B100

B100 (บี 100) คือ ไบโอดีเซล เป็นเชื้อเพลิงเหลวที่ผลิตได้จาก น้ำมันพืช และไขมันสัตว์ ้เช่น ปาล์ม มะพร้าว ถั่วเหลือง ทานตะวัน เมล็ดแรพ (rape seed) สบู่ดำ หรือน้ำมันพืช น้ำมันสัตว์ที่ผ่านการใช้งานแล้ว นำมาผ่านกระบวนการทรานส์เอสเทอริฟิเคชัน (transesterification)ร่วมกับเมทานอล หรือเอทานอล จนเกิดเป็นสารเอสเตอร์ที่มีคุณสมบัติใกล้เคียงกับน้ำมันดีเซล เรียกว่า ไบโอดีเซล (ฺB100) และเมื่อผสมกับน้ำมันดีเซลพื้นฐานในปริมาณต่างๆ เช่น ร้อยละ 5 โดยปริมาตร เรียกว่า น้ำมันไบโอดีเซล บี5
( B5, B10)  จะสามารถนํามาใช้งานในเครื่องยนต์ดีเซลได้เป็นอย่างดีโดยไม่ต้องแปลงเครื่องยนต์ นอกจากนี้ยังได้กลีเซอรอลและกรดไขมัน เป็นผลพลอยได้ซึ่งปฏิกิริยาทางเคมีที่เกิดขึ้นสามารถแสดงได้ดังนี้

วัตถุดิบที่ใช้ผลิตไบโอดีเซล

ที่มา: http://www.prachachat.net/

1. ปาล์มน้ำมัน เป็นพืชน้ำมันที่นิยมใช้เป็นวัตถุดิบหลักในการผลิตไบโอดีเซลในประเทศไทย เนื่องจากเป็นพืชที่ให้ผลผลิตน้ำมันต่อไรที่สูงกว่าเมล็ดแรพถึง 5 เท่าและสูงกว่าถั่วเหลืองถึง 10 เท่า มีต้นทุนในการผลิตที่ต่ำ อีกทั้งปาล์มน้ำมันยังเป็นพืชยืนต้นที่ทนผลกระทบจากธรรมชาติได้เป็นอย่างดี และปาล์มน้ำมันยังสามารถให้ผลผลิตได้นานถึง 20 ปี จึงทำให้ความต้องการน้ำมันปาล์มดิบในประเทศเพิ่มสูงขึ้นอีกเป็นจำนวนมาก ซึ่งประเทศที่มีการปลูกปาล์มน้ำมันมากที่สุดได้แก่ ประเทศมาเลเซีย

ที่มา: http://www.promma.ac.th/

2. เมล็ดเรพ มีลักษณะเป็นเม็ดเล็กๆ เหมือนเมล็ดงา เป็นพืชล้มลุกประเภทวัชพืชที่พบอยู่ทั่วไปในทวีปยุโรป ปัจจุบันเมล็เรพเป็นวัตถุดิบที่ใช้ในอุตสาหกรรมผลิตไบโอดีเซลมากที่สุดในยุโรป คือมีส่วนแบ่งในการผลิตถึงร้อยละ 80 ของวัตุดิบอื่นๆ ทั้งหมด ซึ่งประเทศเยอรมันถือเป็นประเทศผู้นำในการผลิตไบโอดีเซลจากเมล็ดเรพ

ที่มา: http://www.crma.ac.th/

3. สบู่ดำ เป็นเพืชน้ำมันอย่างหนึ่งที่ภาครัฐมีการส่งเสริมและสนับสนุนให้ปลูกเป็นวัตถุดิบเพื่อผลิตไบโอดีเซลภายในชุมชน เนื่องจากเป็นพืชที่สามารถปลูกได้ง่ายและไม่ต้องดูแลรักษามาด ทนต่อสภาพภัยแล้งและน้ำท่วมได้ ใช้พื้นที่ในการเพาะปลูกน้อย สามารถเก็บเกี่ยวผลผลิตได้ภายในหนึ่งปีหลังจากที่ปลูก และมีอายุยืนกว่า 30 ปีน้ำมันจากผลสบู่ดำสามารถจำมาใช้ในเครื่องยนต์ดีเซลรอบต่ำสำหรับการเกษตรแทนน้ำมันดีเซลได้ทันที

