เชื้อเพลิงชีวภาพ (Biofuel) : พลังงานจากธรรมชาติ...เพื่อธรรมชาติ

เชื้อเพลิงชีวภาพคืออะไร




เชื้อเพลิงชีวภาพ หรือ Biofuel คือ เชื้อเพลิงที่ได้จากชีวมวล (Bimass) หรือ สสารที่ได้จากพืชและสัตว์โดยมีพื้นฐานจากการสังเคราะห์แสง แล้วเก็บรวบรวมพลังงานจากดวงอาทิตย์เอาไว้ในรูปของพลังงานเคมี

พืชเป็นพลังงานชีวภาพรูปแบบหนึ่งเพราะเป็นพลังงานที่เกิดขึ้นเองโดยกลไกของธรรมชาติที่เรียกว่า “กระบวนการสังเคราะห์แสง” (Photosynthetic Process) ซึ่งพืชจะเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานสะสมในรูปของสารอินทรีย์ ที่เป็นประโยชน์ต่อการเจริญเติบโตของพืช เมื่อคนหรือสัตว์กินพืชเป็นอาหาร ก็จะได้สารอินทรีย์ที่เป็นประโยชน์ต่อร่างกายเราเรียกสารอินทรีย์จากสิ่งมีชีวิตทั้งหลายว่าชีวมวล (Biomass) และเมื่อเรานำสารอินทรีย์เหล่านั้นมาผ่านกระบวนการที่เหมาะสมจะสามารถเปลี่ยนชีวมวลเหล่านั้นให้เป็นพลังงานที่เป็นประโยชน์ได้

เชื้อเพลิงชีวภาพแตกต่างจากเชื้อเพลิงฟอสซิล (ถ่านหินและปิโตรเลียม) ซึ่งเป็นเชื้อเพลิงสิ้นเปลือง ตรงที่เชื้อเพลิงชีวภาพจัดเป็นพลังงานหมุนเวียนที่สามารถฟื้นฟูหรือสร้างขึ้นใหม่ได้ ตราบใดที่ต้นไม้และพืชไม่ถูกตัดโค่นในอัตราที่รวดเร็วเกินกว่าที่จะสามารถปลูกทดแทนให้เจริญเติบโตขึ้นมาได้ทัน

ข้อดีอีกประการของเชื้อเพลิงชีวภาพคือ สถานะที่หลากหลายของเชื้อเพลิงทั้งในสถานะของแข็ง ของเหลว และก๊าซ จึงสะดวกและสามารถใช้งานได้ตามวัตถุประสงค์ต่างๆ ที่สำคัญคือ การเผาเชื้อเพลิงชีวภาพไม่ก่อให้เกิดปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มขึ้นและยังก่อให้เกิดปริมาณก๊าซพิษน้อยกว่าเชื้อเพลิงชนิดอื่นเมื่อเทียบกันในอัตราต่อหน่วย การใช้เชื้อเพลิงชีวภาพจึงเท่ากับเป็นการช่วยรักษาสภาพแวดล้อมได้อย่างมาก

ปัจจุบันโลกใช้ประโยชน์จากเชื้อเพลิงชีวภาพในปริมาณไม่มาก คือ ประมาณร้อยละ 15 เท่านั้น ด้วยเหตุนี้ จึงได้มีการค้นคว้าพยายามใช้ประโยชน์จากเชื้อเพลิงชีวภาพมากขึ้น โดยเฉพาะในประเทศที่พัฒนาแล้ว เช่นในยุโรปมีการนำเชื้อเพลิงชีวภาพไปใช้เพื่อการผลิตไฟฟ้าที่โรงไฟฟ้าขนาดเล็กและใช้ในภาคเกษตรกรรม เป็นต้น




เชื้อเพลิงชีวภาพหลักมี 3 รูปแบบ

1. ของแข็ง

ได้แก่ ไม้ ขี้เลื่อย ฟางข้าว ซังข้าวโพด ชานอ้อย มูลสัตว์ ถ่าน เขา เปลือกสัตว์หรือเปลือกพืช อาทิ แกลบข้าว ฝ้าย ถั่วลิสง เป็นต้น ไม้ฟืนเป็นพลังงานชีวภาพชนิดแรกที่มนุษย์นำมาใช้ในการหุงต้มอาหารให้แสงสว่างและสร้างความอบอุ่นให้แก่ครัวเรือนตั้งแต่สมัยดึกดำบรรพ์หลายพันปีมาแล้ว เนื้อไม่ประกอบด้วยสารประกอบต่างๆ มากมายโดยมีเซลลูโลส (Cellulose) เป็นสารประกอบหลักประมาณร้อยละ 50 สารประกอบแต่ละชนิดจะให้ความร้อนแตกต่างกันไป ไม้ที่มีความชื้นต่ำจะให้ค่าความร้อนมากกว่าไม้ที่มีความชื้อสูง ดังจะเห็นได้ว่าการนำไม้สดไปใช้เป็นฟืนโดยตรงจะให้ความร้อนน้อย คือมีค่าความร้อนต่ำ อย่างไรก็ตามในปัจจุบันทรัพยากรไม้มีปริมาณลดน้อยลงมาก การตัดไม้ทั่วโลกเพื่อใช้ทำฟืนจึงมีปริมาณลดลง

2. ของเหลว

พลังงานจากเชื้อเพลิงชีวภาพที่อยู่ในรูปของเหลวอาจะแบ่งได้เป็น 3 ประเภทหลัก ได้แก่

• แอลกฮอล์ ซึ่งเป็นสารประกอบอินทรีย์ มีสถานะเป็นของเหลวระเหยง่าย แอลกอฮอล์ที่นำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงมี 2 ชนิดคือ เอทานอล (แอลกอฮอล์ที่รับประทานได้) และเมทานอล (แอลกอฮอล์ที่ไม่สามารถรับประทานได้)

