วิชาการ.คอม - ตัวเร่งปฏิกิริยาตัวใหม่ช่วยผลิตน้ำมันจากขยะ

ตัวเร่งปฏิกิริยาตัวใหม่ช่วยผลิตน้ำมันจากขยะ

โพสต์เมื่อ: 22:39 วันที่ 11 พ.ค. 2549 ชมแล้ว: 49,337 ตอบแล้ว: 11

ราคาน้ำมันที่กำลังพุ่งสูงขึ้นทุกทีๆอย่างไม่มีทีท่าว่าจะหยุด ประกอบกับปัญหาที่ว่าเราจะมีน้ำมันให้ขุดใช้ได้ถึงเมื่อไร ทำให้นักวิทยาศาสตร์ต้องคิดค้นอย่างหนักว่าเราจะหาแหล่งพลังงานใหม่จากที่ไหนได้ และตอนนี้นักเคมีก็ได้ค้นพบปฏิกิริยาที่ช่วยทำให้ได้พลังงานใหม่จากของเหลือทิ้งของการกลั่นน้ำมันแล้ว

ปกติในกระบวนการกลั่นน้ำมัน จะมีการสลายอนุพันธ์ hydrocarbon สายยาวๆให้สั้นลงเพื่อให้เป็นของเหลวที่มีความหนืดพอเหมาะ ซึ่งกระบวนการนี้จะก่อให้เกิด hydrocarbon สายที่สั้นและเฉื่อยเกินไป ใช้งานไม่ได้ออกมาด้วยด้วย คือสาร alkane ทีมนักวิจัยนำโดย Dr. Goldman จากมหาวิทยาลัย Rutgers ใน New Jersey และ Dr. Brookhart จากมหาวิทยาลัย North Carolina ได้ค้นพบว่าถ้านำตัวเร่งปฏิกิริยา (catalyst) สองตัวมารวมกันจะช่วยต่อสาย alkaneให้ยาวขึ้นได้ ซึ่งก็จะมีผลให้สารที่ได้ใหม่นี้สามารถนำไปใช้เป็นน้ำมันรถได้ นอกจากนี้ ด้วยหลักการเดียวกัน ตัวเร่งปฏิกิริยาเหล่านี้ยังสามารถนำมาใช้ผลิตเชื้อเพลิงจาก hydrocarbons ที่เป็นของเสียจากธรรมชาติ ถ่านหินและ tar sandได้

Dr. Bergman นักเคมีจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียให้ความเห็นว่า นี่เป็นความคิดที่ปราดเปรื่องมาก เนื่องจากว่าได้มีการพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาทั้งสองตัวนี้มาสักพักแล้ว แต่นี่เป็นครั้งแรกที่มีคนคิดจะเอามันมาทำงานร่วมกัน อย่างไรก็ดี ถึงแม้จะมีตัวเร่งปฏิกิริยาถึงสองตัวนี้แล้วมันก็ยังเร็วไม่พอสำหรับการผลิตในระดับใหญ่ๆ แต่ Dr. Bergman เชื่อว่าปัญหานี้เป็นเรื่องที่แก้ไขได้ จริงอยู่เราอาจจะไม่สามารถผลิตได้เพียงพอต่อความต้องการในระดับอุตสาหกรรมภายในวันพรุ่งนี้ แต่ความรู้เรื่องนี้ก็เป็นสิ่งที่สำคัญมากสำหรับการพัฒนาต่อในอนาคต

การจะเชื่อม alkane มาต่อๆกันเป็นงานหนักพอตัว ส่วนหนึ่งก็เพราะว่า อะตอมคาร์บอนที่เป็นแกน กับอะตอมไฮโดรเจนที่เกาะกับมันนั้น เกาะกันด้วยพันธะเดี่ยวที่มีความแข็งแรงมาก ดังนั้นในขั้นแรกทีมของ Dr. Goldman และ Dr. Brookhart จึงได้พยายามทำให้สาร alkane มีความเฉื่อยน้อยลง โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาในกระบวนการดึงน้ำออก (dehydrogenation) วิธีนี้ก็จะทำให้ alkane เกิดปฏิกิริยาได้ง่ายขึ้น แต่การเติม dehydrogenation catalyst ก็ทำให้เกิดสารใหม่ขึ้นมาอีกตัวคือ olefin ซึ่งทำให้ตัวเร่งปฏิกิริยาทำงานช้าลง ทีมนักวิจัยจึงได้คิดเติมตัวเร่งปฏิกิริยาไปอีกตัวเพื่อดึงเอา olefin ออกจากระบบ