ที่มา: http://www.oknation.net/

4.  ถั่วเหลือง เป็นพืชที่นิยมใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตไบโอดีเซลมากที่สุดในสหรัฐอเมริกา โดยมีการผลิตมากถึง 30 ล้านตันต่อปี

ที่มา: http://www.bangchak.co.th/

5.  น้ำมันพืชใช้แล้ว ประเทศที่พัฒนาแล้วส่วนใหญ่จะนิยมนำน้ำมันพืชที่ใช้แล้วมาผลิตเป็น น้ำมันไบโอดีเซล โดยในประเทศไทยเริ่มนำน้ำมันพืชใช้แล้วมาผลิตอย่างเป็นรูปธรรม ในปี 2550 โดยบริษัทบางจากฯ โดยมีกำลังการผลิตมากถึง 50,000 ลิตรต่อวัน

เทคโนโลยี และกระบวนการผลิตไบโอดีเซล

ที่มา: http://www.biodiesel.eng.psu.ac.th/process.php

ประเภทของการผลิตไบอดีเซล แบ่งออกเป็น 4 ประเภท คือ

1. การผลิตไบโอดีเซลแบบกะ (Batch Technology) เป็นการผลิตแบบไม่ต่อเนื่องทำมห้ผลิตได้คราวละไม่มาก และผลผลิตมีคุณภาพไม่สม่ำเสมอ แต่มีข้อดีคือ ใช้เงินลงทุนต่ำ
2. แบบต่อเนื่อง ปฎิกริยาทรานเอสเทอริฟิเคชั่น (Continuous Trans-Esterification) เป็นกระบวนการผลิตที่ต้องใช้เงินลงทุนสูงกว่าแบบแรก แต่ให้ผลผลิตที่มีคุณภาพสูงกว่า และมีกำลังการผลิตที่สูงกว่าแบบแรก
3. แบบต่อเนื่อง 2 ขั้นตอน (2 Step Reaction) เป็นกระบวนการผลิตที่สามารถใช้กับวัตถุดิบได้หลายชนิด รวมถึงน้ำมันที่มีกรดไขมันอิสระสูง โดยทำปฎิกิริยาเอสเทอริฟิเคชั่นในขั้นแรก และผ่านกระบวนการทรานเอสเทอริฟิเคชั่นอีกครั้ง ทำให้ได้ผลผลิตที่มากกว่า 2 แบบแรก แต่อย่างไรก็ตามก็ยังคงใช้เงินลงทุนสูงเช่นกัน
4. ไมโครเวฟ เทคโนโลยี (Micro Wave Technology) เป็นกระบวนการผลิตที่สามารถทำปฎิกิริยาได้รวดเร็วขึ้น ด้วยการใช้คลื่นไมโครเวฟ และใช้พื้นที่ในการติดตั้งน้อยกว่า ซึ่งในปัจจุบันยังคงมีเฉพาะ Pilot Plant และใช้เงินในการลงทุนสูงมาก

