โครงการการจัดการวัสดุเหลือทิ้งจากพืชพลังงานอย่างครบวงจรเพื่อผลิตพลังงานด้วยเทคโนโลยีแก๊สซิฟิเคชั่น

ในปัจจุบันสถานการณ์ราคาน้ำมันดิบที่นำมาใช้เป็นพลังงานได้ขยับตัวสูงขึ้นประเทศไทยในฐานะประเทศที่ต้องนำเข้าน้ำมันเพื่อใช้ในการพัฒนาประเทศจึงได้รับผลกระทบเนื่องจากวิกฤตด้านพลังงานโดยตรงรัฐบาลจึงได้มีนโยบายที่จะส่งเสริมให้มีการใช้พลังงานทดแทนตามแผนพัฒนาพลังงานทดแทนของกระทรวงพลังงาน 15 ปีที่วางเป้าหมายเพิ่มสัดส่วนการใช้พลังงานทดแทนให้เป็นร้อยละ20 ของการใช้พลังงานในปี2565 (กระทรวงพลังงาน, 2551) เช่นการผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์พลังงานลมพลังงานน้ำรวมทั้งการสนับสนุนให้มีการเพิ่มพื้นที่ปลูกพืชพลังงานเช่นอ้อยมันสำปะหลังปาล์มและสบู่ดำเพื่อทดแทนการใช้เชื้อเพลิงจากฟอสซิลที่ต้องนำเข้าจากต่างประเทศรวมถึงการลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่เกิดจากการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลดังนั้นการจัดหาแหล่งพลังงานทดแทนจึงเป็นทางเลือกที่ต้องดำเนินการเร่งด่วนเพื่อให้สอดคล้องกับนโยบายของรัฐบาลปัจจุบันการปลูกพืชพลังงานปลูกพืชน้ำมันได้แก่ปาล์มน้ำมันเพื่อผลผลิตมาใช้ผลิตน้ำมันไบโอดีเซลแต่อย่างไรก็ตามปาล์มน้ำมันจัดว่าเป็นพืชอาหารซึ่งถ้านำมาใช้พลังงานในอนาคตอาจทำให้ขาดแคลนอาหารได้สำหรับสบู่ดำถึงแม้ว่าจะเป็นพืชพลังงานเพียงอย่างเดียวและเป็นพืชที่ทนแล้งและสามารถปลูกในทุกภาคของประเทศไทยแต่ยังจำเป็นต้องมีการพัฒนาด้านสายพันธุ์ปริมาณผลผลิตและปริมาณน้ำมันให้สูงกว่าในปัจจุบันเพื่อให้มีความคุ้มค่าในทางเศรษฐศาสตร์เนื่องจากให้ผลผลิตเพียงประมาณ100 ลิตร/ไร่/ปี

ยังมีพืชน้ำมันอีกชนิดหนึ่งที่มีการนำเข้ามาจากทางเหนือของประเทศลาวเรียกว่า“มะเยาหิน”มีชื่อภาษาอังกฤษว่าTung Oil Tree จัดอยู่ในสกุล (Genus) Vernicia มีชื่อวิทยาศาสตร์ Vernicia fordii (Aleurtes fordii Hemsl.) มีต้นกำเนิดจากประเทศจีนจึงมีชื่ออีกอย่างหนึ่งว่า China wood oil หรือ Kalo Nut treeจากการสำรวจเบื้องต้นพบว่าพืชชนิดนี้มีปลูกกันพอสมควรในประเทศลาวมีผลผลิตปีละ200-300 ตันโดยส่งออกไปจำหน่ายที่ประเทศเวียดนามจากการนำตัวอย่างน้ำมันที่ได้ส่งไปวิเคราะห์สมบัติทางเชื้อเพลิงที่การปิโตรเลียมแห่งประเทศไทย (ปตท.) พบว่าค่าความร้อนใกล้เคียงกับสบู่ดำและปาล์มน้ำมัน (ณัฐวุฒิและคณะ, 2554) เมล็ดมะเยาหินนอกจากจะสามารถให้ผลผลิตน้ำมันถึง 30-40%โดยน้ำหนักและนำไปผลิตไบโอดีเซลสำหรับใช้ทดแทนน้ำมันดีเซลในเครื่องยนต์เกษตรในส่วนของการตัดแต่งกิ่งไม้มะเยาหินและการกะเทาะเปลือกผลมะเยาหินแสดงดังรูปที่ 1 ส่วนวัสดุเหลือทิ้งเหล่านี้สามารถนำไปเปลี่ยนรูปเป็นพลังงานชีวมวลต่อไปได้

