เทคโนโลยีต้นแบบกลั่นเอทานอลด้วยเทคนิคปั๊มฟอง
ภิญญาภรณ์ ชาติการุณ
โรงงานต้นแบบระบบกลั่นเอทานอลพลังงานแสงอาทิตย์ด้วยเทคนิคปั๊มฟอง เป็นอีกหนึ่งตัวอย่างของการพัฒนาทางด้านพลังงานทดแทน ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการพัฒนาประเทศ เนื่องจากเป็นการพัฒนาพลังงานจากความสามารถและภูมิปัญญาไทย โดยไม่ต้องพึ่งพาการนำเข้าจากต่างประเทศ
ประเทศ ไทยเป็นประเทศที่ต้องนำเข้าพลังงานเชื้อเพลิงเป็นส่วนใหญ่ ทำให้ต้องสูญเสียเงินตราเป็นจำนวนมาก เมื่อแนวโน้มราคาน้ำมันดิบในตลาดโลกสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง รัฐบาลจึงมีนโยบายพัฒนาแหล่งพลังงานทดแทน เพื่อสร้างความมั่นคงทางเศรษฐกิจ เอทานอลเป็นพลังงานทดแทนอย่างหนึ่งที่สำคัญ ซึ่งประกอบด้วยคาร์บอน ไนโตรเจนและออกซิเจน มีค่าออกเทนสูง สามารถผสมกับน้ำมันเบนซินเพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงได้ โดยการนำเอทานอลมาใช้นั้นทำให้การเผาไหม้สะอาด ไม่สร้างก๊าซพิษที่ก่อให้เกิดสภาวะเรือนกระจก มีความบริสุทธิ์สูง
การนำเอทานอลมาใช้เป็นเชื้อเพลิงทำได้สามรูปแบบ คือ รูปแบบแรกใช้เป็นเชื้อเพลิงทดแทนน้ำมันโดยตรง รูปแบบที่ 2 ใช้เป็นพลังงานทดแทนในน้ำมันเบนซิน ที่เรียกว่า แก๊สโซฮอล์ หรือผสมกับน้ำมันดีเซล เรียกว่า ดีโซฮอล์ เพื่อเป็นสารเพิ่มค่าออกเทน โดยผสมกับน้ำมันเบนซินในสัดส่วนร้อยละ 5-30 โดยปริมาตร ซึ่งไม่ต้องทำการดัดแปลงเครื่องยนต์หรือดัดแปลงเล็กน้อย และอีกรูปแบบหนึ่ง คือ การใช้เป็นสารเพิ่มค่าออกเทนของน้ำมันให้กับเครื่องยนต์ในรูปของ
ETBE (Ethyl Tertiary Butyl Ether)
ปัจจุบันวัตถุดิบทางการเกษตรที่ใช้ในการผลิตเอทานอลสำหรับประเทศไทย คือ มันสำปะหลัง เนื่องจากมีแหล่งเพาะปลูกในเกือบทุกภูมิภาค สามารถทำการผลิตเอทานอลได้ตลอดทั้งปี ทั้งยังเป็นการสนองนโยบายรัฐบาลในการส่งเสริมการใช้พลังงานทดแทนจากเอทานอล ที่ผลิตได้จากพืชผลทางการเกษตรของประเทศ เป็นการเพิ่มมูลค่าทางการเกษตร และยังลดการนำเข้าเชื้อเพลิงจากต่างประเทศได้เป็นอย่างดี
แปรรูปมันสำปะหลังเป็นมันเส้น ใช้เป็นวัตถุดิบผลิตเอทานอล
รศ.ดร. กล้าณรงค์ ศรีรอด สถาบันค้นคว้าและพัฒนาผลทางการเกษตร และอุตสาหกรรมเกษตร มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ กล่าวว่า การผลิตเอทานอลด้วยมันสำปะหลังเป็นโครงการวิจัยที่ได้รับการสนับสนุนจากสำนักงานคณะกรรมการวิจัยแห่งชาติ ซึ่งดำเนินงานร่วมกับมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) และศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (MTEC) โดยเลือกใช้มันสำปะหลังที่แปรรูปเป็นมันเส้นเป็นวัตถุดิบหลัก เพื่อเข้าสู่กระบวนการผลิตเอทานอลต่อไป