• นำมันจากพืชและสัตว์ ได้แก่ น้ำมันพืชบริสุทธิ์ น้ำมันพืชที่ใช้แล้ว (Waste Vegetable Oil) ไขสัตว์ และไบโอดีเซลที่ผลิตจากน้ำมันพืช ไขสัตว์ และน้ำมันพืชใช้แล้ว โดยผ่านกรรมวิธีทางเคมี

• น้ำมันจากขยะ น้ำมันซึ่งมีคุณลักษณะทางเคมีและกายภาพคล้ายคลึงกับปิโตรเลียม สามารถสกัดจากขยะชีวมวลมาใช้งานได้




3. ก๊าซชีวภาพ (Biogas)

ส่วนใหญ่ คือ ก๊าซมีเทนที่ได้จากการหมักมูลสัตว์หรือของเสียจากโรงเลี้ยงสัตว์ เช่น สุกร โค กระบือ โดยรวบรวมของเสียเหล่านี้ใส่ในถังหมักที่มีเชื้อจุลินทรีย์ เมื่อทิ้งไว้ให้เกิดปฏิกิริยาในที่ไม่มีอากาศ จุลินทรีย์จะใช้สารอินทรีย์ในของเสียและเกิดก๊าซมีเทนขึ้น ก๊าซมีเทนสามารถนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงในการปรุงอาหารและกระบวนการอื่นๆ ที่ต้องการใช้ความร้อน ส่วนของเหลือจากถังหมักเมื่อสะสมมากๆ ยังนำไปใช้เป็นปุ๋ยได้อีกด้วย ปัจจุบันครอบครัวตามชนบทสามารถผลิตเชื้อเพลิงแบบนี้ใช้ได้เอง โดยก๊าซชีวภาพ 1 ลูกบาศก์เมตรมีค่าความร้อน 21.5 MJ หรือเท่ากับค่าความร้อนของก๊าซหุงต้ม (Liquefied Petroleum Gas : LPG) 0.46 กก. หรือไฟฟ้า 1.2 kWh และถ่าน 1.6 กก.

นอกจากก๊าซมีเทนแล้ว ยังมีก๊าซไฮโดรเจน ซึ่งสามารถผลิตได้จากกระบวนการผลิตต่างๆ ทั้งจากกระบวนการที่ทำให้โมเลกุลขนาดใหญ่มีขนาดเล็กลง (Cracking) และกระบวนการแยกไฮโดรเจนจากน้ำด้วยไฟฟ้า (Electrolysis)

ประเทศไทยสามารถผลิตพลังงานใช้เองภายในประเทศได้เพียงบางส่วน ซึ่งไม่พอกับความต้องการใช้ที่ขยายตัวอย่างต่อเนื่องควบคู่ไปกับการเติบโตทางเศรษฐกิจ ด้วยเหตุนี้ การพัฒนาพลังงานหมุนเวียนจึงมีความจำเป็นและต้องเร่งดำเนินการ ปัจจุบันเชื้อเพลิงชีวภาพที่ดำเนินการผลิตเชิงพาณิชย์และจำหน่ายอยู่ในประเทศไทยนั้น ได้แก่ เอทานอล น้ำมันแก๊สโซฮอล์ น้ำมันดีเซล ปาล์ม (บริสุทธิ์) และไบโอดีเซล ซึ่งจะได้กล่าวในรายละเอียดต่อไป

เอทานอล (Ethanol)




เอทานอล หรือ เอทิลแอลกอฮอล์ คือ แอลกอฮอล์ชนิดหนึ่งที่มีสูตรเคมี C2H5OH มีลักษณะเป็นของเหลวใส ไม่มีสี ติดไฟง่าย มีความไวไฟและค่าออกเทนสูง (เอทานอลบริสุทธิ์ร้อยละ 99.8 มีค่าออกเทนสูงถึง 113) สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้มากมาย อาทิ ใช้ผลิตอาหาร และเครื่องดื่มแอลกอฮอล์ ใช้เป็นตัวทำละลายในอุตสาหกรรม ใช้เป็นเชื้อเพลิง ฯลฯ

เอทานอล ผลิตได้ทั้งจากกระบวนการสังเคราะห์ทางเคมี โดยใช้เอทิลีนเป็นวัตถุดิบ และกระบวนการทางชีวเคมี โดยใช้พืชผลหรือวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรที่มีแป้งและน้ำตาลสูงเป็นวัตถุดิบ ซึ่งเป็นกระบวนการที่ได้รับความนิยมและมีวัตถุดิบที่สามารถเลือกใช้ได้หลากหลายชนิดตามความเหมาะสมของแต่ละประเทศ เช่น ข้าวโพด ข้าวฟ่าง มันสำปะหลัง อ้อย กากน้ำตาล สาหร่าย ฯลฯ นอกจากนั้นยังมีความพยายามพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อการผลิตเอทานอลจากวัตถุดิบที่มีเซลลูโลสสูง เช่น ฟางข้าว ขี้เลื่อย หญ้า เป็นต้น

การผลิตเอทานอล

การผลิตเอทานอลจากพืชผลทางการเกษตรมี 2 กระบวนการหลัก คือ กระบวนการหมัก (Fermentation) และกระบวนการกลั่น (Distillation) ในกรณีใช้ผลิตผลพวกแป้ง เช่น มันสำปะหลังจะเพิ่มขั้นตอนการเปลี่ยนแป้งเป็นน้ำตาลก่อน โดยการบดให้ละเอียด ต้มให้สุกแล้วใช้เอนไซม์ย่อยสลายแป้งให้เป็นน้ำตาล

