงในอนาคตอันใกล้นี้ รวมถึงปัญหาทางภาคการเกษตรด้านผลผลิตล้นตลาด ราคาตกต่ำ ปัญหาทางการเงินของประเทศที่ต้องการรักษาเงินตราต่างประเทศ และที่สำคัญคือปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมที่มีเพิ่มมากขึ้น ส่งผลกระทบให้เกิดต่อภาวะโลกร้อน ปัญหาต่างๆเหล่านี้ทำให้มีการมองหาพลังงานทางเลือก 

ประเทศไทยริเริ่มโครงการไบโอดีเซลเมื่อ ปีพ.ศ. 2543  และได้มีการติดตั้งระบบผลิตเอทธิลเอสเตอร์โดยโครงการส่วนพระองค์สวนจิตรลดา ตั้งแต่ 7 พ.ค.47 และได้มีการพัฒนาโครงการไบโอดีเซลชุมชนที่ จ.เชียงใหม่

  

วัตถุดิบที่ใช้ในการผลิต

1.       น้ำมันปาล์มดิบ

2.       น้ำมันมะพร้าว 

3.       น้ำมันสบู่ดำ

4.       น้ำมันดอกทานตะวัน

5.       น้ำมันเมล็ดเรพ (rape seed oil)

6.       น้ำมันถั่วเหลือง

7.       น้ำมันถั่วลิสง

8.       น้ำมันละหุ่ง

9.       น้ำมันงา        

10.   น้ำมันพืช  ที่ใช้แล้ว  มีปัญหาเรื่องการปนเปื้อนในรูปของน้ำและตะกอน

 

   

 

          ปาล์มน้ำมัน  เป็นพืชน้ำมันที่นิยมใช้เป็นวัตถุดิบหลักในการผลิต ไบโอดีเซล  ในประเทศไทยขณะนี้   เนื่องจากเป็นพืชที่มีศักยภาพในการนำมาผลิตเป็นเชื้อเพลิงสูงกว่าพืชน้ำมันชนิดอื่น  คือมีต้นทุนในการผลิตต่ำ  ให้ผลผลิตต่อพื้นที่สูง  โดยปาล์มน้ำมันให้ผลผลิตน้ำมันต่อไร่สุงกว่าเมล็ดเรพ  ซึ่งเป็นวัตถุดิบหลักในการผลิตไบโอดีเซลในประเทศแถบยุโรปถึง 5 เท่า  และสูงกว่าถั่วเหลืองที่ใช้กันมากในสหรัฐอเมริกาถึง 10 เท่า  เนื่องจากปาล์มน้ำมันเป็นพืชยืนต้น  ทนต่อผลกระทบจากภัยธรรมชาติ  อีกทั้งยังสามารถเก็บเกี่ยวผลผลิตได้นานถึง  20  ปี  จึงทำให้ความต้องการน้ำมันปาล์มดิบในประเทศเพิ่มสูงขึ้น    ประเทศที่มีการปลูกปาล์มน้ำมันมากที่สุดคือ มาเลเซีย  สำหรับความคุ้มค่าในการเพระปลูกปาล์มน้ำมันนั้น จากข้อมูลของกระทรวงเกษตรและสหกรณ์การเกษตร  พบว่าโดยเฉลี่ยการเพาะปลูกปาล์มน้ำมันมีผลตอบแทนต่อไร่สูงถึงประมาณ 4,000 บาท/ปี  จึงมาการส่งเสริมให้เกษตรกรปลูกปาล์มพันธ์ดีทดแทนพืชอื่น ๆ ที่มีรายได้ต่ำกว่า

 

   

 