กระบวนการผลิตไบโอดีเซลประกอบด้วยขั้นตอนดังนี้

1. Pre-treatment เป็นการสกัดยางเหนียว สิ่งสกปรก น้ำ และลดกรดให้มีปริมาณกรดไขมันอิสระต่ำกว่าร้อยละ 1 โดยน้ำหนักออกจากปาล์มน้ำมันดิบ  ส่วนวัตุดิบจากน้ำมันที่ใช้ทอดแล้วจะถูกนำมากรองแล้วจึงนำไปขจัดน้ำออก
2. Reaction Step เป็นกระบวนการทำปฎิกิริยาทรานเอสเทอริฟิเคชั่น (Transesterification) โดยเติมเมทานอลหรือเอทานอลพร้อมทั้งตัวเร่งปฎิกิริยา โดยเมทานอลต้องไม่มีน้ำเจือปนเกินกว่า 1% การเตรียมสารละลายทำได้โดยการนำโซเดียมไฮดรอกไซด์ 2.5-5 ส่วน ละลายในเมทานอล 100 ส่วนโดยน้ำหนัก ปริมาณโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่ใช้เตรียมจะเป็นไปตามปริมาณกรดไขมันอิสระที่มีอยู่ในวัตถุดิบ หากกรดไขมันมีปริมาณสูงต้องใช้โซดาไฟในสัดส่วนที่สูงตามไปด้วย
3. การทำปฎิกริยา น้ำมันที่ถูกขจัดน้ำแล้วจะถูกนำมาทำให้มีอุณหภูมิประมาณ 80 องศาเซลเซียส จากนั้นจึงเติทสารละลายแอลกฮอล์ลงไปช้าๆ (เติมให้หมดภายใน 10 นาที) สัดส่วนต่อสารละลายแอลกฮอลล์โดยน้ำหนักเท่ากับ 5 ต่อ 1 ทำการกวนเพื่อให้เกิดปฎิกิริยาอย่างทัวถึงเป็นเวลาประมาณ 15 นาที ด้วยอัตราการกวนปานกลาง (500 รอบ/นาที) อุณหภูมิในช่วงนี้จะลดลงเหลือประมาณ 65 องศาเซลเซียส การเกิดปฎิกิริยาจะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว ผลิตภัณฑ์ที่ได้เป็นเมทิลเอสเตอร์และกลีเซอรีน แต่ปฎิกิริยานี้ผันกลับได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องหยุดการกวนเพื่อแยกผลผลิตตัวใดตัวหนึ่งออก เมื่อหยุดกวนกลีเซอรีนจะเกิดการแยกชั้นออกจากเมทิลเอสเตอร์ โดยแยกตัวตกลงมาที่ก้นถัง ดังนั้นในชั้นเมทิลเอสเตอร์จะมีกลีเซอรีนเหลืออยู่เพียงเล็กน้อย ปฎิกิริยาเมทิลเอสเตอร์จะสามารถดำเนินต่อไปได้อย่างช้าๆ เมื่อทิ้งให้เกิดปฎิกิริยาเป็นเวลา 3-4 ชั่วโมง น้ำมันจะทำปฎิกิริยาไปได้มากกว่า 19%
4. Washing เป็นการนำเอาไบโอดีเซลที่ผ่านปฎิกิริยาทรานเอสเทอริฟิเคชั่น มาล้างน้ำเพื่อกำจัดกลีเซอลีน และสารปนเปื้อนอื่นๆที่สามารถละลายน้ำได้ออก โดยกลีเซอรีนจะถูกถ่ายออกใส่ภาชนะโดยจะถ่ายออกทางด้านล่างของถังปฎิกรณ์ ในขณะที่ยังร้อนอยู่เพราะหากทิ้งไว้ให้เย็นชั้นกลีเซอรีนจะกลายเป็นของแข็งทันที
5. Methanol Recovery เป็นกระบวนการกลั่น เพื่อดึงเมทานอลที่เหลือจากปฎิกิริยากลับมาใช้ใหม่
6. Drying เป็นการกำจัดน้ำออกจากไบโอดีเซล
7. Glycerin Evaporation Unit เป็นกระบวนการทำกลีเซอลีนให้บริสุทธิ์ 80 %
8. Glycerin Distillation Unit เป็นกระบวนการทำกลีเซอลีนให้บริสุทธิ์ที่ 99.7 %

Bibliography

kmcenter.rid.go.th/. (NA). Bio_diesel. Retrieved from http://kmcenter.rid.go.th/: http://kmcenter.rid.go.th/kcome/Bio_diesel.pdf

สถาบันวิจัยและพัฒนาพลังงานทดแทนจากน้ำมันปาล์มและพืชน้ำมัน. (NA). การผลิตไบโอดีเซล. Retrieved from http://www.biodiesel.eng.psu.ac.th/: http://www.biodiesel.eng.psu.ac.th/process.php