ไบโอดีเซลชนิดใดเหมาะสมสําหรับรถยนต์ดีเซลทั่วไป

ปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชั่น (transesterification) คือ ปฏิกิริยาการเปลี่ยนหมู่ alkyl ใน โมเลกุล Triglyceride โดยการทำปฏิกิริยากับแอลกอฮอล์ให้กลายเป็น mono-alkyl ester ได้แก่สารจำพวก Methyl Ester และ Ethyl Ester

ไบโอดีเซลที่มีการผลิตอยู่ 3 ประเภทใหญ่ๆ คือ

1.ไบโอดีเซล (Straight Vegetable Oil)

เป็นไบโอดีเซลที่ใช้น้ำมันของพืช หรือไขมันจากสัตว์โดยตรง เช่น ใช้น้ำมันมะพร้าว น้ำมันปาล์ม หรือ น้ำมันจากไขสัตว์ เช่น น้ำมันหมู เป็นต้น ป้อนลงไปในเครื่องยนต์ดีเซล โดยไม่ต้องผสมหรือเติมสารเคมีอื่นใด หรือปรับปรุงสมบัติของน้ำมันอีก หากนักเรียนลองสังเกตจะพบว่าน้ำมันพืชมีความหนืดสูงกว่าน้ำมันดีเซล ดังนั้น จะทำให้หัวฉีดน้ำมันในเครื่องยนต์ฉีดน้ำมันให้เป็นฝอยได้ยาก มีผลให้เกิดการสันดาปไม่สมบูรณ์ ทำให้เกิดความยุ่งยาก เมื่อใช้น้ำมันพืชโดยตรงในเครื่องยนต์

ที่มา : www.bionomicfuel.com

2.ไบโอดีเซลแบบลูกผสม (Veggie / Kero Mix)

จากปัญหาเรื่องความหนืดของไบโอดีเซลประเภทแรก จึงมีการผสมน้ำมันพืช หรือน้ำมันจากสัตว์กับ “น้ำมันก๊าด” หรือ“น้ำมันดีเซล” เพื่อลดความหนืดของน้ำมันพืชลง เพื่อให้ได้ไบโอดีเซลที่มีคุณสมบัติใกล้เคียงกับ “น้ำมันดีเซล” ให้มากที่สุด เช่น ไบโอดีเซลที่ผสมกับน้ำมันมะพร้าว เรียกว่า โคโคดีเซล (Cocodiesel) น้ำมันที่ได้จากวิธีการดังกล่าวเหมาะกับกรณีจำเป็นต้องการใช้น้ำมันอย่างเร่งด่วน และใช้กับเครื่องยนต์ที่ใช้งานหนัก ตลอดจนใช้งานในภูมิอากาศเขตร้อน โดยที่อัตราส่วนผสมระหว่างน้ำมันก๊าดและน้ำมันพืชขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของพื้นที่ใช้งาน อัตราส่วนผสมของน้ำมันก๊าด : น้ำมันพืชมีตั้งแต่ 10:90 ไปจนถึง 40:60 แต่อัตราส่วนผสมที่เหมาะสมอยู่ที่ 20:80 แต่เนื่องจากปัจจุบันราคาของน้ำมันก๊าดค่อนข้างสูงทำให้ปริมาณของน้ำมันก๊าดน้อยเกินไป ทำให้น้ำมันผสมที่ได้เมื่อนำไปใช้จึงเกิดผลกระทบต่อเครื่องยนต์จากปัญหาการเผาไหม้ไม่สมบูรณ์