          สบู่ดำ เป็นพืชน้ำมันอย่างหนึ่ง  ที่ภาครัฐมีนโยบายส่งเสริมให้ปลูกเป็นวัตถุดิบในการผลิต ไบโอดีเซลชุมชน   เนื่องจากเป็นพืชที่เพาะปลูกง่าย ไม่ต้องดูแลมาก  ทนต่อสภาพแล้งและน้ำท่วม  สามารถปลูกได้ทั่วทุกภาค  แม้แต่ในพื้นที่ที่ใช้ประโยชน์ทางการเกษตรได้น้อย  สามารถเก็บเกี่ยวผลผลิตได้ภายในหนึ่งปีหลังปลูก  และมีอายุยืนกว่า 30 ปี    น้ำมันที่ได้จากเมล็ดสบู่ดำ  สามารถนำมาใช้ในเครื่องยนต์ดีเซลรอบต่ำสำหรับการเกษตรแทนน้ำมันดีเซลได้ทันที  ประชาชนส่วนใหญ่อานไม่รู้จักสบู่ดำ  ทั้งที่ความเป็นจริงเป็นพืชที่ปลูกในประเทศไทยมานานกว่า 200 ปีแล้ว  โดยชาวโปรตุเกสนำเข้ามาเมื่อปลายสมัยกรุงศรีอยุธยา  เพื่อให้คนไทยปลูก แล้วรับซื้อเมล็ดซึ่งมีสีดำกลับไปอัดบีบเป็นน้ำมันสำหรับใช้ทำสบู่   ด้วยเหตุนี้ จึงเป็นที่มาของคำว่า “สบู่ดำ”  อย่างไรก็ตาม  คนไทยจะเรียกพืชชนิดนี้แตกต่างกันออกไปในแต่ละท้องถิ่น  ภาคกลางเรียก “สบู่ดำ” ภาคตะวันออกเฉียงเหนือเรียก “มะเยา”  ภาคใต้เรียก “มะหงเทศ”  ส่วนภาคเหนือเรียก “มะหุ่งฮั้ว”  แต่ชื่อทางวิทยาศาสตร์เรียกว่า “Jatropha Curcas Linn”

การผลิตไบโอดีเซล

         ในทางเคมีไบโอดีเซลคือสารอินทรีย์ประเภทเอสเทอร์ที่ผลิตได้จากไขมันจากสิ่งมีชีวิตโดยใช้กระบวนการ transesterification ซึ่งเป็นการทำปฏิกิริยากันระหว่างไขมันหรือน้ำมัน (ไตรกลีเซอไรด์) กับแอลกอฮอล์ที่ได้จากชีวมวล (คือเอทานอลและเมทานอล ส่วนใหญ่จะใช้เมทานอลเพราะราคาถูกกว่าเอทานอล) ได้เป็นเอสเทอร์และกรีเซอรอล

           ไตรกลีเซอร์ไรด์จะทำปฏิกิริยากับเมทานอลที่ผสมด่างแก่  ซึ่งเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา (โซเดียมไฮดรอกไซด์, โปแตสเซียมไฮดรอกไซด์ ส่วน ใหญ่จะใช้โปแตสเซียมไฮดรอกไซด์) ปฏิกิริยานี้เป็นปฏิกิริยาผันกลับได้ ดังนั้นจึงต้องใส่แอลกอฮอล์ให้มากเกินพอเพื่อผลักดันให้เกิดปฏิกิริยาเดิน หน้าได้เอสเทอร์เต็มที่ การผลิตด้วยวิธีนี้สามารถให้เอสเทอร์ (yield) ได้ถึง 98 % เมื่อ ปฏิกิริยาสมบูรณ์แล้วสามารถแยกกรีเซอรีนซึ่งหนักกว่าเอสเทอร์ออกมาได้โดยการ ตั้งทิ้งไว้หรือใช้เครื่องปั่นแยกก็ได้ ในส่วนที่เป็นเอสเทอร์หรือไบโอดีเซลจะมีแอลกอฮอล์ที่เหลือจากปฏิกิริยาผสม อยู่ด้วยต้องทำการแยกแอลกอฮอล์เหล่านี้ออกก่อนโดยการระเหยหรือกลั่น แอลกอฮอล์ที่แยกได้สามารถเก็บกลับมาใช้ใหม่ได้

ข้อควรระวังในการผลิต

            การ ผสมเมทานอลกับด่างแก่ก่อนที่จะใส่ลงไปทำปฏิกิริยากับไขมัน ต้องระมัดระวังการสัมผัสอย่างดี เนื่องจากสารตัวกลางที่ได้มีความว่องไวในการเกิดปฏิกิริยามาก นอกจากสารตัวกลางที่ต้องระวังแล้ว เมทานอลและด่างแก่เองก็มีอันตรายในตัวเองด้วยเช่นกัน

           ข้อ ควรระวังอีกประการหนึ่ง ได้แก่ เมทานอลที่เหลือจากปฏิกิริยาที่แยกออกจากไบโอดีเซลภายหลังด้วยการระเหย พบว่าในการผลิตทั่วไปมักจะปล่อยเมทานอลทิ้งไปในบรรยากาศ ถ้าเป็นการผลิตปริมาณน้อย ๆ ในสถานที่อากาศถ่ายเทสะดวกก็อาจไม่ส่งผลกระทบต่อสุขภาพ แต่ หากเป็นการผลิตปริมาณมาก เมทานอลที่ปล่อยทิ้งจะมากตามไปด้วย จึงไม่ควรปล่อยทิ้งไปเฉย ๆ แต่ควรเก็บเมทานอลกลับมาใช้ใหม่ เพราะเมทานอลเองเป็นสารที่ไวไฟสูง เป็นพิษต่อร่างกายหากสูดดมหรือสัมผัสโดนผิวหนังหรือกลืนกินเข้าไป นอกจากนี้ ในระยะยาวยังสามารถลดต้นทุนการผลิตลงได้ด้วย