กระบวนการหมัก หมายถึงขั้นตอนการใช้ยีสต์เพื่อเปลี่ยนน้ำตาลเป็นแอลกอฮอล์หรือเอทานอล ส่วนกระบวนการกลั่นคือ การนำเอทานอลที่ได้จากการหมักไปกลั่นที่ความดันบรรยากาศ จะได้เอทานอลที่มีความบริสุทธิ์ถึงร้อยละ 95.6 โดยปริมาตร แต่ถ้านำไปใช้เป็นเชื้อเพลิง ต้องใช้เทคนิคอื่นๆ มาช่วยแยกน้ำออกอีกครั้ง เพื่อให้ได้เอทานอลที่มีความบริสุทธิ์ ไม่ต่ำกว่าร้อยละ 99.5 โดยปริมาตร ซึ่งเรียกว่าเอทานอลบริสุทธิ์ (Absolute Alcohol) หรือเอทานอลไร้น้ำ (Anhydrous Alcohol)



รูปแบบการใช้เอทานอล

เอทานอลนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงได้ 3 รูปแบบ

• ใช้เป็นเชื้อเพลิงโดยตรง ทดแทนน้ำมันเบนซินและน้ำมันดีเซล โดยเครื่องยนต์ของรถยนต์ต้องได้รับการออกแบบเป็นพิเศษ ให้สามารถต้านทานการกัดกร่อนได้ เนื่องจากเอทานอลสามารถกัดกร่อนโลหะ ยาง และพลาสติกบางชนิดที่ใช้เป็นชิ้นส่วนของเครื่องยนต์และอุปกรณ์

• นำไปผสมกับน้ำมันเบนซิน หรือน้ำมันดีเซลในสัดส่วนต่างๆ ตามการเลือกใช้ของแต่ละประเทศ ซึ่งหากผสมกับน้ำมันเบนซินในสัดส่วนร้อยละ 10 โดยปริมาตร เรียกว่าน้ำมันแก๊สโซฮอล์ (Gasohol) แต่ถ้าผสมในสัดส่วนที่แตกต่างไปจากร้อยละ 10 โดยปริมาตร เช่นผสมในสัดส่วนร้อยละ 85 เรียกว่าน้ำมัน E85

• ใช้เป็นสารเพิ่มค่าออกเทนในน้ำมันเบนซิน เนื่องจากเอทานอลมีค่าออกเทนสูง โดยค่าออกเทนจะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของเอทานอลที่ใช้ผสมในน้ำมันเบนซิน



การใช้เอทานอลจะช่วยพัฒนาสภาพแวดล้อม เนื่องจากเป็นเชื้อเพลิงที่ไร้สารมลพิษ เช่น ซัลเฟอร์และมีโมเลกุลของออกซิเจนเป็นส่วนประกอบถึงร้อยละ 35 โดยน้ำหนัก เมื่อนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงในรถยนต์จึงเกิดการเผาไหม้ที่สมบูรณ์กว่าเชื้อเพลิงทั่วไป ระบบเครื่องยนต์ที่ใช้เอทานอลจึงสะอาดกว่าเครื่องยนต์ที่ใช้น้ำมันเบนซินหรือดีเซล

อย่างไรก็ตามการนำเอทานอลมาใช้เป็นเชื้อเพลิงในรถยนต์นั้น สามารถดำเนินการได้ดีในประเทศที่มีการผลิตพืชผลทางการเกษตรมากเพียงพอจนสามารถผลิตเอทานอลใช้กับยานพาหนะ เช่น ประเทศบราซิลใช้เอทานอลที่ผลิตจากอ้อย ส่วนในประเทศสหรัฐอเมริกา เอทานอลส่วนใหญ่ผลิตจากข้าวโพด นอกจากการใช้เอทานอลเป็นเชื้อเพลิงสำหรับรถยนต์แล้ว ปัจจุบันยังมีความพยายามทดลองใช้เอทานอลเป็นเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องบินอีกด้วย

น้ำมันแก๊สโซฮอล์ (Gasohol)




น้ำมันแก๊สโซฮอล์ คืออะไร

น้ำมันแก๊ซโซฮอล์ คือ น้ำมันเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์เบนซินที่ได้จากการผสมระหว่างน้ำมันเบนซินไร้สารตะกั่ว ออกเทน 91 กับเอทานอลที่มีความบริสุทธิ์ไม่ต่ำกว่า ร้อยกละ 99.5 โดยปริมาตร ในอัตราส่วน 9:1 หรือน้ำมันเบนซินร้อยละ 90 และเอทานอลร้อยละ 10 โดยปริมาตร



สมบัติของน้ำมันแก๊สโซฮอล์

น้ำมันแก๊สโซฮอล์ส่วนใหญ่ที่จำหน่วยในประเทศไทย มีค่าออกเทน 95 (สีส้ม) มีคุณลักษณะทางเคมีและกายภาพเป็นไปตามข้อกำหนดลักษณะและคุณภาพของกรมธุรกิจพลังงาน กระทรวงพลังงาน สามารถใช้ได้กับรถยนต์ทุกรุ่นตามที่ผู้ผลิตแนะนำโดยไม่ต้องปรับแต่งเครื่องยนต์ แต่โดยทั่วไปสามารถใช้กับรถยนต์ที่มีระบบเชื้อเพลิงแบบหัวฉีด ไม่แนะนำให้ใช้กับรถยนต์รุ่นเก่าที่มีระบบจ่ายเชื้อเพลิงแบบคาร์บูเรเตอร์ น้ำมันแก๊สโซฮอล์มีคุณภาพอยู่ในเกณฑ์ข้อกำหนด ได้แก่

1. มีค่าออกเทนไม่ต่ำกว่า 95.0 ค่าออกเทนของน้ำมันเบนซินจะบ่งถึงคุณภาพในการต้านทานการน็อก หรือความสามารถของน้ำมันเบนซินที่จะเผาไหม้โดยปราศจากการน็อกในเครื่องยนต์