ที่มา : www.energyfantasia.com

3.ไบโอดีเซลแบบเอสเทอร์

เป็นน้ำมันไบโอดีเซลที่ได้มาจากปฏิกิริยาเคมีที่เรียกว่า ปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชัน(Transesterification process)เป็นที่ยอมรับในสากล และมีการใช้อย่างทั่วไป ผลิตได้โดยการนำน้ำมันจากพืชหรือสัตว์ ไปทำปฏิกิริยากับแอลกอฮอล์ โดยมีกรดหรือเบสเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา น้ำมันชนิดนี้ใช้อย่างแพร่หลาย เช่น สหพันธรัฐเยอรมัน สหรัฐอเมริกา เป็นเชื้อเพลิงที่มีคุณสมบัติเหมือนกับ “น้ำมันดีเซล” มากที่สุดทำให้ไม่มีปัญหากับเครื่องยนต์ ได้น้ำมันที่มีความคงตัวมากขึ้น สามารถนำไปเติมในเครื่องยนต์ดีเซลได้ทุกชนิด ทั้งเติมโดยตรงและผสมลงในน้ำมันดีเซลในอัตราส่วนต่างๆ เช่น B5 หมายถึงการผสมไบโอดีเซลต่อน้ำมันดีเซลในอัตราส่วน 5:95 หรือ B100 ซึ่งเป็นน้ำมันไบโอดีเซล 100 % เป็นต้น แต่ปัญหาคือ ต้นทุนการผลิตมีราคาแพงกว่าเมื่อเทียบกับไบโอดีเซลแบบอื่นๆ

สูตรน้ำมันไบโอดีเซล (B5, B20 คืออะไร หมายความว่ายังไงกันนะ???)

โดยทั่วไปการใช้น้ำมันไบโอดีเซลในต่างประเทศนั้นนิยมนำไปผสมเป็นสูตรต่างๆ หลายสูตร ตามองค์ประกอบระหว่างไบโอดีเซล : น้ำมันดีเซล ดังนี้

- B2 (ไบโอดีเซล 2 %: ดีเซล 98 %) มีจำหน่ายทั่วไปในมลรัฐมินนิโซตา ประเทศสหรัฐอเมริกา และจะบังคับใช้ทั้งมลรัฐในปี พ.ศ. 2548

- B5 (ไบโอดีเซล 5%: ดีเซล 95 %) มีจำหน่ายทั่วไปในประเทศฝรั่งเศส โดยกว่าครึ่งหนึ่งของน้ำมันดีเซลที่จำหน่ายเป็นน้ำมันสูตร B5

- B20 (ไบโอดีเซล 20%: ดีเซล 80%) เป็นน้ำมันผสมที่คณะกรรมการไบโอดีเซลแห่งชาติ และสำนักงานป้องกันสิ่งแวดล้อมของประเทศสหรัฐอเมริกา แนะนำให้ใช้ตามกฎหมายยานยนต์เชื้อเพลิงทดแทนของประเทศ ปัจจุบันนิยมใช้ในประเทศสหรัฐอเมริกา

-B40 (ไบโอดีเซล 40 %: ดีเซล 60%) เป็นสูตรที่ใช้ในรถยนต์ขนส่งมวลชนในประเทศฝรั่งเศส ทั้งนี้เพื่อผลในการลดมลพิษ

-B100 (ไบโอดีเซล 100 %) เป็นน้ำมันไบโอดีเซล 100 เปอร์เซ็นต์ ที่ใช้ในประเทศเยอรมนีและออสเตรีย โดยได้รับการรับรองจากบริษัทผู้ผลิตรถยนต์รายใหญ่ของประเทศ

สาหร่ายสกัดไบโอดีเซล

พืชที่ให้พลังงาน อย่างมันสำปะหลัง อ้อย ข้าวโพด ผ่านการคิดค้นวิจัยออกมาเป็นพลังงานที่ใช้ในรูปแบบแก๊สโซฮอล์อย่างแพร่หลายแล้ว“สาหร่าย”เป็นพืชอีกชนิดหนึ่งที่กำลังเป็นเรื่องท้าทายนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลก ว่าจะสกัดน้ำมันออกมาใช้อย่างไรจึงจะคุ้มค่าสูงสุด ในเรื่องของการลงทุนที่สูงมาก 