 

คุณสมบัติทางเคมี
     ไบ โอดีเซลจะมีคุณสมบัติคล้ายคลึงกับน้ำมันดีเซลทั่ว ๆ ไปอยู่มาก นอกจากนี้ยังมีคุณสมบัติที่เหนือกว่าน้ำมันดีเซลธรรมดาในบางกรณี ดังต่อไปนี้

ความถ่วงจำเพาะ           0.88
ความเหนือที่  20C       7.5
ซีเทนนัมเบอร์            49
ค่าความร้อน              33,300 กิโลจูลย์ต่อลิตร

 

ข้อดีข้อเสียของไบโอดีเซล (เมื่อเทียบกับน้ำมันดีเซล)
ไบโอดีเซลแต่ละชนิดมีข้อดีข้อเสียแตกต่างกันไปเมื่อเทียบกับการใช้น้ำมันดีเซลปกติดังนี้

 1. น้ำมันพืชหรือสัตว์
               น้ำมันพืชหรือสัตว์มีปัญหามาก เนื่องจากมีคุณสมบัติต่างกับดีเซลค่อนข้างมาก เรื่องการสันดาปไม่สมบูรณ์ เครื่องสะดุด มีผลต่อลูกสูบและวาล์ว มีตะกรันขาวอยู่ในถังน้ำมัน และหนืด ความหนืดสูงที่อุณหภูมิต่ำลงทำให้สตาร์ตไม่ติดในที่อากาศเย็นๆ แต่มีข้อดีก็คือมีราคาถูก พอใช้ได้กับเครื่องยนต์รอบต่ำ แต่ก็ไม่ค่อยนิยมใช้กัน 

 2. ไบโอดีเซลลูกผสม 
                  เนื่องจากไบโอดีเซลประเภทนี้เกิดจากการผสมกันระหว่างน้ำมันพืชและน้ำมันปิโตรเลียมทำให้ลดปัญหาเรื่อง ความหนืดลงไปได้บ้างแต่ก็ยังมีปัญหาตอนที่อากาศเย็นและปัญหาเรื่องการอุดตันของเครื่องยนต์  คือไส้กรองจะอุดตันเร็วกว่าปกติ สำหรับปัญหาอื่นๆ ไม่มี คุณสมบัติส่วนมากจะเหมือนกับน้ำมันดีเซล เครื่องจะเดินเรียบไม่มีปัญหาเรื่องสะดุด เครื่องสตาร์ตติดง่าย    (แต่ควรมีการอุ่นน้ำมันก่อนการใช้งาน) เหมาะสำหรับการใช้กับเครื่องยนต์รอบต่ำ หรือเครื่องจักรกลการเกษตร 

  3. ไบโอดีเซลแบบเอสเทอร์
                ข้อดีอันดับแรกคือค่าซีเทน (cetane ค่าดัชนีการจุดติดไฟที่ 100 ขึ้น) สูงกว่าน้ำมันดีเซล (50 กว่า)  นั่นคือจุดติดไฟได้ง่ายกว่าน้ำมันดีเซล ทำให้การจุดระเบิดทำได้ดี การสันดาปสมบูรณ์ คาร์บอนมอนอกไซด์ก็เลยน้อย ไม่มีควันดำ (Particulate) และซัลเฟอร์ไดออกไซด์ซ้ำเติมสิ่งแวดล้อม ความหนืดคงที่ จึงตัดปัญหาเรื่องความหนืดออกไปได้   แต่ข้อเสียคือต้นทุนสูงกว่าไบโอดีเซลแบบอื่นๆ และไบโอดีเซลแบบเอสเทอร์นี้ใช้กับเครื่องยนต์รอบสูงอย่างรถยนต์ได้