2. มีค่าความดันไอ ณ อุณหภูมิ 37.8 ۫ ซ. ไม่สูงกว่า 62 กิโลปาสคาล (kPa) ค่าความดันไอเป็นคุณลักษณะอย่างหนึ่งที่แสดงถึงความสามารถในการระเหยและการเกิดฟองอากาศในระบบจ่ายเชื้อเพลิง ซึ่งจะมีผลต่อการสตาร์ทเครื่องยนต์

3. มีคุณภาพเช่นเดียวกับน้ำมันเบนซินออกเทน 95 ทุกประการโดยไม่มีความแตกต่างกันในเชิงสมบัติของน้ำมัน ยกเว้นสารเพิ่มค่าออกเทนที่กำหนดให้มีการเติมในน้ำมันเบนซินไร้สารตะกั่วออกเทน 95 ซึ่งโดยทั่วไปจะใช้สาร MTBE (Methyl Tertiary-Butyl Ether) แต่ในน้ำมันแก๊สโซฮอล์ เอทานอลจะทำหน้าที่เป็นสารเพิ่มค่าออกเทนโดยยังคงมีสมบัติการใช้งานกับเครื่องยนต์เหมือนกับน้ำมันเบนซินออกเทน 95 ทุกประการ

*รถยนต์สามารถเติมน้ำมันแก๊สโซฮอล์ผสมกับน้ำมันที่เหลืออยู่ในถังได้เลยไม่ต้องรอให้น้ำมันในถังหมด และผู้ใช้รถไม่ต้องดำเนินการปรับแต่งเครื่องยนต์แต่อย่างใด เพราะไม่ก่อให้เกิดผลกระทบต่อเครื่องยนต์และมีสมบัติการใช้งานที่ทำให้เกิดการเผาไหม้ของเครื่องยนต์ที่สมบูรณ์



ข้อดีของการใช้น้ำมันแก๊สโซฮอล์
ผลดีต่อเครื่องยนต์ ผลดีต่อประเทศ
• การเผาไหม้สมบูรณ์กว่า เมื่อเทียบกับการใช้น้ำมันเบนซิน ออกเทน 95
• ไม่มีผลกระทบต่อสมรรถนะการใช้งานและอัตราการเร่งดีกว่าหรือไม่แตกต่างจากน้ำมันเบนซิน ออกเทน 95
• ไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายในการดำเนินการปรับแต่งเครื่องยนต์
• สามารถเติมผสมกับน้ำมันที่เหลืออยู่ในถังได้เลย โดยไม่ต้องรอให้น้ำมันในถังหมด
• ช่วยลดการนำเข้าน้ำมันเชื้อเพลิงจากต่างประเทศ ลดการขาดดุลทางการค้า
• ใช้ประโยชน์จากพืชผลทางการเกษตรสูงสุด และยกระดับราคาพืชผลทางการเกษตร
• ช่วยลดมลพิษไอเสียทางอากาศ และแก้ไขปัญหาสิ่งแวดล้อมโดยสามารถลดปริมาณไฮโดรคาร์บอนและคาร์บอนมอนอกไซด์ลงเฉลี่ยร้อยละ 20-25 ทำให้ปัญหาด้านสุขภาพของประชาชนลดลง
• ทำให้เกิดการลงทุนที่หลากหลายทั้งด้านการเกษตรและอุตสาหกรรม

น้ำมันพืช (Vegetable Oil)




น้ำมันพืชคืออะไร

น้ำมันพืช (Vegetable Oil) คือน้ำมันที่ผลิตได้จากพืชชนิดต่างๆ เช่นถั่วลิสง ถั่วเหลือง เมล็ดดอกทานตะวัน ดอกคำฝอย ปาล์มน้ำมัน มะพร้าว ละหุ่ง สบู่ดำ เมล็ดเรพ ฯลฯ โดยทั่วไปน้ำมันพืชเป็นสารประกอบไตรกลีเซอไรด์มีความหนืดสูงมีโครงสร้างเป็น C3H5 เชื่อมต่อกับกรดไขมัน ซึ่งมีองค์ประกอบชนิดต่างๆ กัน และมีปริมาณไขมันอยู่ในโครงสร้างถึงร้อยละ 94-96 ของน้ำหนักโมเลกุลของไตรกลีเซอไรด์ ทำให้น้ำมันพืชแต่ละชนิดมีสมบัติแตกต่างกัน

การใช้น้ำมันพืชเป็นเชื้อเพลิง

เนื่องจากน้ำมันพืชมีสมบัติโดยรวมใกล้เคียงกับน้ำมันดีเซลมากกว่าน้ำมันเบนซินจึงเหมาะที่จะนำมาใช้กับเครือ่งยนต์ดีเซลมากกว่าเครื่องยนต์เบนซิน โดยมักใช้กับเครื่องยนต์ดีเซลที่มีความเร็วรอบต่ำ เช่น เครื่องยนต์สำหรับเกษตรกรรม และการประมง

น้ำมันพืชแต่ละชนิดให้ค่าความร้อนแตกต่างกันไป โดยมีค่าความร้อนต่อน้ำหนักประมาณร้อยละ 83-85 ของน้ำมันดีเซล และมีความหนืดสูงกว่าถึง 10 เท่า ทำให้หัวฉีดฉีดน้ำมันเป็นฝอยได้ยาก เป็นปัญหาต่อการป้อนน้ำมัน การสันดาปจึงไม่สมบูรณ์ เกิดคราบเขม่าเกาะที่หัวฉีด ผนังลูกสูบ แหวนและวาล์วภายหลังการเผาไหม้ และเมื่ออุณหภูมิต่ำก็อาจเกิดเป็นไขขึ้นได้ นับว่าเป็นปัญหาต่อระบบการจ่ายเชื้อเพลิง และการใช้งานในฤดูหนาวที่มีอุณหภูมิต่ำ นอกจากนี้การที่น้ำมันพืชระเหยได้ช้า ทำให้จุดระเบิดได้ช้า และยังระเหยตัวกลายเป็นไอได้น้อย เมื่อใช้กับเครื่องยนต์ที่มีความเร็วรอบสูง