สาหร่ายนำมาสกัดน้ำมันได้เรียกว่า“จุลสาหร่าย”(Microalgae) เป็นคนละชนิดกับสาหร่าย ที่ใช้เป็นอาหาร ที่เรียกว่าสาหร่ายขนาดใหญ่ หรือ (Macroalgae) จุลสาหร่ายเป็นสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กคล้ายแบคทีเรีย แต่สามารถสังเคราะห์แสงเปลี่ยนก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ให้เป็นอาหารของตัวเองได้ จะเห็นจุลสาหร่ายและจำแนกชนิดได้เมื่อมองผ่านกล้องจุลทรรศน์เท่านั้น ปัจจุบันเริ่มนำเอาจุลสาหร่ายมาประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรม ต่างๆ เช่น การนำสาหร่ายมาใช้บำบัดน้ำเสีย การกำจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งเป็นของเสียหลักของโรงงานอุตสาหกรรม ปัจจุบันมีบริษัทผู้ผลิตจุลสาหร่ายไม่ต่ำกว่า 130 บริษัททั่วโลก รวมทั้งการเลี้ยงสาหร่ายในพื้นที่ทะเลทรายขณะนี้เกิดขึ้นแล้ว

ปัจจุบันประเทศไทยใช้น้ำมันดีเซลอยู่ประมาณ 50 ล้านลิตรต่อวัน นำมาผลิตเป็นไบโอดีเซลที่อยู่ในรูปของบี 2 ประมาณ 1 ล้านลิตร และในปี 2511 รัฐบาลตั้งเป้าว่าจะใช้ไบโอดีเซลเพิ่มขึ้นเป็น 5 เปอร์เซ็นต์ และเป็น 10 เปอร์เซ็นต์ในปี 2512 แนวโน้มที่จะใช้ไบโอดีเซลเพิ่มขึ้น จะมีผลต่อพื้นที่ปลูกพืชอาหาร ซึ่งมีอยู่จำกัด ถ้าจำเป็นต้องใช้ไบโอดีเซล สาหร่ายเป็นคำตอบที่ดีที่สุด เพราะไม่จำเป็นต้องใช้พื้นที่เพาะปลูกสูง อีกทั้งมีศักยภาพทดแทนน้ำมัน และเป็นพืชที่มีประสิทธิภาพในการสังคราะห์แสงได้ทุกเซลล์ ในขบวนการการสังเคราะห์แสงสาหร่ายใช้คาร์บอนไดออกไซด์มาเปลี่ยนเป็นน้ำมันใช้กระบวนการนี้ในการจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ สามารถพึ่งพิงกระบวนการสังเคราะห์แสงของสาหร่ายในการลดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ เท่ากับว่าสาหร่ายเป็นพืชที่ช่วยลดก๊าซเรือนกระจกจุดที่ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์อยู่ในพื้นที่อุตสาหกรรม ซึ่งมีพื้นที่จำกัด

เที่ยวบินไบโอดีเซลฉลุย เจเอแอล เหาะด้วยน้ำมันพืช

เอเอฟพีรายงานว่า สายการบินเจแปน แอร์ไลน์ หรือ เจเอแอล ประเดิมทดลองเที่ยวบินพิเศษโดยเครื่องบินที่ใช้พลังงานไบโอดีเซลเป็นครั้งแรกและประสบความสำเร็จด้วยดี

เมื่อวันศุกร์ 30 ม.ค.ที่ผ่านมา โดยเป็นสายการบินรายที่ 4 ที่เริ่มทดลองใช้พลังงานไบโอดีเซล ไบโอดีเซล เป็นเชื้อเพลิงเหลวที่ผลิตจากน้ำมันพืชและไขมันสัตว์ ช่วยลดภาวะมลพิษในสิ่งแวดล้อม สำหรับไบโอดีเซลที่สายการบินของญี่ปุ่นใช้ทดลองบินในครั้งนี้ผลิตมาจากพืชคาเมไลนา เป็นพืชพลังงานชนิดใหม่ที่มาแรงมาก เพราะเมล็ดมีปริมาณน้ำมันสูง โดยในการทดลองครั้งนี้เครื่องยนต์หนึ่งของโบอิ้ง 747-300 ใช้พลังงานไบโอดีเซลชนิดนี้ผสมกับน้ำมันเกโรซีน ที่ใช้สำหรับเครื่องบิน