การแปรรูปมันสำปะหลังเป็นมันเส้นสามารถทำได้โดยนำหัวมันสดที่เก็บเกี่ยวแล้ว นำส่งเข้าสู่เครื่องโม่ เพื่อหั่นหัวมันสำปะหลังสดให้เป็นชิ้นที่มีขนาดเล็ก จากนั้นจึงนำไปตากแดดบนลานคอนกรีตประมาณ 3-4 วัน เพื่อลดความชื้นในหัวมัน เป็นการยืดอายุการเก็บรักษา โดยระหว่างการตากจะต้องกลับมันเส้นเพื่อให้ความชื้นระเหยได้อย่างทั่วถึง จนเมื่อความชื้นได้ระดับมาตรฐานแล้ว จึงนำไปใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตเอทานอล
มันสำปะหลังสามารถนำมาใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตเอทานอลได้ เนื่องจากในหัวมันมีแป้งที่สามารถนำมาผ่านกระบวนการย่อย เพื่อเปลี่ยนแป้งเป็นน้ำตาล จากนั้นจึงทำการหมักน้ำตาลที่ได้ด้วยเชื้อยีสต์ เอทานอลที่ผลิตได้สามารถใช้ทำเครื่องดื่มหรือกลั่นเพื่อแยกน้ำสำหรับใช้เป็น เชื้อเพลิงได้ โดยผลผลิตของเอทานอลที่ได้จะขึ้นอยู่กับปริมาณแป้งที่มีในวัตถุดิบเป็นสำคัญ
การผลิตเอทานอลแบบ CF และ SSF
กระบวน การผลิตเอทานอล แบ่งได้เป็นสองประเภท คือ กระบวนการสังเคราะห์ทางเคมี และกระบวนการหมัก ซึ่งในกระบวนการผลิตเอทานอลจากมันสำปะหลังที่มีแป้งเป็นองค์ประกอบหลักจะใช้กระบวนการผลิตแบบ
CF (Conventional Fermentation) เริ่มจากการเตรียมวัตถุดิบ โดยการโม่เพื่อลดขนาดของวัตถุดิบ ช่วยในการผสมและการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์ก่อนที่จะทำการผสมน้ำแป้งที่จะ ต้องมีความเข้มข้นที่เหมาะสม โดยมีขั้นตอนที่สำคัญ คือ การให้ความร้อนแก่น้ำแป้ง เพื่อทำให้แป้งสุก หลังจากผ่านการย่อยแป้งครั้งแรกด้วยเอนไซม์แอลฟา-อะมิเลสแล้ว จะทำการเติมเอนไซม์กลูโคส-อะมิเลส เพื่อผลิตน้ำตาลกลูโคส จากนั้นจึงเติมยีสต์เพื่อหมักน้ำตาลกลูโคสเป็นเอทานอล ซึ่งการหมักด้วยกระบวนการแบบปกติจะมีปริมาณน้ำตาลกลูโคสระหว่างการหมักสูง และจะลดลงเรื่อยๆ ในระหว่างการหมัก
รศ.ดร.กล้าณรงค์ กล่าวว่า กระบวนการผลิตเอทานอลจากมันสำปะหลังได้มีการพัฒนาต่อไปอีกก้าวหนึ่ง เป็นกระบวนการผลิตแบบ
SSF (Simultaneous Saccharification and Fermentation) โดยรวมขั้นตอนการย่อยครั้งสุดท้าย เพื่อเปลี่ยนเป็นน้ำตาลด้วยเอนไซม์กลูโคอะมิเลส พร้อมกับการหมักด้วยเชื้อยีสต์ในขั้นตอนเดียวกัน หลังจากย่อยแป้งครั้งแรกด้วยเอนไซม์แอลฟ่า-อะมิเลสแล้ว จะทำการเติมเอนไซม์กลูโคอะมิเลสพร้อมเชื้อยีสต์ ทำให้การย่อยแป้งครั้งสุดท้ายด้วยเอนไซม์เกิดขึ้นพร้อมกับการหมักด้วยเชื้อ ยีสต์ในขั้นตอนเดียวกัน ซึ่งจะช่วยลดระยะเวลาและประหยัดพลังงานของกระบวนการผลิต เป็นการเพิ่มประสิทธิภาพของการผลิตเอทานอลจากวัตถุดิบที่เป็นแป้ง