ลักษณะทางเคมีและกายภาพที่สำคัญและค่าความร้อนของน้ำมันพืชชนิดต่างๆ เมื่อเทียบกับน้ำมันดีเซล

ชนิดของน้ำมัน ค่าความหนาแน่น (ที่21 ซ.)(กรัม/มล.) ความหนืด (ที่21 oซ.)(เซนติพอยส์) ค่าความร้อน(กิโลจูลน์/กก.)
น้ำมันถั่วเหลือง 0.918 57.2 39,350
น้ำมันดอกทานตะวัน 0.918 60.0 39,490
น้ำมันมะพร้าว 0.915 51.9 37,540
น้ำมันถั่วลิสง 0.914 67.1 39,470
น้ำมันปาล์ม 0.898 88.6 39,550
น้ำมันเมล็ดในปาล์ม 0.904 66.3 39,720
น้ำมันเมล็ดในสบู่ดำ 0.915 36.9(ที่ 36.9 C) 39,000
น้ำมันดีเซล 0.845 3.8 46,800

ที่มา: พิสมัย เจนวนิชปัญจกุล, ไบโอดีเซล: พลังงานทางเลือก วารสารวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ปีที่ 16 ฉบับที่ 3 ก.ย. – ธ.ค. 2544





การนำน้ำมันพืชไปใช้เป็นเชื้อเพลิงให้มีประสิทธิภาพสูงสุด

สามารถทำได้ 2 วิธี คือ

ปรับปรุงเครื่องยนต์ ซึ่งจะต้องใช้งบประมาณมาก ได้แก่ การปรับปรุงระบบหัวฉีด ลูกสูบ และห้องเครื่อง การเปลี่ยนวัสดุบางชนิดในระบบเชื้อเพลิงที่อาจถูกกัดกร่อน เช่น ยาง เป็นต้น

ปรับปรุงคุณภาพของน้ำมันพืช ซึ่งมีความยุ่งยากและเสียค่าใช้จ่ายน้อยกว่าการปรับปรุงเครื่องยนต์ เช่น การลดค่าความหนืด เพิ่มการระเหยตัวเป็นไอให้ใกล้เคียงกับน้ำมันดีเซล เพื่อให้สะดวกต่อการป้อนเชื้อเพลิงเข้าห้องเผาไหม้และให้การสันดาปที่สมบูรณ์ ไม่ก่อให้เกิดผลกระทบต่อเครื่องยนต์ในระยะยาว เป็นต้น ซึ่งทำได้โดย

• การกลั่นน้ำมันพืชให้บริสุทธิ์เพื่อกำจัดยางเหนียว ไขมัน กลิ่น สี ฯลฯ
• กานำน้ำมันพืชไปผสมกับน้ำมันดีเซลหรือน้ำมันอื่นๆ เช่น น้ำมันก๊าดในอัตราส่วนที่เหมาะสมซึ่งบางคนเรียกว่า ไบโอดีเซลแบบพื้นบ้าน หรือเรียกตามชนิดของน้ำมันพืชที่นำมาใช้ เช่นน้ำมันมะพร้าวผสมน้ำมันดีเซล เรียกว่าดีเซลมะพร้าว น้ำมันปาล์มผสมน้ำมันดีเซล เรียกว่า ดีเซลปาล์ม เป็นต้น
• การผลิตเป็นไบโอดีเซล โดยนำน้ำมันพืชไปผ่านกระบวนการทางเคมีเพื่อให้เกิดเป็นสารเอสเตอร์ซึ่งมีคุณลักษณะทางเคมีและกายภาพใกล้เคียงน้ำมันดีเซล แต่มีจุดวาบไฟและค่าซีเทนสูงกว่า

เมื่อเปรียบเทียบกับการใช้น้ำมันดีเซล น้ำมันพืชมีความปลอดภัยกว่าให้มลพิษน้อยกว่า จึงถือเป็นเชื้อเพลิงที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ส่วนราคาจะถูก หรือแพงกว่าน้ำมันดีเซล ขึ้นอยู่กับชนิดของพืชที่นำมาใช้เป็นวัตถุดิบ และองค์ประกอบต่างๆ ที่เกี่ยวข้อง รวมถึงปริมาณการเพาะปลูกที่เพียงพอและเหมาะสมกับแต่ละท้องถิ่น เช่น สหภาพยุโรปเลือกใช้เมล็ดเรพ (Rape seed) เมล็ดดอกทานตะวัน สหรัฐอเมริกาใช้ถั่วเหลือง เอเซียใช้มะพร้าว ปาล์มน้ำมัน งา ละหุ่ง สบู่ดำ เป็นต้น

ไบโอดีเซล (Biodiesel)


ไบโอดีเซลคือ เชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์ดีเซลที่ผลิตได้จาก น้ำมันพืช ไขมันสัตว์ หรือน้ำมันปรุงอาหารที่ใช้แล้ว ซึ่งได้รับการกำจัดยางเหนียวและสิ่งสกปรกออก และนำไปผ่านกระบวนการทางเคมีที่เรียกว่า Transesterification โดยการเติมแอลกอฮอล์ เช่น เมทานอล หรือเอทานอลและตัวเร่งปฏิกิริยา เช่น โซเดียมไฮดรอกไซด์ หรือโปตัสเซียมไฮดรอกไซด์ ภายใต้สภาวะการเกิดปฏิกิริยาที่เหมาะสม เพื่อเปลี่ยนไขมันหรือเปลี่ยนโครงสร้างของน้ำมันจาก Triglycerides ให้เป็นโมโนอัลคิลเอสเตอร์ (Mono Alkyl Ester) ได้แก่ เมทิลเอสเตอร์ (Methyl Ester) หรือเอทิลเอสเตอร์ (Ethyl Ester) และกลีเซอรีน (Glycerine) หรืออาจกล่าวได้ว่า เป็นกระบวนการแยกกลีเซอรีนออกจากน้ำมันนั่นเอง โมโนอัลคิลเอสเตอร์ชนิดนี้มีลักษณะคล้านน้ำมันดีเซล เราเรียกเอสเตอร์ดังกล่าวว่า ไบโอดีเซล หรือ B100 ส่วนกลีเซอรีนที่ได้จากการผลิต ถือเป็นผลพลอยได้ใช้เป็นวัตถุดิบ สำหรับอุตสาหกรรมยา เครื่องสำอาง น้ำมันหล่อลื่น ฯลฯ