โครงการพัฒนาไบโอดีเซลสำหรับเครื่องบินดังกล่าว เป็นโครงการร่วมทีมระหว่างบริษัท แพร็ตแอนด์วิตนีย์ของสหรัฐอเมริกา ซึ่งทำหน้าที่พัฒนาตัว เครื่องยนต์ และเจเอแอลเป็นฝ่ายทดลองการบิน โดยใช้เวลาเหาะเหินราว 90 นาที จากสนามบินฮาเนดะ กรุงโตเกียว

ที่มา :หนังสือพิมพ์ข่าวสด

กระบวนการผลิตไบโอดีเซล

ประเภทของกระบวนการผลิตไบโอดีเซล แบ่งออกเป็น 4 ประเภทด้วยกัน คือ

1. การผลิตไบโอดีเซลแบบกะ (Batch Technology)เป็นการผลิตแบบไม่ต่อเนื่องทำให้ผลิตได้คราวละไม่มาก และผลผลิตมีคุณภาพไม่สม่ำเสมอ แต่มีข้อดีคือ ใช้เงินลงทุนต่ำ
2. แบบต่อเนื่อง - ทรานเอสเทอริฟิเคชั่น (Continuous Trans-Esterification)เป็นกระบวนการผลิตที่ต้องใช้เงินลงทุนสูงกว่าแบบแรก แต่ให้ผลผลิตที่มีคุณภาพดีกว่า และมีกำลังการผลิตสูงกว่า
3. แบบต่อเนื่อง – 2 ขั้นตอน (2 Step Reaction)เป็นกระบวนการที่สามารถใช้ได้กับวัตถุดิบหลายชนิด รวมถึงน้ำมันที่กรดไขมันอิสระสูง โดยการทำปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชั่นในขั้นแรก และผ่านกระบวนการทรานเอสเทอริฟิเคชั่นอีกครั้ง ทำให้ได้ผลผลิตที่มากกว่า 2 ประเภทแรก แต่อย่างไรก็ตามเงินลงทุนก็สูงขึ้นเช่นกัน
4. ไมโครเวฟ เทคโนโลยี (Micro Wave Technology)เป็นกระบวนการผลิตที่สามารถทำปฏิกิริยาได้เร็วขึ้น ด้วยการใช้คลื่นไมโครเวฟ และใช้พื้นที่ในการติดตั้งน้อย อย่างไรก็ตามปัจจุบันยังคงมีเฉพาะ Pilot Plant และใช้เงินลงทุนสูงมาก

วัตถุดิบที่ใช้ผลิตไบโอดีเซล

• ถั่วลิสงเมล็ดถั่วลิสงมีน้ำมัน 50 – 60 % เนื่องจากพื้นที่เพาะปลูกลดลงอย่างต่อเนื่องปริมาณที่ผลิตได้จึงไม่เพียงพอ กับความต้องการใช้ในประเทศเมล็ดถั่วลิสงมีน้ำมัน 50 – 60 % เนื่องจากพื้นที่เพาะปลูกลดลงอย่าง

• ทานตะวันเป็นพืชที่ปลูกเพื่อใช้เมล็ดในการบริโภค ตลาดมีความต้องการสูงขณะที่ปริมาณการเพาะปลูก ไม่ได้เพิ่มขึ้นจึงไม่เหมาะที่จะน้ามาผลิตไบโอดีเซล

• ละหุ่งเป็นพืชที่ตลาดโลกมีความต้องการใช้งานสูงโดยน้าไปใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ อาทิ อุตสาหกรรมยา จึงท้าให้ปริมาณไม่เพียงพอ

• ถั่วเหลืองเป็นพืชที่ใช้กินอย่างกว้างขวางในขณะที่ผลผลิตของไทยมีปริมาณลดลงทุกปีจึงไม่พอเพียงต่อความต้องการ

• มะพร้าวเป็นพืชน้ำมันที่ส้าคัญปลูกได้ในทุกภาคของประเทศ แต่ผลผลิตของมะพร้าว มักนำมาทำเนื้อมะพร้าวแห้งจ้าหน่าย หากจะน้ำมันมาผลิตไบโอดีเซลรัฐต้องเร่งส่งเสริมให้เกษตรกรปลูกมะพร้าวมากขี้น