ตัวเร่งปฏิกิริยาตัวที่สองนี้ถูกพัฒนาโดยทีมนักวิจัยจากอเมริกาและฝรั่งเศสที่ได้รางวัลโนเบลสาขาเคมีไปจากงานวิจัยเรื่องนี้ ซึ่งตัวเร่งปฏิกิริยานี้กำลังมีที่ใช้มากมายในอุตสาหกรรมทั่วไปตั้งแต่การผลิดพลาสติกจนถึงยารักษาโรค มันมีหลักการทำงานคือมีหน้าที่เชื่อม olefin มาต่อๆกัน โดยจะจับ olefin มาทีละสองโมเลกุลแล้วเรียงคาร์บอนอะตอมใหม่ ปฏิกิริยานี้เรียกว่า olefin metathesis นักวิจัยเริ่มทดลองจาก hexane โมเลกุลที่มีคาร์บอน 6 อะตอม และพบว่าเขาสามารถสร้างโมเลกุลใหม่ที่หลากหลาย รวมถึง hydrocarbon ที่มีคาร์บอน 18 อะตอมด้วย แต่โดยปกติปฏิกิริยาที่ใช้ตัวเร่งสองตัวนี้จะได้สารที่มีความยาว 10 คาร์บอนอะตอม ซึ่งเป็นส่วนประกอบที่เหมาะมากของดีเซลบริสุทธิ์

อย่างที่กล่าวไปแล้วว่า ตัวเร่งปฏิกิริยาคู่ดูโอนี้ยังทำงานช้าไปสำหรับการผลิตปิโตรเคมีระดับอุตสาหกรรม Dr. Goldman กล่าวว่าปัญหานี้น่าจะเกิดจากการที่ตัวเร่งปฏิกิริยา olefin metathesis จะไม่ทำงานที่อุณหภูมิ 125° to 175°C ขณะนี้ทางทีมกำลังหาวิธีทำให้ตัวเร่งปฏิกิริยามีความเสถียรมากกว่านี้ที่อุณหภูมิสูงๆ

อีกประเด็นหนึ่งที่น่าสนใจมากก็คือ ในอนาคตเราน่าจะสามารถใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาคู่ดูโอนี้ในการเปลี่ยนของเสียจากผลผลิตทางเกษตรกรรมมาเป็นเชื้อเพลิงได้เช่นกัน Dr. Dumesic จากมหาวิทยาลัยวิสคอนซินให้ความเห็น เนื่องจากว่าสองปีก่อนทีมของ Dr. Dumesic ก็ได้ค้นพบตัวเร่งปฏิกิริยาคู่ดูโอที่สามารถเปลี่ยนอนุพันธ์ของกลูโคส สารหลักที่พบในพืชมาเป็นhexaneได้ และตัวเร่งปฏิกิริยาคู่ดูโอคุ่ใหม่นี้ก็สามารถเปลี่ยน hexane เป็น hydrocarbonที่อยู่ในน้ำมันรถได้ ถ้าเราเอาทั้งสองปฏิกิริยานี้มารวมกันก็อาจเป็นวิธีใหม่ในการผลิตน้ำมันเชื้อเพลิงจากของเสียจากพืชได้ ซึ่งจะเป็นพลังงานที่สร้างใหม่ทดแทนได้เสมอไม่มีวันหมด

ข้อมลจาก
- Catalyst Combo Offers New Route for Turning Waste Products Into Fuel. Science 14 April 2006:Vol. 312. no. 5771, p. 175
- Catalytic Alkane Metathesis by Tandem Alkane Dehydrogenation-Olefin Metathesis Alan S. Goldman, Amy H. Roy, Zheng Huang, Ritu Ahuja, William Schinski, and Maurice Brookhart
Science 14 April 2006: 257-261

ณัฏฐิณี

ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 131 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 164 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

จำนวน 9 ความเห็น, หน้า่ | -1-

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 1 11 พ.ค. 2549 (22:44)
metathesis คือปฏิกิริยาที่มีการสลับที่อะตอมดังนี้
A-B + C-D → A-D + C-B

อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับ olefin metathesis ได้ที่
http://en.wikipedia.org/wiki/Olefin_metathesis

ข้อมูลเกี่ยวกับรางวัลโนเบลสาขาวิชาเคมีปีที่แล้ว
http://nobelprize.org/chemistry/laureates/2005/press.html

ณัฏฐิณี

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 3 21 พ.ค. 2549 (15:13)
I had been saw it at Thailand ,has a man to make it but I can't remember him and it had been show on TV 3.

T (IP:203.113.55.211,,)

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 5 2 มิ.ย. 2549 (12:19)
ก็เป็นอีกทางเลือกหนึ่งที่ดีนะครับ ขอให้ทำให้สำเร็จนะครับ

ekkalak-chem@hotmail.com (IP:203.158.196.122,,)

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 6 4 มิ.ย. 2549 (14:24)
เป็นความรู้ใหม่ ขอบคุณนะคะ

peanutzhou (IP:61.90.230.99,10.71.3.170,)

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 7 18 ส.ค. 2549 (11:42)
ข้อความเดิม: การจะเชื่อม alkane มาต่อ ๆ กันเป็นงานหนักพอตัว ส่วนหนึ่งก็เพราะว่า อะตอมคาร์บอนที่เป็นแกน กับอะตอมไฮโดรเจนที่เกาะกับมันนั้น เกาะกันด้วยพันธะเดี่ยวที่มีความแข็งแรงมาก ดังนั้นในขั้นแรกทีมของ Dr. Goldman และ Dr. Brookhart จึงได้พยายามทำให้สาร alkane มีความเฉื่อยน้อยลง โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาในกระบวนการดึงน้ำออก (dehydrogenation) วิธีนี้ก็จะทำให้ alkane เกิดปฏิกิริยาได้ง่ายขึ้น แต่การเติม dehydrogenation catalyst ก็ทำให้เกิดสารใหม่ขึ้นมาอีกตัวคือ olefin ซึ่งทำให้ตัวเร่งปฏิกิริยาทำงานช้าลง ทีมนักวิจัยจึงได้คิดเติมตัวเร่งปฏิกิริยาไปอีกตัวเพื่อดึงเอา olefin ออกจากระบบ