กลั่นเอทานอลบริสุทธิ์พร้อมวิเคราะห์คุณภาพ ก่อนผสมกับน้ำมันเบนซิน
การ ผลิตเอทานอลจากมันสำปะหลังด้วยกระบวนการผลิตแบบ SSF จะต้องทำการโม่วัตถุดิบให้มีขนาดเล็กลง ด้วยเครื่อง Hammer Mill ซึ่งมีความเร็วรอบสูง ทำให้ได้ผงแป้งที่มีความละเอียดก่อนที่จะนำมาผสมกับน้ำเป็นน้ำแป้ง โดยต้องคำนึงถึงความเข้มข้นของวัตถุดิบ เพื่อช่วยในเรื่องการผสมและการทำงานของเอนไซม์ จากนั้นจึงเข้าสู่ขั้นตอนการให้ความร้อนโดยใช้ไอน้ำ เพื่อทำให้แป้งสุก เกิดการละลายได้ดี ช่วยให้การทำงานของเอนไซม์ดีขึ้น
“ ในส่วนของการกลั่นเอทานอลบริสุทธิ์ เมื่อเสร็จสิ้นจากกระบวนการหมักแล้ว น้ำส่าที่ได้จะนำไปกรองเพื่อแยกกากด้วยเครื่องกรองแบบ Extractor โดยน้ำส่าที่ได้จากกระบวนการหมักจะถูกปั๊มสู่ตะแกรงกรองที่หมุนอย่างต่อ เนื่อง ส่วนที่เป็นน้ำ เอทานอลและอนุภาคขนาดเล็ก รวมทั้งเซลล์ยีสต์จะสามารถผ่านตะแกรงออกไปได้ แต่ส่วนของกากมันเส้นที่เหลือขาดการย่อยและหมักจะถูกเหวี่ยงขึ้นสู่ด้านบน และแยกออกจากด่านหลังของตัวเครื่อง โดยกากดังกล่าวจะถูกส่งต่อไปยังเครื่องอัดกาก กากมันเส้นจะถูกคั้นเอาจากส่วนที่เป็นน้ำส่าออกมาเพื่อให้กากแห้งที่สุด น้ำส่าที่คั้นได้จะถูกปั๊มเข้าเครื่องกรองอีกครั้งหนึ่ง เพื่อแยกเอาน้ำส่าออกจากกาก และเก็บไว้ในถังพัก ก่อนที่จะถูกส่งต่อไปเข้าสู่กระบวนการกลั่นโดยใช้หอกลั่นแยกเอทานอลออกจาก น้ำหมักที่หมักเสร็จแล้ว โดยอาศัยหลักการให้ความร้อนแก่น้ำหมัก ซึ่งเอทานอลมีจุดเดือดต่ำกว่าน้ำจะระเหยกลายเป็นไอได้มากกว่า
“เมื่อ ไอน้ำควบแน่นกลายเป็นของเหลวจะได้ของเหลวที่มีความเข้มข้นของแอลกอฮอล์ที่ สูงขึ้น การกลั่นในช่วงแรกจะได้เอทานอลเข้มข้นร้อยละ 40 หลังจากนั้นจะนำไปกลั่นต่อเพื่อให้เอทานอลที่มีความเข้มข้นร้อยละ 95 จากนั้นจึงเป็นขั้นตอนการจำกัดน้ำที่เหลือออกด้วยเครื่อง Membrane เมื่อได้เอทานอลที่มีความบริสุทธิ์ 99.5 แล้วจึงนำมาตรวจวิเคราะห์คุณภาพเอทานอลในห้องปฏิบัติการจนสามารถนำไปผสมกับ น้ำมันเบนซินได้อย่างมีประสิทธิภาพ” รศ.ดร.กล้าณรงค์ กล่าว
แบบ SSF ไม่มีน้ำตาลสะสมเชื้อยีสต์จึงมีประสิทธิภาพสูง