“

รูดอล์ฟ ดีเซลคือผู้ที่ริเริ่มคิดค้นไบโอดีเซลคนแรก

ซึ่งได้นำเสนอเครื่องยนต์ที่เดินเครื่อง

ด้วยไบโอดีเซลครั้งแรกที่ประเทศเยอรมันเ

มื่อวันที่ 10 สิงหาคม ค.ศ.1893

โดยนำมาทดลองใช้ในเครื่องยนต์

เป็นผลสำเร็จครั้งแรกของโลก

และเพื่อเป็นการระลึกถึงความสำเร็จ

ในครั้งนั้น จึงมีการกำหนดให้วันที่ 10 สิงหาคม

เป็นวันไบโอดีเซลระหว่างประเทศ

“
ผังกระบวนการผลิตไบโอดีเซล

สมบัติของไบโอดีเซล

ไบโอดีเซลบริสุทธิ์ (Neat Biodiesel) มีค่าซีเทนสูงกว่าน้ำมันดีเซล ข้อแตกต่างของไบโอดีเซลที่สำคัญคือ เป็นสารไม่ไวไฟและไม่ระเบิด มีจุดวาบไฟสูงถึง 120۫ ซ. ในขณะที่น้ำมันดีเซลมีจุดวาบไฟที่ 64۫ ซ. เป็นเชื้อเพลิงสะอาด ช่วยให้ประสิทธิภาพการเผาไหม้ของเครื่องยนต์ดีขึ้น ทำให้การจุดระเบิดทำได้ดี การสันดาปสมบูรณ์ นอกจากใช้เป็นเชื้อเพลิงโดยตรงในเครื่องยนต์ดีเซลรอบต่ำแล้ว ยังนำมาผสมกับน้ำมันดีเซลในสัดส่วนที่เหมาะสมเพื่อให้สามารถใช้งานกับเครื่องยนต์ดีเซลรอบสูงได้ โดยไม่มีปัญหาในการใช้งานทั้งระยะสั้นและระยะยาว

เมื่อเปรียบเทียบการใช้น้ำมันดีเซลแล้ว ไบโอดีเซลจะช่วยลดมลพิษทางอากาศได้มาก โดยปริมาณคาร์บอนมอนอกไซด์ ไฮโดรคาร์บอนรวม และฝุ่นละอองลดลงร้อยละ 20-40 นอกจากนั้น ยังลดควันดำได้ถึงร้อยละ 60

การใช้ไบโอดีเซล

ในการใช้ ไบโอดีเซลบริสุทธิ์ ( B100 หรือ Neat Biodiesel) ในรถยนต์ต้องทำการดัดแปลงเครื่องยนต์เสียก่อน แต่หากผสมในปริมาณไม่เกินร้อยละ 5 (B) สำหรับการใช้งานทั่วไปและในปริมาณไม่เกินร้อยละ 20 (B20) สำหรับกลุ่มรถยนต์ที่ควบคุมสภาวะการใช้งานได้อย่างต่อเนื่อง ไม่ต้องดัดแปลงเครื่องยนต์แต่อย่างใด ซึ่งได้รับการยอมรับจากบริษัทผู้ผลิตรถยนต์

ไบโอดีเซลมีใช้อย่างแพร่หลายทั้งในยุโรป สหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น แคนาดา ฯลฯ อันเนื่องมาจากข้อกังวลด้านสิ่งแวดล้อม ปัจจุบันเยอรมันเป็นประเทศที่ใช้ไบโอดีเซลมากที่สุดในโลก โดยนำไปใช้ผสมกับน้ำมันดีเซล ราคาของไบโอดีเซลนั้นหลากหลายแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับราคาวัตถุดิบ และปริมาณการผลิต รวมทั้งภาษีของแต่ละประเทศ ทั้งนี้หากผลิตในปริมาณน้อยราคารย่อมจะสูงมากกว่าผลิตในปริมาณมาก

สูตของไบโอดีเซลในแต่ละประเทศจะมีส่วนปสมในปริมาณต่างๆ กันไป เช่น ไบโอดีเซล (B100) มีจำหน่ายในยุโรป อาทิ เยอรมันและออสเตรีย น้ำมันไบโอดีเซล B20 (ไบโอดีเซลร้อยละ 20 : ดีเซลร้อยละ 80) มีจำหน่ายในรัฐไอโอวา สหรัฐอเมริกา น้ำมันไบโอดีเซล B5 มีจำหน่ายในฝรั่งเศส และน้ำมันไบโอดีเซล B2 มีจำหน่ายในรัฐมินนิโซตา สหรัฐอเมริกา เป็นต้น

ไบโอดีเซลที่ผลิตและจำหน่าย ณ สถานีบริการต้องผ่านมาตรฐานสากล ปัจจุบันสหรัฐอเมริกาได้กำหนดมาตรฐาน ASTM D 6751 สหภาพยุโรปได้กำหนดมาตรฐาน EN 14214 เยอรมันได้กำหนดมาตรฐาน DIN 51606 ส่วนในประเทศไทยจะต้องมีคุณภาพเป็นไปตามประกาศกรมธุรกิจพลังงาน เรื่องกำหนดลักษณะและคุณภาพของไบโอดีเซลประเภทเมทิลเอสเตอร์ของกรดไขมัน พ.ศ.2548 ลงวันที่ 11 กรกฎาคม 2548