อยากจะเรียนถามคุณณัฎฐิณีเจ้าของบทความในส่วนที่เกี่ญวกับปฏิกิริยา dehydrogenation ครับ ปฏิกิริยานี้ครงกันข้ามกับปฏิกิริยา hydrogenation ใช่หรือเปล่า

hygrogenation เป็นการเติม hydrogen เข้าไปในสารไฮโดรคาร์บอน เช่นการป้องกันการหืนของน้ำมันพืช ดังนั้น de-hydrogenation น่าจะหมายถึงการเอาไฮโดรเจนออก ไม่ได้หมายถึงการเอาน้ำออกแต่อย่างใด

อนึ่งตามบทความนี้พอตีความได้ว่า สาร alkane (CH4, C2H6, CH3CH2CH3) เป็นไฮโดรคาร์บอนโมเลกุลเล็ก (มีคาร์บอนเป็นกระดูกสันหลังน้อยอะตอม) และเฉื่อยต่อการทำปฏิกิริยา เพราะพันธะเดี่ยว (C-H)เป็นพันธะที่เสถียรมาก ซึ่งอาจต้องเอาพันธะ (C-H) ออกเสียบ้างแล้วเอาพันธะอื่นเช่น (C-O-H) เข้าไปแทนที่เพื่อให้ทำปฏิกิริยาได้ง่ายขึ้น

ผมเข้าใจถูกต้องหรือไม่ เพรารู้สึกจะสับสนตรงนี้ ถ้าเข้าใจผิดก็จะได้เข้าใจให้ถูกต้อง อยากให้เป็นความรู้ที่ถูกต้องสำหรับน้อง ๆ มัธยมที่อาจค้นคว้าเอาไปทำรายงานครับ

thawankesmala

ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 1361 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 282 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 8 23 ส.ค. 2549 (22:27)
ผมอยากรู้ว่า ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้คืออะไร
และมีการทดลองในไทยรึยังครับ
ลักษณะจะคล้ายไบโอดีเซลไหมครับ

ล่องลอย

ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 1 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 152 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 9 24 ส.ค. 2549 (10:05)
มันเป็น Homogeneous หรือ heterogeneous catalysts ครับ

thawankesmala

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 10 6 ธ.ค. 2549 (16:26)
ผมสงสัยเกี่ยวกับการทำปฏิกิริยา olefin metathesis ของ hexane มาทำปฏิกิริยากัน แล้วเกิดเป็นไฮโดรคาร์บอน ซึ่งมีความหลากหลายอย่างมาก ผมสงสัยการทำปฏิกิริยาว่า ไฮโดรคาร์บอนเมื่อทำปฏิกิริยากันเราสามารถกำหนดจุดเกิดพันธะใหม่ได้อย่างไร ผมคิดว่า มันก็สามารถเกิดเป็นหมู่ alkyl ได้ แทนที่จะมาต่อที่จุดปลาย
แล้วที่คุณณัฏฐิณี ส่งมาให้อ่านเพิ่มเติมนั้นมันเป็นภาษาประกฤษ ผมเพิ่งเรียน ม.6
อยู่ต่างจังหวัดก็เลยอ่อนภาษาประกฤษมากๆ อ่านไม่รู้เรื่องได้ดูแต่รูปเอา ขอความกรุณาด้วยละกันครับ ถ้าช่วยอธิบายต่อจะเป็นวิทยาทานกับผมอย่างมากครับ

หัวเกรียน เซียนเกม

ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 15 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 152 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 11 23 พ.ค. 2550 (13:59)
ชื่อเหมือนกานเลยนะค่ะ
ดีมาก

pu741 (IP:124.157.222.189)

ความเห็นเพิ่มเติม วิชาการ.คอม

ชื่อ / email:
ข้อความ

รูปภาพ หรือ ไฟล์

กรุณาล๊อกอินก่อน เพื่อโพสต์รูปภาพ และ ใช้ LaTex ค่ะ สมัครสมาชิกฟรีตลอดชีพที่นี่

ตัวช่วย 1: CafeCode วิธีการใช้
ตัวช่วย 2: VSmilies

วิธีการใช้
ตัวช่วย 3: พจนานุกรมไทย ออนไลน์ ฉบับราชบัณฑิต
ตัวช่วย 4 : dictionary ไทย<=>อังกฤษ ออนไลน์ จาก NECTEC
ตัวช่วย 5 : ดาวน์โหลด โปรแกรมช่วยพิมพ์ Latex เพื่อแสดงสมการบนวิชาการ.คอม