ดร.เกื้อกูล ปิยะจอมขวัญ ศูนย์ พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (MTEC) กล่าวว่า กระบวนการผลิตแบบ SSF น้ำแป้งที่ได้จากการย่อยครั้งแรกจะนำมาใช้ในกระบวนการหมักเลย โดยเติมเอนไซม์กลูโคอะมิเลสและเชื้อยีสต์เพิ่มลงไปพร้อมกัน ดังนั้น ตัวอย่างน้ำแห้งก่อนเข้าสู่กระบวนการหมักจึงมีปริมาณน้ำตาลรีดิวซ์ และค่าสมมูลย์เด็กโทรสต่ำกว่าตัวอย่างที่ได้ เมื่อสิ้นสุดการย่อยครั้งสุดท้ายของกระบวนการผลิต
“ การผลิตและกลั่นเอทานอลด้วยการหมักแบบ SSF จะมีการเปลี่ยนแปลงคล้ายคลึงกับการหมักแบบ CF คือ ปริมาณของแข็งที่ละลายน้ำได้ทั้งหมดจะลดลง เช่นเดียวกับค่าความเป็นกรดด่าง (pH) ขณะเดียวกันจำนวนเซลล์ยีสต์จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน แต่ลักษณะสำคัญที่แตกต่างระหว่างกระบวนการหมักสองรูปแบบนี้ คือ การเปลี่ยนแปลงปริมาณน้ำตาลกลูโคสในระหว่างการหมัก โดยที่กระบวนการหมักแบบปกติจะมีปริมาณน้ำตาลกลูโคสก่อนหมักสูง และลดลงเรื่อยๆ ในระหว่างการหมัก ขณะที่การหมักแบบ SSF จะไม่ค่อยมีการเปลี่ยนแปลงของน้ำตาลกลูโคสที่เกิดขึ้นในระหว่างการหมัก โดยที่ปริมาณน้ำตาลกลูโคสเริ่มต้นก่อนหมักจะมีค่าต่ำ และจะมีค่าต่ำตลอดการหมัก ทั้งนี้ เนื่องจากการหมักแบบ SSF จะทำการย่อยให้น้ำตาลกลูโคสออกมาตลอดเวลา น้ำตาลกลูโคสที่เกิดขึ้นจะถูกยีสต์ใช้ไปในทันทีเพื่อหมักเป็นแอลกอฮอล์ ทันที ดังนั้น การหมักแบบ SSF จึงไม่มีการสะสมของน้ำตาลกลูโคส ช่วยให้ประสิทธิภาพการหมักของเชื้อยีสต์ดีขึ้นด้วย ”
วช. หนุนวิจัยการผลิตแบบ SLSF ลดการใช้พลังงานและขั้นตอนผลิตเอทานอล
เมื่อ เปรียบเทียบผลผลิตที่ได้จากกระบวนการผลิตเอทานอลจากมันเส้นด้วยกระบวนการ ผลิตแบบ CF และ SSF พบว่า กระบวนการผลิตแบบ SSF จะให้ผลผลิตที่ใกล้เคียงกับการหมักแบบ CF ขณะที่กระบวนการผลิต แบบ SSF จะช่วยประหยัดเวลาและพลังงานได้มากกว่า
ปัจจุบันปัญหาที่สำคัญประการหนึ่งของการผลิตเอทานอลเพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิง คือ ต้นทุนการผลิต ซึ่งจำเป็นจะต้องมีต้นทุนการผลิตที่ต่ำที่สุด เพื่อให้สามารถแข่งขันกับน้ำมันเบนซินได้ ซึ่งจะช่วยให้อุตสาหกรรมพลังงานชีวภาพยั่งยืนได้ ดังนั้น แนวทางการพัฒนาเพื่อลดต้นทุนการผลิตที่สำคัญ คือ การพัฒนากระบวนการผลิตให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้น สามารถช่วยลดพลังงานและขั้นตอนการผลิตได้ดี วช. จึงได้ให้ทุนสนับสนุนในการทำวิจัยต่อเนื่อง เพื่อพัฒนาอุตสาหกรรมการผลิตเอทานอล โดยใช้มันสำปะหลังเป็นวัตถุดิบด้วยกระบวนการผลิตแบบ