• ปาล์มน้ำมันส้าหรับการน้ำมันไปผลิตเป็นไบโอดีเซลนั้น น้ำมันปาล์มเป็นเชื้อเพลิงที่สะอาดส้าหรับ เครื่องยนต์ดีเซล สามารถผสมกับน้ำมันดีเซลได้สูงถึง 20% (B20)

• สบู่ดำจากพืชรั้วสู่พืชน้ำมัน ผลสบู่ดำมีสีเขียว เมื่อสุกจะมีสีเหลืองและดำ ในที่สุด สามารถน้ำามาหนีบและสกัดเป็นน้ำมันสบู่ด้าใช้แทนน้ำมันดีเซลในเครื่องจักรกลการเกษตรได้

มาตรฐานคุณภาพของน้ำมันไบโอดีเซล

จุดวาบไฟ (flash point)โดยปกติมาตรฐานจะอยู่ที่ 130 องศาเซียลเซียส ถ้าหากสูงกว่านี้ คือเป็น 150 องศาเซียลเซียส หรือ 170 องศาเซียลเซียส จะทำให้รถสตาร์ทติดยาก

หมายเหตุจุดวาบไฟ(Flash Point) คือการหาค่าจุดที่อุณหภูมิต่ำสุดของน้ำมันที่ทำให้เกิดไอน้ำมันเป็นปริมาณมากพอ และเมื่อสัมผัสเปลวไฟก็จะลุกไหม้ทันที

** ข้อแตกต่างระหว่างไบโอดีเซลกับน้ำมันดีเซล **

1. ลดการนำเข้าน้ำมันปิโตรเลียมทำให้ประหยัดเงินตราไว้ในประเทศ
2. มีค่าซีเทน (Cetane Index) สูงกว่าน้ำมันดีเซลทำให้เครื่องยนต์สตาร์ทติดง่ายเครื่องยนต์เดินเรียบ
3. มีความปลอดภัยในการใช้งานมากกว่าน้ำมันดีเซลเพราะจุดติดไฟสูงกว่า (น้ำมันดีเซล 69 องศาเซลเซียสน้ำมันไบโอดีเซล 150 องศาเซลเซียส) มีกลิ่นสะอาดไม่เป็นอันตรายเพราะผลิตจากไขมันพืชและสัตว์
4. ลดควันดำถึง 75 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเปรียบเทียบกับน้ำมันดีเซล
5. ลดมลภาวะจากคาร์บอนมอนอกไซด์
6. ไม่มีกำมะถันจึงไม่ก่อให้เกิดสารซัลเฟอร์ไดออกไซด์ เหมือนน้ำมันดีเซล
7. จุดวาบไฟของน้ำมันดีเซลต่ำ ประมาณ 50 กว่า ในขณะที่จุดวาบไฟของน้ำมันไบโอดีเซล ประมาณ 100 กว่าขึ้นไป
8. 
   

ศักยภาพของไบโอดีเซลจากปาล์มนำ้มันในประเทศไทย

ในปัจจุบันสามารถผลิตไบโอดีเซล 500,000 ลิตร/วัน จากน้ำมันปาล์มที่เหลือจากการบริโภคในประเทศ และโรงงานสกัดน้ำมันปาล์มดิบสามารถรองรับการเพิ่มขึ้นของผลปาล์มดิบได้เกือบสองเท่า เนื่องจาก กำลังการผลิตรวมของโรงงานสกัดน้ำมันปาล์มดิบทั้งสิ้น 10.81 ล้านตันผลปาล์มสดต่อปี เมื่อเทียบกับวัตถุดิบ โรงงานสกัดน้ำมันปาล์มดิบจะมีกำลังผลิตส่วนเกินร้อยละ 50

ในปี 2555 จะสามารถผลิตไบโอดีเซลได้ถึง 8.5 เนื่องจาก ในปี 2551 พื้นที่ปลูกปาล์มน้ำมันสามารถขยายอีก 10 ล้านไร่ นอกจากนี้ ยังมีปาล์มสเตียรินซึ่งเป็นผลพลอยได้จากการกลั่นน้ำมันปาล์ม ซึ่งสามารถนำมาผลิตไบโอดีเซลได้อีก แต่ปาล์มน้ำมันเป็นพืชที่ต้องการน้ำและสารอาหารมาก จึงเหมาะกับสภาพภูมิอากาศทางภาคใต้เท่านั้น

