top of page
ค้นหา
  • รูปภาพนักเขียนNet Zero Techup

♻️ เปลี่ยน "มูลไก่" ให้เป็นพลังงาน "ไฮโดรเจน"


ความต้องการพลังงานที่เพิ่มขึ้นและกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวดได้กระตุ้นให้เกิดการแสวงหาเส้นทางการผลิตพลังงานทดแทน การเปลี่ยนของเสียจากชีวมวลเป็นก๊าซเชื้อเพลิงถือเป็นทางเลือกหนึ่ง เนื่องจากมีต้นทุนต่ำและสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ขยะชีวมวลจึงถือเป็นแหล่งพลังงานทางเลือกที่มีศักยภาพ แต่ของเสียจากชีวมวลมักจะมีปริมาณความชื้นสูง


อย่างไรก็ดี วิธีการเปลี่ยนให้เป็นก๊าซด้วยความร้อนแบบดั้งเดิม (traditional thermal gasification) นั้นมีต้นทุนสูง เนื่องจากต้องอาศัยกระบวนการทำให้แห้งก่อน (pre-drying process) ดังนั้นการเเปรสภาพของเสียจากชีวมวลให้เป็นก๊าซโดยไม่ต้องผ่านขั้นตอนการทำให้แห้งนั้นจึงเป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพและน่าดึงดูด เรียกวิธีนี้ว่า ไฮโดรเทอร์มัลแก๊สซิฟิเคชั่น (hydrothermal gasification)


🚩 ทำความรู้จักเทคโนโลยี SCWG


เทคโนโลยี SCWG (supercritical water gasification) ได้ประยุกต์ใช้ hydrothermal gasification ในการแปลงขยะชีวมวลให้เป็นก๊าซไฮโดรเจน ได้รับความสนใจอย่างมากในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา เมื่อน้ำอยู่ในสถานะเหนือจุดวิกฤติทางอุณหพลศาสตร์ ซึ่งเรียกว่า supercritical คุณสมบัติทางเคมีฟิสิกส์ของน้ำ (supercritical water: SCW) จะแตกต่างออกไปมาก เช่น มีความไวในการเกิดปฏิกิริยาสูง (high reactivity) มีพันธะไฮโดรเจนอย่างอ่อน (weak hydrogen bond) และมีการแพร่กระจายสูง (high diffusivity) คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้ supercritical water (SCW) สามารถละลายสารประกอบอินทรีย์ได้ง่าย และของเสียจากชีวมวลสามารถกลายเป็นก๊าซละลายใน SCW ได้ง่าย ดังนั้น เทคโนโลยี SCWG สามารถดำเนินการได้ในกระบวนการที่ออกแบบมาอย่างดี มีประสิทธิภาพในการแปรสภาพชีวิมวลเป็นก๊าซสูง การเกิดถ่านต่ำ (char) และก๊าซที่ได้มีปริมาณก๊าซไฮโดรเจนสูง


🚩 เครื่องปฏิกรณ์แบบต่อเนื่อง (continuous reactor)


ปัจจุบัน มีรายงานการศึกษาเกี่ยวกับเทคโนโลยี SCWG ในการผลิตไฮโดรเจนจากมูลไก่หลายฉบับ ดังนี้


✅️ ปี 2008 Matsumura และคณะ ได้ศึกษาวิธีการแปลงมูลไก่เป็นก๊าซไฮโดรเจนด้วยวิธี SCWG บนตัวเร่งปฏิกิริยาถ่านกัมมันต์ภายในเครื่องปฏิกรณ์แบบต่อเนื่อง พวกเขาพบว่าประสิทธิภาพการใช้พลังงานของกระบวนการอยู่ที่ 70%


✅️ ปี 2016 Cao และคณะ ได้ศึกษาทดลองการผลิตก๊าซไฮโดรเจนจากมูลไก่ด้วยเทคโนโลยี SCWG ในเครื่องปฏิกรณ์แบบต่อเนื่อง เพื่อศึกษาการแปรสภาพเป็นก๊าซ ศึกษาผลกระทบของอุณหภูมิ ความเข้มข้น และตัวเร่งปฏิกิริยาต่อการแปรสภาพเป็นก๊าซของมูลสัตว์ เครื่องปฏิกรณ์แบบต่อเนื่องถือเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับการพัฒนาเทคโนโลยี SCWG ในระดับอุตสาหกรรม เนื่องจากให้ผลผลิตก๊าซไฮโดรเจนในปริมาณสูง อย่างไรก็ดี การทดลองด้วยเครื่องปฏิกรณ์แบบแบทช์จะมีความสะดวกและแม่นยำในการศึกษากลไกการเกิดปฏิกิริยาในระดับห้องปฏิบัติการ


🚩 เครื่องปฏิกรณ์แบบแบทช์ (batch reactor)


✅️ ปี 2021 Babaei และคณะ ได้ศึกษาการผลิตก๊าซไฮโดรเจนจากมูลไก่ด้วยวิธี SCWG ภายในเครื่องปฏิกรณ์แบบแบทช์รูปทรง U-type บนตัวเร่งปฏิกิริยาที่อุณหภูมิ 375–450 °C ผลการวิจัยพบว่าความสามารถในการคัดเลือกไฮโดรเจนสูงสุดถึง 36.42% ด้วยการเติมตัวเร่งปฎิกิริยานิกเกิลบนถ่านกัมมันต์และซีเรียมออกไซด์ (CeO2)