SLSF (Simultaneous Liquefaction Saccharification and Fermentation) ซึ่งพบว่าภายใต้สภาวะการผลิตที่เหมาะสมจะได้น้ำหมักที่มีเอทานอลเข้มข้น ประมาณร้อยละ 9-10 โดยน้ำหนัก และผลที่ได้ของเอทานอลมีประสิทธิภาพการหมักเท่ากับร้อยละ 85-90 โดยประมาณ ซึ่งกระบวนการผลิตเอทานอลจากมันเส้นแบบ SLSF ที่ไม่ใช้ความร้อนนั้นจะเป็นอีกหนึ่งวิธีที่ลดการใช้พลังงานและขั้นตอนการ ผลิตได้ เนื่องจากแนวทางการใช้พลังงานทดแทนเพื่อการผลิตและกลั่นเอทานอลจากมัน สำปะหลังควรเป็นเทคโนโลยีที่ที่ง่าย ไม่ซับซ้อน และเป็นเทคโนโลยีมีการลงทุนน้อยที่สุด เพื่อให้มันสำปะหลังเป็นวัตถุดิบที่สามารถแข่งขันได้
แนะเกษตรกรหมักและกลั่นช่วงต้น ช่วยอุตสาหกรรมลดต้นทุนการผลิต
ด้าน
รศ.ดร.อภิชิต เทอดโยธิน อาจารย์ ประจำคณะพลังงานและวัสดุ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) กล่าวว่า ปัญหาที่เกิดขึ้นในกระบวนการผลิตเอทานอล คือ ต้นทุนการผลิตสูง เนื่องจากราคาวัตถุดิบทางการเกษตรมีราคาสูงขึ้นตามกลไกทางการตลาด อีกทั้ง กระบวนการผลิตเอทานอลจะต้องผ่านกรรมวิธีการกลั่นเพื่อให้ได้เอทานอลบริสุ ทธิ์ โดยอาศัยพลังงานความร้อนที่ได้จากการเผาไหม้เชื้อเพลิงเป็นพลังงานหลัก ทำให้เกิดการสูญเสียเชื้อเพลิงในกระบวนการผลิต ไม่คุ้มค่าต่อการลงทุน โดยเฉพาะเมื่อพลังงานที่ใช้ในกระบวนการผลิตส่วนใหญ่ใช้ไปในระบบการกลั่นเอทา นอล 70-80% ของกระบวนการทั้งหมด เพื่อให้ได้เอทานอลความเข้มข้นสูง
ดังนั้น หากสามารถลดการใช้พลังงานในกระบวนการผลิตช่วงต้น ก่อนนำส่งไปกลั่นต่อในระบบการกลั่นของโรงงานอุตสาหกรรมการผลิต จะช่วยลดต้นทุนการผลิตลงไปได้ อีกทั้งยังสามารถเป็นทางเลือกให้เกษตรกรสามารถรวมตัวกัน เพื่อทำการหมักและกลั่นช่วงต้น เพื่อให้การขายเอทานอลได้ราคาเพิ่มขึ้นกว่าการขายเฉพาะผลผลิตให้กับโรงงาน ผลิตเอทานอล จึงได้มีแนวคิดพัฒนาการกลั่นเอทานอล โดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์ขึ้นมาทดแทน เนื่องจากรังสีอาทิตย์ในประเทศไทยมีค่าเฉลี่ย 18.2 เมกะจูล/ตารางเมตร/วัน ซึ่งมีศักยภาพเพียงพอต่อการนำมาประยุกต์ใช้งาน
พัฒนาระบบกลั่นเอทานอลพลังงานแสงอาทิตย์
จากความสำคัญข้างต้น มจธ.จึงได้ทำการศึกษาโครงการนำร่องลดต้นทุนการผลิตเอทานอล เพื่อพัฒนาระบบกลั่นเอทานอลโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งจะช่วยลดพลังงานช่วงต้นก่อนส่งเข้าสู่โรงงานผลิตเอทานอล โดยที่ระบบกลั่นด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ในปัจจุบันจะใช้ตัวเก็บรังสีอาทิตย์ มาผลิตน้ำร้อนหรือน้ำมันร้อน และใช้น้ำร้อนหรือน้ำมันร้อนดังกล่าว ถ่ายเทความร้อนให้กับสารละลายเอทานอล จนเอทานอลแยกตัวออกไป ลักษณะการผลิตเอทานอล อาจแบ่งเป็นแบบ Batch และแบบต่อเนื่อง มี Distillation Column ช่วยเพิ่มความเข้มข้นในการกลั่น ซึ่งพบว่าต้นทุนการกลั่นจากตัวเก็บรังสีแบบแผ่นเรียบจนถึงตัวเก็บรังสี อาทิตย์แบบท่อสุญญากาศอยู่ระหว่าง 6-10 บาท/ลิตร