รูปที่ 1ชีวมวลที่ได้จากการตัดแต่งกิ่งต้นมะเยาหินและเปลือกผลมะเยาหิน

การประเมินศักยภาพชีวมวลจากการตัดแต่งกิ่งไม้ และเปลือกผลของมะเยาหินต่อไร่สำหรับใช้เป็นเชื้อเพลิงชีวมวลโดยมีค่าความร้อนเท่ากับ4,545 และ 15,922 กิโลจูลต่อกิโลกรัม ตามลำดับ พบว่าที่ระยะการเพาะปลูกต้นมะเยาหิน 4x4 เมตร (100 ต้น) เมื่อทำการตัดแต่งกิ่ง 1 ครั้ง/ปี จะได้ชีวมวลที่ความชื้น 57.11%w.b. 25% w.b. และ 50 %vw.b. เท่ากับ 500, 284 และ 426 กิโลกรัม/ไร่ตามลำดับ และถ้าหากปลูกมะเยาหินจำนวน 5 ไร่ ก็จะได้ชีวมวลเท่ากับ 2.50, 1.42 และ 2.13 ตัน/ปี ตามลำดับ ส่วนเปลือกของมะเยาหินภายหลังจากกะเทาะเอาเมล็ดในจะมีสัดส่วน 41% โดยน้ำหนักของผลมะเยาหิน ทั้งนี้ประเมินจากผลผลิตมะเยาหินที่ 400 ลูก/ต้น พบว่าจะได้ชีวมวลจากเปลือกมะเยาหินเท่ากับ 1,263, 1,397 และ 2,096 กิโลกรัม/ไร่ ดังแสดงในตารางที่ 1(ณัฐวุฒิ และคณะ, 2554)

ตารางที่ 1 การประเมินศักยภาพชีวมวลจากการตัดแต่งกิ่ง และเปลือกผลมะเยาหิน

พื้นที่เพาะปลูก

(ไร่) ปริมาณชีวมวลที่ได้จากการตัดแต่งกิ่งไม้ และเปลือกผลมะเยาหิน (กิโลกรัม / ไร่)

กิ่งไม้ขนาด 1.5 – 2 เซนติเมตร เปลือกผลมะเยาหิน1

MC = 57.11% wb. MC=25% wb. MC = 50% wb. MC=57.11% wb. MC = 25% wb. MC = 50% wb.

4 x 4 m. (100 ตัน) 500 284 426 1,263 1,397 2,096

5 x 5 m. (64 ตัน) 320 182 273 808 894 1341

7x 7 m. (32 ตัน) 160 91 136 404 447 671

8x 8 m. (25 ตัน) 125 71 107 316 349 524

หมายเหตุ : 1เปลือกมะเยาหิน คิดที่สัดส่วน 41% โดยน้ำหนักของผลมะเยาหิน

โดยประเมินที่ 1 ต้น (ประเทศลาว) มีจำนวน 400 ลูก ( 1 ลูกมีน้ำหนักเปลือก 0.03157 กรัม)