ไบโอดีเซลกับสมรรถนะของเครื่องยนต์ 
            การผสมไบโอดีเซลในระดับร้อยละ 1-2 สามารถช่วยเพิ่มดัชนีการหล่อลื่นให้กับน้ำมันดีเซล จากผลการทดลองของสถาบันวิจัยของ บริษัท ปตท.จำกัด(มหาชน) พบว่าการเติมไบโอดีเซลที่ผลิตจากน้ำมันพืชที่ใช้แล้วและน้ำมันมะพร้าวในอัตราส่วนร้อยละ 0.5 สามารถเพิ่มดัชนีการหล่อลื่นได้ถึง 2 เท่า ประสิทธิภาพการเผาไหม้ดีขึ้น เนื่องจากในไบโอดีเซลมีออกซิเจนผสมอยู่ประมาณร้อยละ 10 ทำให้การผสมระหว่างอากาศกับน้ำมันมีการกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอ และเป็นการเพิ่มอัตราส่วนปริมาตรของอากาศต่อน้ำมันได้เป็นอย่างดีจึงทำให้การเผาไหม้ดีขึ้น ถึงแม้ว่าค่าความร้อนของไบโอดีเซลจะต่ำกว่าน้ำมันดีเซลประมาณร้อยละ 10แต่ข้อด้อยนี้ไม่มีผลกระทบต่อการใช้งาน เพราะการใช้ไบโอดีเซลทำให้การเผาไหม้ดีขึ้น จึงทำให้กำลังเครื่องยนต์ไม่ลดลง
     ไบโอดีเซลกับผลกระทบต่อเครื่องยนต์           
                เนื่องจากน้ำมันไบโอดีเซลตามมาตรฐานสากล   มีคุณสมบัติเทียบเคียงได้กับน้ำมันดีเซลที่ผลิตจากน้ำมันปิโตรเลียม  ดังนั้นผลกระทบต่อเครื่องยนต์ถือว่าไม่มีผลทางด้านลบ หรือกรณีเครื่องยนต์เก่า อาจมีความจำเป็นต้องเปลี่ยนซีลยางบางส่วน โดยทั่วไปการใช้น้ำมันไบโอดีเซลในต่างประเทศนั้นนิยมผสมเป็นสูตรต่างๆ เช่น

-  B2 (ไบโอดีเซล 2% : ดีเซล 98%)  มีจำหน่ายทั่วไปในมลรัฐมินนิโซตา  ประเทศสหรัฐอเมริกา และได้บังคับใช้ทั้งมลรัฐ

-  B5 (ไบโอดีเซล 5% : ดีเซล 95%) มีจำหน่ายทั่วไปในประเทศฝรั่งเศส โดยกว่าครึ่งหนึ่งของน้ำมันดีเซลที่จำหน่ายเป็นน้ำมันสูตร B5

-  B20 (ไบโอดีเซล 20% : ดีเซล 80%) เป็นน้ำมันผสมที่คณะกรรมการไบโอดีเซลแห่งชาติ และสำนักงานป้องกันสิ่งแวดล้อมของประเทศสหรัฐอเมริกาแนะนำให้ใช้ตามกฎหมายยานยนต์เชื้อเพลิงทดแทนของประเทศ (Alternative Motor Fuels Act:AMFA 1988) ปัจจุบันนิยมใช้ในประเทศสหรัฐอเมริกา   โดยเฉพาะรถของบริษัทและรถของหน่วยงานราชการ  รวมทั้งการใช้ยานยนต์ในพื้นที่ที่ต้องคำนึงถึงมลพิษเป็นพิเศษ เช่น รถรับส่งนักเรียน รถประจำทาง เรือ หรือเครื่องจักรกลที่ใช้ในเหมืองแร่ ทั้งนี้ได้รับการรับรองจากบริษัทผู้ผลิตระบบหัวฉีดน้ำมันและเครื่องยนต์

-  B40 (ไบโอดีเซล 40% : ดีเซล 60%) เป็นสูตรที่ใช้ในรถขนส่งมวลชนในประเทศฝรั่งเศส ทั้งนี้เพื่อผลในการลดมลพิษ

- B100 (ไบโอดีเซล 100%) เป็นน้ำมันไบโอดีเซลร้อยละ 100 ที่ใช้ในประเทศเยอรมนีและออสเตรียโดยได้รับการรับรองจากบริษัทผู้ผลิตรถยนต์รายใหญ่ของประเทศ 

ในอนาคตอันใกล้นี้ ประเทศไทยอาจเป็นอีกประเทศหนึ่ง ที่ใช้ B100

 

 

 

update 10/01/2008 by kaew

สำนักงานสาขาชั่งตวงวัดเขต 3-2 ชุมพร
บริเวณศูนย์ราชการจังหวัดชุมพร 200 หมู่ 1 ต.นาชะอัง อ.เมือง จ.ชุมพร 86000
โทร. 0-7751-2017 0-7751-2018 แฟกซ์ 0-7750-6024 e-mail address : chumphon@cbwmthai.org

http://www.dit.go.th/cbwm32/contentdet.asp?deptid=164&id=6580