น้ำมันดีเซลปาล์ม (บริสุทธิ์)




ประเทศไทยเริ่มศึกษาแนวทางการนำน้ำมันปาล์มมาใช้งานแทนน้ำมันดีเซลตั้งแต่ปี 2528 ตามแนวพระราชดำริของพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว ที่ทรงห่วงใยปัญหาผลผลิตปาล์มล้นตลาดของเกษตรกร และผลกระทบจากราคาน้ำมันแพง โดยทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้สร้างโรงงานสกัดน้ำมันปาล์มบริสุทธิ์ขนาดเล็กขึ้นที่จังหวัดนราธิวาส รวมทั้งมีการวิจัยและพัฒนาพร้อมทดลอง

นำน้ำมันปาล์มมาใช้กับเครื่อยนต์ดีเซล การทดลองใช้น้ำมันปาล์มกลั่นบริสุทธิ์ ในรถยนต์เครือ่งยนต์ดีเซลของกองงานส่วนพระองค์ ฯลฯ จนประสบผลสำเร็จเป็นอย่างดีในวันที่ 9 เมษายน 2544 พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว จึงทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้นายอำพล เสนาณรงค์ องคมนตรี เป้นผู้แทนพระองค์ยื่นของจดสิทธิบัตร “การใช้น้ำมันปาล์มกลั่นบริสุทธิ์เป็นน้ำมันเชื้อเพลิงเครื่องยนต์ดีเซล” ซึ่งกรมทรัพย์สินทางปัญญา กระทรวงพาณิชย์ได้ลงประกาศโฆษณาเมื่อวัน 18 เมษายน 2544 และรับจดทะเบียนในวันที่ 26 กรกฎาคม 2544 โดยมีหมายเลขสิทธิบัตรที่ 10764

สำหรับน้ำมันดีเซลปาล์ม (บริสุทธิ์) ที่จำหน่ายในประเทศไทย คือน้ำมันดีเซลผสมกับน้ำมันปาล์มบริสุทธิ์ในสัดส่วนไม่เกินร้อยละ 10 โดยปริมาตร ซึ่งได้คุณภาพเช่นเดียวกับน้ำมันดีเซลหมุนเร็ว ตามข้อกำหนดของกรมธุรกิจพลังงานทุกประการ รถยนต์เครื่องยนต์ดีเซลสามารถเติมน้ำมันดีเซลปาล์ม (บริสุทธิ์) ผสมกับน้ำมันที่เหลือในถังได้เลยไม่ต้องรอให้น้ำมันหมดถัง และผู้ใช้รถไม่ต้องปรับแต่งเครื่องยนต์แต่อย่างใดเพราะไม่ก่อให้เกิดผลกระทบต่อเครื่องยนต์ ทั้งยังช่วยเพิ่มการหล่อลื่น ช่วยป้องกันการสึกหรอของปั๊มหัวฉีดและลดมลพิษในไอเสียของเครื่องยนต์อีกด้วย

คุณลักษณะที่สำคัญของน้ำมันดีเซลปาล์ม (บริสุทธิ์) ซึ่งเป็นไปตามข้อกำหนดลักษณะและคุณภาพของน้ำมันดีเซล ตามประกาศของกรมธุรกิจพลังงาน ได้แก่

• ค่าซีเทนไม่ต่ำกว่า 47 บ่งชี้ถึงคุณภาพในการต้านทานการน็อก หรือความสามารถที่จะเผาไหม้โดยปราศจากการน็อกในเครื่องยนต์

• ค่าความหนืดที่ 40۫ ซ. ในช่วย 1.8-4.1 cSt ซึ่งเหมาะสมต่อการใช้งาน

• กากถ่าน ไม่สูงกว่าร้อยละ 0.05 โดยน้ำหนัก ค่าของกากถ่าน จะบ่งชี้ถึงการสะสมของกากถ่านในเครื่องยนต์ว่ามีมากน้อยเพียงใด หากมีมากเครื่องยนต์จะสกปรก อาจมีการอุดตันในส่วนต่างๆ ทำให้การเผาไหม้ของเครื่องยนต์ไม่ราบเรียบ เครื่องยนต์จะเดินไม่สม่ำเสมอ

• คุณสมบัติการหล่อลื่น ทดสอบโดยวิธี HFRR จะเกิดการสึกกร่อนไม่เกิน 460 ไมโครเมตร

• ปริมาณธาตุกำมะถัน ไม่สูงกว่าร้อยละ 0.035 โดยน้ำหนัก เนื่องจากเมื่อมีการเผาไหม้ น้ำมันจะก่อให้เกิดมลภาวะของกำมะถันต่อเสิ่งแวดล้อม

คุณลักษณะทางเคมีและกายภาพของน้ำมันดีเซลและน้ำมันดีเซลปาล์ม (บริสุทธิ์)
รายการ วิธีทดสอบ ข้อกำหนด กรมธุรกิจพลังงาน น้ำมันดีเซล ดีเซลปาล์ม (บริสุทธิ์)
Specific gravity @ 15.6/15.6 C ASTM D 1298 0.81-0.87 0.8326 0.8342
Cetane index ASTM D 976 Min 47 56.6 57.2
Viscosity @ 40 C cSt ASTM D 445 1.8-4.1 3.137 3.725
Pour point C ASTM D 97 Max 10 -2 -3
Sulfur content %wt ASTM D 5453,4294 Max 0.035 0.033 0.032
Copper strip corrosion ZnumberX ASTM D 130 Max 1 1a 1a
Carbon residue %wt ASTM D 4530 Max 0.05 n.a. < 0.001
Water and sediment %vol. ASTM D 2709 Max 0.05 < 0.005 Traces
Ash %wt ASTM D 482 Max 0.01 n.a. 0.001
Flash point C ASTM D 93 Min 52 64.0 70
Distillation 90% recovered C ASTM D 86 Max 357 353.5 356.2
Colour ASTM D 1500 Max 4.0 L1.0 0.5
Lubricity by HFRR 10-6m CEC F-06-A-96 Max 460 < 460 204
Additves (In case it has been put) Need to be approved by Energy Business Dept.