✅️ ปี 2022 Cao และคณะ ได้ศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับการผลิตก๊าซไฮโดรเจนจากมูลไก่ด้วยเทคโนโลยี SCWG ภายในเครื่องปฏิกรณ์แบบแบทช์ ภายใต้อุณหภูมิที่แตกต่างกัน ระหว่าง 500–620 °C และมี residence times อยู่ระหว่าง 1–12 นาที โดยได้มีการพัฒนาแบบจำลองจลน์ศาสตร์เชิงปริมาณ (quantitative kinetic model) เพื่อใช้ในการศึกษากลไกการเกิดปฏิกิริยาและเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตก๊าซไฮโดรเจน ดังต่อไปนี้


🔹️ การทดลองในระบบแบบแบตช์ ส่วนใหญ่ประกอบด้วยเครื่องทำความร้อนไฟฟ้า เครื่องปฏิกรณ์ ระบบตรวจจับข้อมูล และระบบเก็บตัวอย่าง ตัวอย่างมูลไก่และน้ำถูกเติมเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์ มีกระบวนการไล่อากาศเพื่อไล่ความชื้น เครื่องปฏิกรณ์ถูกให้ความร้อนอย่างรวดเร็วจนถึงอุณหภูมิปฏิกิริยาที่กำหนดโดยเครื่องทำความร้อนไฟฟ้า อุณหภูมิและความดันถูกตรวจพบโดยทรานสดิวเซอร์แต่ละตัวและติดตามโดยระบบเก็บข้อมูล เมื่อปฏิกิริยาสิ้นสุดลง จะมีการรวบรวมผลิตภัณฑ์ที่เป็นก๊าซและของเหลวเพื่อทำการวิเคราะห์ต่อไป


🔹️ ผลการทดลองของ Cao พบว่า ผลผลิตก๊าซไฮโดรเจนสูงสุด อยู่ที่ 22.47 mol/kg ประสิทธิภาพการแปรสภาพเป็นก๊าซไฮโดรเจน (hydrogen gasification efficiency: HE) เท่ากับ 174.53% และประสิทธิภาพการแปรสภาพเป็นคาร์บอน (carbon gasification efficiency: CE) เท่ากับ 81.34% ที่อุณหภูมิ 620 °C และมี residence times เท่ากับ 12 นาที ตามลำดับ


🔹️ ผลลัพธ์ของแบบจำลองจลนศาสตร์ของ Cao ระบุว่าอุณหภูมิที่สูงขึ้นจะเร่งอัตราการเกิดปฏิกิริยา (reaction rate) และทำให้สารมัธยันตร์ (intermediate) ถูกแปลงเป็นผลิตภัณฑ์ก๊าซมากขึ้น ก๊าซไฮโดรเจนส่วนใหญ่เกิดจากปฏิกิริยารีฟอร์มมิงด้วยไอน้ำ (steam reforming reaction) และอัตราการเกิดของก๊าซแต่ละชนิดลดลงเหลือน้อยมากหลังจากผ่านไป 10 นาที Cao แนะนำว่า ควรใช้อุณหภูมิสูงตั้งแต่ 580 °C เพื่อเร่งปฏิกิริยาเปลี่ยนน้ำเป็นก๊าซ (water gas shift reaction: WGSR) เพื่อสนับสนุนกระบวนการผลิตไฮโดรเจนของ SCWG นอกจากนี้ ปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส (hydrolysis) ของมูลไก่มีผลกระทบอย่างมากต่อการผลิตก๊าซไฮโดรเจน


🚩 เทคโนโลยี SCWG ในประเทศไทย


เมื่อเดือนเมษายน 2023 ที่ผ่านมา โตโยต้า เครือเจริญโภคภัณฑ์ (ซีพี) พร้อมกลุ่ม CJPT ได้ลงนามบันทึกความเข้าใจ(MOU) ร่วมมือกันแสวงหาหนทางสู่ความเป็นกลางทางคาร์บอนในประเทศไทย


ล่าสุดโครงการนี้มีความคืบหน้า เมื่อโตโยต้า มอเตอร์ คอร์ปอเรชัน ประเทศญี่ปุ่น ออกแถลงการณ์ว่า โตโยต้า และ มิตซูบิชิ คาโคกิ เตรียมเปิดตัวอุปกรณ์ผลิตไฮโดรเจนจากก๊าซชีวภาพในประเทศไทย เมื่อเดือนพฤศจิกายน 2023 โดยบริษัท มิตซูบิชิ คาโคกิ จำกัด จะทำการติดตั้งอุปกรณ์เพื่อผลิตไฮโดรเจนจากก๊าซชีวภาพที่ได้จากมูลไก่ในท้องถิ่น และเศษอาหาร อีกทั้ง โตโยต้า มอเตอร์ และ โตโยต้า ทูโช จะร่วมมือกันในการผลิตก๊าซไฮโดรเจน ซึ่งครอบคลุมถึงระบบโดยรวมสำหรับการบีบอัด การจัดเก็บ และการขนส่งก๊าซชีวภาพและไฮโดรเจน ตลอดจนการจัดตั้งระบบการทำงานและระบบปฏิบัติการต่างๆ


รายงานระบุว่า ทั้งสามบริษัทจะใช้เทคโนโลยีไฮโดรเจนของประเทศญี่ปุ่น เพื่อส่งเสริมพลังงานสะอาดที่ได้มีการปรับให้เหมาะกับแต่ละประเทศ คาดว่าโครงการนำร่องในไทยนี้ สามารถผลิตไฮโดรเจนได้ถึง 1,000 ลิตรต่อชั่วโมง ซึ่งพลังงานที่ได้จะถูกนำมาใช้ขับเคลื่อนรถ FCEV ในกิจการขนส่งของซีพี ต่อไป


🚩 แหล่งที่มาของข้อมูล:



---------------------------------------------------

ติดตามข้อมูลผ่านช่องทางต่างๆ ได้ที่

Facebook: Net Zero Techup


ดู 17 ครั้ง0 ความคิดเห็น

Comentarios


Post: Blog2_Post
bottom of page