นอกจากนี้ยังมีระบบการใช้ตัวเก็บรังสีอาทิตย์แบบแผ่นเรียบทำการกลั่นเอทานอ ลที่หมักจากน้ำผลไม้ ความเข้มข้นประมาณ 10% บรรจุในตัวเก็บรังสีและระบบการกลั่นโดยใช้เทคนิคปั๊มฟอง ทำให้เกิดการเดือดด้วยความร้อน และให้ของไหลเคลื่อนตัวขึ้นในสภาพสองสถานะ คือ ของเหลวและไอ จากนั้นไอจะแยกตัวออกจากของเหลวในห้องแยกไอ ซึ่งวิธีการดังกล่าวนี้ไม่ต้องเสียเวลาในการทำให้ของไหลทั้งก้อนเดือด ทำให้สามารถผลิตไอได้รวดเร็ว ใช้พลังงานไม่มากนัก มีอัตราการกลั่นอยู่ระหว่าง 0.6-1ลิตร/วัน/ตารางเมตร ทั้งนี้ ขึ้นอยู่กับความเข้มรังสีอาทิตย์ ด้วยต้นทุนการกลั่นที่ประมาณ 4 บาท/ลิตร
พัฒนาโรงงานต้นแบบกลั่นเอทานอลพลังงานแสงอาทิตย์ ด้วยเทคนิคปั๊มฟอง
ศาสตราจารย์ ดร.ทนงเกียรติ เกียรติศิริโรจน์ อาจารย์ ประจำภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ได้กล่าวว่า จากแนวคิดที่จะลดต้นทุนการผลิตเอทานอล จึงได้มีการศึกษาโครงการการพัฒนาโรงงานต้นแบบระบบกลั่นเอทานอลพลังงานแสงอาทิตย์ด้วยเทคนิคปั๊มฟอง ภายใต้โครงการลดต้นทุนการผลิตเอทานอลโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์ เพื่อทำการศึกษาตัวเก็บรังสีแบบแผ่นเรียบเป็นอุปกรณ์ให้ความร้อนและทำการ กลั่นเอทานอลที่ได้จากน้ำหมักจากมันสำปะหลัง ด้วยเทคนิคแบบปั๊มฟอง โรงงานต้นแบบระบบกลั่นเอทานอลพลังงานแสงอาทิตย์ด้วยเทคนิคปั๊มฟอง เป็นอีกหนึ่งตัวอย่างของการพัฒนาทางด้านพลังงานทดแทน ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการพัฒนาประเทศ เนื่องจากเป็นการพัฒนาพลังงานจากความสามารถและภูมิปัญญาไทย โดยไม่ต้องพึ่งพาการนำเข้าจากต่างประเทศ
สำหรับขั้นตอนการศึกษาภายใต้โครงการนี้แบ่งออกเป็นสามส่วน ส่วนแรก ทำการศึกษาความสามารถเบื้องต้นในการกลั่นด้วยเทคนิคปั๊มฟอง เพื่อกลั่นเอทานอลที่มาจากเอทานอลบริสุทธิ์กับน้ำกลั่นให้มีความเข้มข้น ต่างๆ และนำมาเพิ่มความเข้มข้น โดยระบบจะประกอบด้วย ตัวเก็บรังสีอาทิตย์แบบแผ่นเรียบสามตัว ซึ่งแต่ละตัวมีพื้นที่รับรังสีสองตารางเมตร ส่วนที่ 2 เป็น การจัดสร้างโรงกลั่นเอทานอลแสงอาทิตย์ต้นแบบด้วยเทคนิคปั๊มฟอง ที่สามารถผลิตเอทานอลความเข้มข้นไม่ต่ำกว่า 75% จากความเข้มข้นเริ่มต้น 10% กำลังการผลิตไม่ต่ำกว่า 50 ลิตร/วัน สุดท้าย คือ การวิเคราะห์วัฏจักรชีวิต (LCA : Life Cycle Assessment) ของระบบกลั่นเอทานอลแสงอาทิตย์แบบปั๊มฟองเทียบกับระบบกลั่นที่ใช้ก๊าซเชื้อ เพลิงและมีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์