ประโยชน์ของการใช้ไบโอดีเซลด้านสิ่งแวดล้อม

การใช้ไบโอดีเซลสามารถลดมลพิษทางอากาศ ซึ่งเป็นผลจากการเผาไหม้ในเครื่องยนต์ คณะกรรมการไบโอดีเซลแห่งชาติ (National Biodiesel) และสำนักงานป้องกันสิ่งแวดล้อม (US Environment Protection Agency) ของประเทศสหรัฐอเมริกา ได้ทำวิจัยและทดลองใช้น้ำมันไบโอดีเซลสูตรต่างๆ กับเครื่องยนต์ดีเซล และได้รายงานว่าไบโอดีเซลสูตร B100 และ B20 สามารถลดมวลปลดปล่อยจากการเผาไหม้ได้อย่างมีนัยสำคัญ

ในกรมอู่ทหารเรือ กองทัพเรือ ก็ได้รายงานผลการทดลองใช้น้ำมันไบโอดเซลกับเครื่องยนต์ดีเซลขนาด 145 แรงม้า ว่าสามารถลดควันดำได้มากกว่าร้อยละ 40ก) ด้านสิ่งแวดล้อมการใช้ไบโอดีเซลสามารถลดการปล่อยแก๊สเรือนกระจก เพราะผลิตจากพืช การผลิตไบโอดีเซลจากน้ำมันพืชที่ใช้แล้ว ช่วยลดการน้ำน้ำมันที่ใช้แล้วไปประกอบอาหารซ้ำ และยังช่วยป้องกันมิให้นำน้ำมันพืชที่ใช้แล้ว (ซึ่งมีสารไดออกซินที่เป็นสารก่อมะเร็งไปผลิตเป็นอาหารสัตว์)

ขั้นตอนการผลิตไบโอดีเซล

วัตถุดิบที่สำคัญ ได้แก่

1. น้ำมันพืชใช้แล้ว

2. โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ (KOH) หรือโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH)

3. เมทานอล 20-25%

YouTube Video

วิธีทำไบโอดีเซลด้วยตนเอง

1. นำน้ำมันเหลือใช้ที่กรองแล้วจำนวน 1 ลิตร มาให้ความร้อนจนมีอุณหภูมิ 55 – 60 องศาเซลเซียส
2. เตรียมโซดาไฟ 0.5 กรัมและเมทิลแอลกอฮอล์ 200 มิลลิลิตร ผสมให้เข้ากัน แล้วเทลงในน้ำมันที่เตรียมไว้
3. เขย่าส่วนผสมทั้งหมดอย่างแรงเป็นเวลา 10 นาที แล้วใส่กรวยแยกไว้ประมาณ 20 นาทีให้กลีเซอรีนตกตะกอน
4. แยกกลีเซอรีนออก เติมน้ำอุ่นครึ่งหนึ่งของน้ำมันแล้วเขย่าเบา ๆ เพื่อทำความสะอาดน้ำมัน
5. นำไปใส่กรวยแยกน้ำมัน จะเห็นน้ำสีขาวขุ่นๆอยู่ด้านล่างรอให้น้ำกับน้ำมันแยกชั้นกันสมบูรณ์ดี แล้วจึงถ่ายน้ำขาวขุ่นด้านล่างออกไป
6. ทำซ้ำ อีก 3 ครั้ง โดยแต่ละครั้งเพิ่มแรงในการเขย่าขึ้นเรื่อยๆ จะเห็นว่าน้ำล้างจะสะอาดขึ้นเรื่อย ๆ
7. ทดสอบค่า pH โดยจะต้องมีค่าอยู่ระหว่าง 6 – 7 หากไม่ใช่ก็ให้ล้างด้วยน้ำจนกว่าจะมีค่า pH ที่ได้คุณภาพ

ที่มา: http://www.scimath.org/lesson-chemistry/item/7096-biodiesel