Glossary




Renewable Energy

พลังงานหมุนเวียน หรือพลังงานใช้ไม่หมด ได้แก่ พลังงานแสดงอาทิตย์ พลังงานชีวมวล เช่นมูลสัตว์ และก๊าซชีวภาพ พลังงานจากการเผาไม้ กระดาษ ฟืน แกลบ กากชานอ้อย และที่เรียกว่า พลังงานใช้ไม่หมดก็เพราะสามารถหามาทดแทนได้ เช่น ปลูกป่า หรือปล่อยน้ำจากเขื่อนมาปั่นไฟ หรือแสงอาทิตย์ที่ได้รับจากดวงอาทิตย์
Biodiesel

เป็นเชื้อเพลิงเหลวที่ผลิตจากน้ำมันพืช ไขมันสัตว์ หรือน้ำมันปรุงอาหารที่ใช้แล้วนำไปผ่านกระบวนการทางเคมีเพื่อให้เกิดเป็นสารเอสเตอร์ สามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงในรถยนต์ได้เหมือนน้ำมันดีเซล
Biogas

ก๊าซชีวภาพ คือ ก๊าซที่เกิดจากการย่อยสลายของอินทรีย์สารในสภาพที่ขาดออกซิเจน เรียกกระบวนการที่เกิดขึ้นนี้ว่า การย่อยสลายไร้อากาศ ก๊าซชีวภาพประกอบด้วยก๊าซมีเทนร้อยบะ 60-80 คาร์บอนไดออกไซด์ร้อยละ 20-40 โดยประมาณ นอกจากนี้อาจมีไนโตรเจน ไฮโดรเจน และไฮโดรเจนซัลไฟด์ ปนอยู่ในปริมาณเล็กน้อย
Biomass

ชีวมวล เป็นชื่อรวมสำหรับซากวัสดุและสารที่ย่อยสลายมาจากพืช เช่นต้นไม้ ส่วนที่เหลือจากพืชผล ของเสียจากสัตว์ อินทรีย์สาร และเศษขยะจากบ้านเรือน ชีวมวลสามารถใช้เป็นแหล่งที่ให้พลังงานความร้อน เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า หรือเป็นวัตถุดิบในการผลิตก๊าซหรือเชื้อเพลิงเหลว
Ethanol

เอทานอล หรือเอทิลแอลกอฮอล์ (Ethy Alcohol) คือ แอลกอฮอล์ที่ได้จากการะบวนการสังเคราะห์ทางเคมี หรือกระบวนการทางชีวเคมีซึ่งเป็นกระบวนการที่ได้รับความนิยม โดยใช้พืชผลหรือวัสดุเหลือใช้ทางการเกตรที่มีแป้งและน้ำตาลสูงเป็นวัตถุดิบ ได้แก่ ข้าวโพด ข้าวฟ่าง มันสำปะหลัง อ้อย กากน้ำตาล ฯลฯ


ตารางเปรียบเทียบผลิตภัณฑ์

ผลิตภัณฑ์ Fuel Base ส่วนผสมอื่นๆ เครื่องยนต์
เอทานอล เอทานอล ( เอทิลแอลกอฮอล์) - น้ำมันเบนซิน
น้ำมันแก๊สโซฮอล์ น้ำมันเบนซิน เอทานอล น้ำมันเบนซิน
น้ำมันดีเซลปาล์ม (บริสุทธิ์) น้ำมันดีเซล น้ำมันปาล์มบริสุทธิ์ น้ำมันดีเซล
น้ำมันไบโอดีเซล น้ำมันดีเซล เอสเตอร์ น้ำมันดีเซล

tags :

บทความอื่นๆ

อิ่วจาก้วยนะ ไม่ใช่ปาท่องโก๋

อิ่วจาก้วยนะ ไม่ใช่ปาท่องโก๋

ลักษณะเสียงร้องของทารก..สิ่งที่ควรอนุรักษ์ไว้อย่างมากที่สุดในประวัติศาสตร์ตลอดของการมีสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม

ลักษณะเสียงร้องของทารก..สิ่งที่ควรอนุรักษ์ไว้อย่างมากที่สุดในประวัติศาสตร์ตลอดของการมีสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม

เติมทรายแก้ปัญหาการกัดเซาะชายฝั่ง ปัญหาภัยพิบัติที่วิกฤตที่สุดของประเทศไทย!!!

เติมทรายแก้ปัญหาการกัดเซาะชายฝั่ง ปัญหาภัยพิบัติที่วิกฤตที่สุดของประเทศไทย!!!

ห้องเรียนกลับด้าน ผังการเรียนรู้ผสานโซเชียลมีเดียและอินโฟกราฟฟิค ศาสตร์การเรียนรู้ในศตวรรษที่ 21

ห้องเรียนกลับด้าน ผังการเรียนรู้ผสานโซเชียลมีเดียและอินโฟกราฟฟิค ศาสตร์การเรียนรู้ในศตวรรษที่ 21

​เซลล์เชื้อเพลิง พลังงานสะอาด ทางเลือกแห่งพลังงานในอนาคต

​เซลล์เชื้อเพลิง พลังงานสะอาด ทางเลือกแห่งพลังงานในอนาคต