ชี้กลั่นเอทานอลด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ กระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยกว่า
การ ประเมินวัฎจักรชีวิตจะดำเนินการเพื่อศึกษาเปรียบเทียบผลกระทบทางด้านสิ่งแวด ล้อมที่เกิดจากการใช้เครื่องกลั่นพลังงานแสงอาทิตย์ เทียบกับการใช้เครื่องกลั่นที่ใช้พลังงานความร้อนจากการเผาไหม้ก๊าซ LPG ซึ่งทำการเปรียบเทียบในสามกระบวนการ ได้แก่ การศึกษาผลกระทบในขั้นตอนการผลิตและประกอบชุดกลั่นรวมถึงอุปกรณ์ต่างๆ ที่เกี่ยวข้อง การศึกษาผลกระทบในกระบวนการใช้งานเครื่องกลั่น และการศึกษาผลกระทบในขั้นตอนการกำจัดเศษซากภายหลังจากหมดอายุการใช้งาน ทำการประเมินด้วยวิธี EDIP/IMIP 97 ในโปรแกรม SimaPro7 วิเคราะห์ผลกระทบแต่ละประเภททั้งในแง่ปริมาณและความรุนแรง
จากผลการประเมิน LCA พบว่า ระบบกลั่นเอทานอลด้วยพลังงานแสงอาทิตย์จะมีการใช้วัสดุและพลังงานในการผลิต และประกอบชิ้นส่วนมากกว่าระบบกลั่นด้วยก๊าซ LPG หากแต่ผลกระทบโดยรวมตลอดวัฎจักรชีวิต จะพบว่าการกลั่นด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ก่อให้เกิดผลกระทบที่น้อยกว่าผลกระทบ ของระบบกลั่นด้วยก๊าซธรรมชาติถึง 35%
“ระบบ กลั่นเอทานอลสามารถให้คุณประโยชน์ทางด้านการนำเอาพลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งเป็นพลังงานที่ไม่มีวันหมดมาใช้ให้เกิดประโยชน์สูงขึ้น ยังสามารถช่วยลดผลกระทบทางด้านสิ่งแวดล้อม ดังนั้น หากมีการพัฒนาให้ต้นทุนการผลิตลดลง ระบบดังกล่าวจะเป็นอีกทางเลือกหนึ่งที่ให้คุณค่าทางด้านพลังงานและเป็นมิตร ต่อสิ่งแวดล้อมอีกด้วย” ศาสตราจารย์ ดร. ทนงเกียรติ กล่าว
สร้างภูมิความรู้กลั่นเอทานอลเข้มข้นในระดับชุมชน
รศ.ดร.จิรวรรณ เตียร์สุวรรณ อาจารย์ ประจำคณะพลังงานและวัสดุ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) กล่าวว่า ปัญหาทางนโยบายในเรื่องราคาและการส่งเสริมการผลิตให้เพียงพอ เป็นปัญหาที่ต้องแก้ไขในระดับนโยบาย ส่วนปัญหาของการผลิต คือ การพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตให้มีศักยภาพมากขึ้น ปัจจุบันการเลือกนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้ประโยชน์ เพื่อทดแทนพลังงานและลดปริมาณพลังงานที่ต้องใช้ในกระบวนการกลั่น ทำให้การใช้เอทานอลเป็นพลังงานทดแทนมีความเป็นไปได้มากขึ้น ซึ่งการนำรังสีอาทิตย์มาใช้ในกระบวนการกลั่นเอทานอล ทำให้ได้ความเข้มข้นเพิ่มขึ้น ประกอบกับการที่ประเทศไทยเป็นประเทศเกษตรกรรม ทำให้มีวัตถุดิบประเภทชีวมวลเพื่อใช้ทดแทนน้ำมันเชื้อเพลิงเพียงพอ
