การเพิ่มคุณค่าเศษวัสดุปาล์มน้ำมันเหลือศูนย์ด้วยกระบวนการไพโรไลซีสนำร่องระดับชุมชน (Zero Waste Palm Enrichment with Using Pyrolysis Process On Pilot Community Scale)

เครื่องปฏิกรณ์ไพโรไลซีสแบบช้าระดับชุมชนนำร่อง
    เครื่องปฏิกรณ์ไพโรไลซีสแบบช้าระดับชุมชนนำร่อง ขนาด 500 kg ใช้สำหรับผลิตน้ำส้มควันไม้ ถ่านชีวภาพ และน้ำมันชีวภาพ ประกอบด้วย 4 ส่วน หลัก ๆ คือ ห้องเผาไหม้ ปล่องไฟ ห้องไพโรไลซีส และชุดควบแน่น โดยห้องเผาไหม้ ทำหน้าที่เป็นแหล่งความร้อนที่สามารถแผ่ความร้อนไปยังห้องไพโรไลซีสที่เป็นระบบปิด และจะเชื่อมกับปล่องไฟที่มีความสูง 3.6 m ทำหน้าที่ระบายก๊าซไอเสียและดูดอากาศเข้ามยังห้องเผาไหม้ ส่วนห้องไพโรไลซีสเป็นห้องสำหรับผลิตถ่านชีวภาพ มีการเชื่อมท่อสแตนเลสไปยังชุดควบแน่น เพื่อผลิตน้ำส้มควันไม้

จุดเด่นโครงการวิจัย
    การเพิ่มคุณค่าเศษวัสดุเหลือทิ้งจากสวนปาล์มน้ำมัน ได้แก่ ทางใบปาล์ม และทะลายปาล์ม โดยการออกแบบระบบกระบวนการไพโรไลซีสที่เน้นให้ได้ปริมาณน้ำส้มควันไม้ และน้ำมันชีวภาพในปริมาณสูงเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีที่ชุมชนใช้กันอยู่ทั่วไป โดยเฉพาะการออกแบบห้องเผาไหม้ที่ลดการสูญเสียความร้อนให้ต่ำสุด ระบบควบแน่นใช้อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนที่เน้นการดักสารระเหยให้ได้ปริมาณสูงสุดและเตาที่ให้ความร้อนแก่ระบบจะใช้เป็นเตาชีวมวลประสิทธิภาพสูง ประหยัดเชื้อเพลิง ที่สำคัญระบบที่ออกแบบไว้สามารถนำไปเป็นแบบต่อยอดชุมชนได้ในอนาคต ผลผลิตที่ได้ในภาพรวมของโครงการทั้งหมด จะช่วยส่งเสริมให้เกษตรกรผู้ปลูกปาล์มน้ำมัน ชุมชนหรือวิสาหกิจที่นำไปใช้มีรายได้ที่ได้จากการผลิตน้ำส้มควันไม้ น้ำมันชีวภาพ ตลอดจนถ่านชีวภาพจากกระบวนการ ซึ่งรายได้ส่วนนี้จะทำให้เกษตรกร ชุมชนที่มีการปลูกปาล์มมีชีวิตและความเป็นอยู่ที่ดียิ่งขึ้นในขณะเดียวกันก็จะเป็นการส่งเสริมการใช้เทคโนโลยีพลังงานทดแทนในประเทศให้มีเกิดความยั่งยืนทางพลังงานต่อเนื่องขึ้นไปอีกทาง

วัตถุประสงค์
    งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาเงื่อนไขที่เหมาะสมของกระบวนการไพโรไลซีสสำหรับการเปลี่ยนเศษวัสดุเหลือทิ้งปาล์มให้เป็น ถ่านชีวภาพ น้ำส้มควันไม้ น้ำมันชีวภาพ และน้ำมันดิน โดยมีการประเมินกระบวนการผลิต คุณสมบัติเคมีและทางพลังงานของผลิตภัณฑ์ที่ได้ เพื่อนำข้อมูลไปออกแบบ พัฒนา และสร้างเครื่องไพโรไลซีสระดับชุมชนนำร่อง สำหรับการเพิ่มมูลค่าเศษวัสดุเหลือทิ้งปาล์มไปเป็นถ่านอัดแท่ง สารปรับปรุงดิน น้ำส้มควันไม้ น้ำมันชีวภาพสำหรับเครื่องยนต์การเกษตร และการใช้ประโยชน์น้ำมันดินากับเชื้อเพลิงอัดแท่ง พร้อมทั้งประเมินสมรรถนะการผลิต เศรษฐศาสตร์ และวิเคราะห์คุณสมบัติของ ถ่านชีวภาพ น้ำส้มควันไม้ น้ำมันชีวภาพและน้ำมันดินจากเครื่องไพโรไลซีสระดับชุมชน และการประเมินศักยภาพการแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์ชุมชน ต้นทุนการผลิต เศรษฐศาสตร์ทางพลังงานทั้งโครงการ

