เมื่อถ่านหินจับมือกับน้ำมันยางดำจากโรงกระดาษ…

น้ำมันยางดำหรือ Black Liquor เป็นผลผลิตจากอุตสาหกรรมกระดาษซึ่งประกอบไปด้วย คาร์โบไฮเดรตโมเลกุลใหญ่ที่เรียกว่า ลิกนิน จากเยื่อไม้, สารเคมีจากกระบวนการผลิตกระดาษและน้ำ เมื่อนำมาผ่านกระบวนการร่วมกับถ่านหินเพียงเล็กน้อย สองอย่างนี้สามารถผลิต synthetic gas ซึ่งนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงได้

โดยทั่วไปแล้ว หลังจากเสร็จกระบวนการผลิตแล้ว น้ำมันยางดำจะถูกนำไปเผาเพื่อสกัดเอาสารเคมีออกมาใช้ได้อีกครั้ง นาย Andre Boehman อาจารย์ภาควิชาวิทยาศาสตร์เชื้อเพลิงกล่าวว่า “โดยปกติแล้วน้ำมันยางดำจะถูกนำมาเผาใน recovery boiler แต่ความเป็นจริงแล้วน้ำมันยางดำนี่มีค่าพลังงานมากเท่าๆกับเชื้อเพลิงที่ผลิตได้จาก synthetic gas เลยทีเดียว”

Synthetic gas หรือ Syngas เป็นแก๊สที่มีส่วนประกอบหลักคือไฮโดรเจนและคาร์บอนมอนนอคไซค์ แก๊สนี้สามารถสังเคราะห์ได้จากขยะอินทรีย์หลายประเภท แล้ว Syngas ก็จะถูกนำไปผ่านกระบวนการจนได้ผลิตภัณฑ์สุดท้ายที่นักวิจัยกำลังมองหาก็คือ Dimethyl Ether หรือ DME

DME เป็นเชื้อเพลิงหุงต้มที่เริ่มมีการนำมาใช้ทั่วไปในสหรัฐอเมริกาและญี่ปุ่น ในประเทศจีน DME กำลังได้รับความนิยมและถูกนำมาใช้แทนที่ถ่านหินสำหรับการทำความร้อนและหุงต้มในครัวเรือน กำลังการผลิตและตลาด DME ก็โตขึ้นอย่างต่อเนื่อง ตลาดของ DME กำลังขยายตัวทั้งในแง่ของการนำไปใช้ทำความร้อนและการคมนาคม DME ถูกนำไปสาธิตใช้ในรถบรรทุกเครื่องยนต์ดีเซลและรถเมล์ ในญี่ปุ่นและจีนแล้ว ส่วนบริษัทวอลโว่ก็ออกรถบรรทุกยุคที่สามรุ่นสาธิตที่ใช้ DME เป็นเชื้อเพลิง

“มหาวิทยาลัยแห่งรัฐเพนซิลวาเนีย นับได้ว่าเป็นรัฐแรกที่ริเริ่มการใช้ยานพาหนะที่วิ่งได้ด้วย DME รถรางสำหรับบุคลากรภายในมหาวิทยาลัยใช้ DME เป็นเชื้อเพลิงมาตั้งแต่ปี 2002”

กลุ่มนักศึกษาปริญญาโททำการศึกษาวิจัยกระบวนการ co-processing ของ ถ่านหินและชีวมวล คณะวิศวกรรมการออกแบบและปฐพีสิ่งแวดล้อม ร่วมกับนาย Boehman ได้นำเสนอผลงานในงานประชุมครั้งที่ 234 ของ American Chemical Society ที่บอสตัน กลุ่มนักศึกษากลุ่มนี้ได้ศึกษาประสิทธิภาพของการใช้น้ำมันยางดำเป็นวัตถุดิบในการผลิต synthetic gas และ DME และจากการศึกษาพบว่าการที่จะนำน้ำมันยางดำมาใช้อย่างมีประสิทธิภาพและคุ้มทุนนั้น จำเป็นจะต้องทำในระดับใหญ่พอสมควร ดังนั้น การนำถ่านหินมาผ่านกระบวนการร่วมกับน้ำยางดำจะช่วยเพิ่มปริมาณการผลิตได้

หลังจากนำถ่านหินในรูปของ slurry และน้ำมันยางดำมาผ่านกระบวนการโดยการให้ความร้อนด้วยไอน้ำภายใต้สภาพที่มีออกซิเจนน้อยมาก สารอินทรีย์จะถูกเปลี่ยนให้อยู่ในรูปของไฮโดรเจนและคาร์บอนมอนนอคไซค์ โดยทั่วไปแล้ว ไฮโดรเจนและคาร์บอนมอนนอคไซค์จะถูกนำมาผ่านกระบวนการ Fischer Tropsch เพื่อผลิตเชื้อเพลิงลักษณะคล้ายน้ำมันซึ่งจะต้องนำไปกลั่นก่อนใช้ แต่กลุ่มนักศึกษาให้ความเห็นว่า กระบวนการผลิต DME เป็นกระบวนการที่ดีกว่า เพราะใช้พลังงานน้อยกว่าและได้ผลิตภัณฑ์ที่ต้องการเลย ไม่ต้องนำไปผ่านการกลั่นอีก

กลุ่มนักศึกษายังพบอีกว่า ถึงแม้ว่าน้ำมันเบนซินและดีเซลนั้นมีค่าใช้จ่ายในการผลิตต่ำกว่า DME ประสิทธิภาพของพลังงานของเชื้อเพลิงสองประเภทก็ใกล้เคียงกัน นอกจากนี้ DMEยังการเผาไหม้สะอาดกว่าอีกด้วย การเปลี่ยนน้ำมันยางดำกับถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงนั้นยังปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซค์ออกมาเป็นปริมาณน้อยกว่า การใช้ถ่านหินเพียงอย่างเดียว

“เหตุผลอีกอย่างที่เราน่าจะลองหันมาศึกษากระบวนการนี้ก็เพราะ เรามีถ่านหินอยู่จำกัด และเราก็คงไม่อยากขุดถ่านหินจากผินดินทุกแห่งเพื่อจะเอามันมาใช้เพราะผลกระทบอันมากมายมหาศาลจากการทำเหมืองถ่านหินมันคงไม่คุ้มกัน” นาย Boehman กล่าว

อ้างอิง: http://www.sciencedaily.com/releases/2007/08/070820141055.htm