แนวคิดดังกล่าวถือเป็นการส่งเสริมให้เกษตรกรภายในชุมชนหรือระดับองค์การ บริหารส่วนตำบล (อบต. ) สามารถสร้างระบบเพื่อรองรับผลผลิตจากเกษตรที่ผลิตมันสำปะหลังหรือวัตถุดิบ อื่นๆ อีกทั้ง เป็นการส่งเสริมให้เทคโนโลยีดังกล่าวใกล้ชิดกับชุมชนต่างๆ เพื่อสร้างให้เกิดภูมิความรู้ในการผลิตและการกลั่นเอทานอลความเข้มข้น 70-90% ในระดับชุมชน ก่อนที่จะส่งเข้าสู่โรงงานอุตสาหกรรมขนาดใหญ่เพื่อผลิตเอทานอลความเข้มข้น สูง 95-99.5% ต่อไป ทำให้การใช้พลังงานในกระบวนการผลิตและกลั่นเอทานอลลดลง
และด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีทำให้การพัฒนากระบวนการหมักมีความเข้มข้น ของวัตถุดิบสูง เพื่อลดปริมาณน้ำที่ต้องใช้ในกระบวนการผลิต การพัฒนาเชื้อยีสต์ที่สามารถหมักได้ที่อุณหภูมิสูง และสามารถผลิตเอทานอลความเข้มข้นสูงได้ ซึ่งจะช่วยลดพลังงานของกระบวนการผลิตได้ โดยกระบวนการที่พัฒนาจะมุ่งเน้นที่การลดพลังงานในระหว่างการย่อยแป้งเป็น น้ำตาล และการลดพลังงานในการทำให้เอทานอลมีความเข้มข้นสูงขึ้น ตลอดจนการพัฒนาวัตถุดิบเพื่อให้มีปริมาณแป้งและน้ำตาลที่สูงขึ้น รวมทั้งพัฒนาพันธุ์และวิธีการเพาะปลูกที่ให้ผลผลิตสูง เพื่อเป็นการลดต้นทุนของการผลิตวัตถุดิบด้วย
โครงการ วิจัยการพัฒนาโรงงานต้นแบบระบบกลั่นเอทานอลพลังงานแสงอาทิตย์ด้วยเทคนิคปั๊ม ฟอง เป็นอีกตัวอย่างหนึ่งของการพัฒนาทางด้านพลังงานทดแทน ที่สำคัญยิ่ง เพราะเป็นการพัฒนาพลังงานจากความสามารถและภูมิปัญญาของคนไทย โดยไม่ต้องพึ่งพาการนำเข้าจากต่างประเทศ สอดคล้องกับแนวคิดเศรษฐกิจพอเพียงของพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวฯ ซึ่งจะนำไปสู่ความมั่นคงและยั่งยืนทางด้านพลังงาน
ที่มา: การสัมมนาเพื่อเผยแพร่งานวิจัย เรื่อง เทคโนโลยีต้นแบบผลิตและกลั่นเอทานอลจากมันสำปะหลัง เพิ่มศักยภาพชุมชนและอุตสาหกรรม จัดโดย สำนักงานคณะกรรมการวิจัยแห่งชาติ (วช.)
ที่มา: วารสาร Engineering Today ปีที่ 5 ฉบับที่ 51 มีนาคม 2550 หน้า 58-63
เรื่องความทนทานในการใช้งานก็เด่นไม่แพ้กัน ข้อมูลจากโตชิบาระบุว่าแบตเตอรี่ชนิดใหม่นี้จะเสื่อมลงเพียง 1 เปอร์เซ็นต์ต่อการชาร์ตพลังงาน 1,000 ครั้ง เท่ากับว่าจะเสื่อมลง 100 เปอร์เซ็นต์ก็ต่อเมื่อผ่านการชาร์ต 100,000 ครั้ง เรื่องความร้อนก็ไม่มีที่ติ แบตเตอรี่ชนิดใหม่สามารถทำงานที่ระดับความร้อนเพียง 40 องศาเซลเซียส