ผลการศึกษาวิจัย
- เงื่อนไขการผลิตถ่านชีวภาพและน้ำส้มควันไม้คือ 450 °C เป็นเวลา 120 min
- ผลการประเมินสมรรถระการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ไพโรไลซีสแบบช้า ระดับชุมชนนำร่อง พบว่า อัตราการผลิตโดยเฉลี่ยของถ่านชีวภาพ น้ำมันควันไม้ และน้ำมันชีวภาพ ของทาง/ทะลายปาล์ม คือ 29.84% 50.12% และ 1.38% ตามลำดับ ประสิทธิภาพของเครื่องอยู่ที่ประมาณ 55%
- ผลการวิเคราะห์คุณสมบัติทางเคมีและทางกายภาพของผลผลิต พบว่าถ่านชีวภาพจากทางใบปาล์มและทะลายปาล์มมีปริมาณความชื้นลดลง มีปริมาณคาร์บอนคงตัว ค่าความร้อน และมีความเป็นรูพรุนเพิ่มขึ้น
- ผลการวิเคราะห์เศรษฐศาสตร์พบว่า กรณีการผลิตถ่านชีวภาพและน้ำส้มควันไม้ดิบจากทางใบปาล์มและทะลายปาล์มมีระยะเวลาคืนทุนรวม 9.15 และ 7.04 ปี ตามลำดับ กรณีการผลิตถ่านชีวภาพอัดแท่งและน้ำส้มควันไม้กลั่น ระยะเวลาคืนทุนรวม 1.18 และ 1.16 ปี ตามลำดับ และสุดท้ายกรณีการผลิตดินปลูกผสมมูลไส้เดือนและน้ำส้มควันไม้กลั่น มีระยะเวลาคืนทุนรวม ต่ำกว่า 1 ปี

สรุปผลการวิจัย
    เครื่องปฏิกรณ์ไพโรไลซีสแบบช้า ระดับชุมชนนำร่อง สามารถเพิ่มคุณค่าให้กับเศษวัสดุเหลือทิ้งจากสวนปาล์มน้ำมันได้ โดยผลผลิตที่ได้ประกอบไปด้วย น้ำส้มควันไม้ ถ่านชีวภาพที่สามารถใช้ประโยชน์ได้ทั้งในรูปแบบเชื้อเพลิงและสารปรับปรุงดิน และยังสามารถผลิตน้ำมันชีวภาพที่ได้จากของเหลวจากกระบวนการไพโรไลซีสเพื่อใช้สำหรับเครื่องยนต์การเกษตร และส่วนสุดท้ายคือน้ำมันดินซึ่งใช้เป็นส่วนผสมสำหรับการผลิตถ่านอัดแท่งจากทางใบปาล์มและทะลายปาล์ม ในส่วนของการประเมินผลทางด้านเศรษฐศาสตร์โครงการ พบว่า กรณีการผลิตดินปลูกผสมมูลไส้เดือนและน้ำส้มควันไม้กลั่น มีระยะเวลาคืนทุนรวม ต่ำกว่า 1 ปี ซึ่งเป็นกรณีที่มีระยะเวลาคืนทุนต่ำที่สุด

ผลผลิต
- เครื่องปฏิกรณ์ไพโรไลซีสแบบช้า ระดับชุมชนนำร่อง
- องค์ความรู้เกี่ยวกับการผลิตน้ำส้มควันไม้และเชื้อเพลิงชีวภาพจากเทคโนโลยีไพโรไลซีส
- กรรมวิธีการผลิตน้ำส้มควันไม้การใช้ประโยชน์เชิงอินทรีย์ และการใช้น้ำมันเชื้อเพลิงชีวภาพกับเครื่องยนต์และการใช้ถ่านชีวภาพกับแปลงเกษตรชุมชน
- บทความวิชาการเกี่ยวกับกระบวนการผลิตน้ำส้มควันไม้ เชื้องเพลิงชีวภาพและถ่านชีวภาพ
- นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาในสาขาวิศวกรรมพลังงานทดแทน

ผลลัพธ์
- เพิ่มมูลค่าเศษวัสดุเหลือทิ้งจากเกษตรกรปลูกปาล์ม และลดต้นทุนการใช้สารเคมีในชุมชน
- พัฒนาช่องทางการแปรรูปผลิตภัณฑ์จากเศษวัสดุเหลือทิ้งการเกษตรในชุมชน
- การลดต้นทุนด้านพลังงานในภาคเกษตรกรรมและภาคเกษตรในชุมชน เพิ่มรายได้ให้กับชุมชนและการจัดการชีมวลในพื้นที่ของชุมชน
- เกิดการแลกเปลี่ยนเรียนรู้และการพัฒนางานวิจัยของนักวิจัย ตลอดจนผู้สนใจทั่วไป
- นักศึกษามีความเข้าใจด้านการจัดการและการเพิ่มคุณภาพชีวมวลปาล์มน้ำมันเป็นพลังงานทดแทน

ติดต่อเพิ่มเติมได้ที่ : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.นิกราน หอมดวง วิทยาลัยพลังงานทดแทน มหาวิทยาลัยแม่โจ้  โทรศัพท์ : 084-1773632  Email : Nigranghd@gmail.com