ที่มา : ณัฐวุฒิ และคณะ, 2554

พันธุ์ปาล์มน้ำมันที่นิยมปลูกในประเทศไทย คือ พันธุ์ลูกผสมแบบเทเนอรา (ดูรา x ฟิสิเฟอรา) เมื่อเจริญเติบโตเต็มที่จะมีความสูง 15-18 เมตร ขนาดลำต้นประมาณ 45-60 เซนติเมตร เมื่อผลสุกจะมีสีแดงอมม่วง และมีน้ำมันอยู่ในเนื้อและเมล็ดประมาณ 22-24 %ต่อทะลาย สามารถเก็บเกี่ยวได้เมื่ออายุ 30 เดือนหลังการปลูก โดยมีช่วงเวลาในการเก็บเกี่ยว ทุก 7-10 วัน และมีอายุการเก็บเกี่ยวตลอดการปลูก 20-30 ปี ในแต่ละปีจะมีจำนวนทะลาย ประมาณ 10-12 ทะลาย/ต้น/ปี แต่ละทะลายหนักประมาณ 10-30 กิโลกรัม ผลผลิตต่อไร่ประมาณ 640-800 กิโลกรัม/ไร่/ปี (ธีระ, 2546)ในส่วนของการสกัดน้ำมันปาล์มนอกจากจะได้น้ำมันปาล์มแล้ววัสดุเหลือทิ้งจากการหีบสกัดปาล์ม เช่น กากเส้นใย กะลาปาล์ม เมล็ดในปาล์ม และทะลายปาล์ม แสดงดังรูปที่ 3 ซึ่งวัสดุเหลือทิ้งเหล่านี้สามารถนำมาสร้างมูลค่าเพิ่มได้ ตารางที่ 2 แสดงการประเมินมูลค่าและปริมาณของวัสดุเหลือทิ้งจากกระบวนการสกัดน้ำมันปาล์ม

รูปที่ 2 ทะลายปาล์มเปล่าและกากปาล์มน้ำมันภายหลังการหีบ

ตารางที่ 2 การประเมินมูลค่าและปริมาณของวัสดุเหลือทิ้งจากกระบวนการสกัดน้ำมันปาล์ม

วัสดุเหลือทิ้ง ปริมาณที่ได้ต่อผลผลิต 1 kg ปริมาณที่ได้ (กิโลกรัม / ไร่) 1

ทะลายปาล์มเปล่า 0.2 160

กากเส้นใย 0.12 96

กะลาและเม็ดใน 0.13 104

หมายเหตุ :1ประเมินที่ผลผลิต 800 กิโลกรัม/ไร่

ที่มา : ณัฐวุฒิ และคณะ, 2554

รูปที่ 3 ศักยภาพวัสดุเหลือทิ้งจากพืชพลังงาน

พืชพลังงานดังกล่าวนอกจากจะสามารถให้ผลผลิตน้ำมันถึง 300-400 ลิตร/ไร่ (มะเยาหิน) และ 540.01 ลิตร/ไร่ (ปาล์ม) ในส่วนของการตัดแต่งกิ่งไม้มะเยาหิน การกะเทาะเปลือกผลมะเยาหิน ทะลายปาล์มเปล่า กะลาปาล์ม และกาก สามารถนำวัสดุเหลือทิ้งเหล่านี้เปลี่ยนรูปเป็นพลังงานชีวมวลในรูปเชื้อเพลิงอัดแท่ง (RDF) ใช้กับเทคโนโลยีแก๊สซิฟิเคชั่น (Gasification) เพื่อผลิตไฟฟ้า โดยดูจากศักยภาพวัสดุเหลือทิ้งจากพืชพลังงานดังแสดงในรูปที่ 2 จะเห็นได้ว่าแนวทางในการจัดการวัสดุเหลือทิ้งของพืชพลังงานนี้สามารถใช้ประโยชน์จากพืชพลังงานได้อย่างคุ้มค่า และเป็นการเพิ่มมูลค่าให้กับวัสดุเหลือทิ้งจากพืชพลังงานเหล่านี้อีกด้วย

ดังนั้น ศูนย์วิจัยพลังงาน มหาวิทยาลัยแม่โจ้ ได้ตระหนักถึงความสำคัญ และมองเห็นโอกาสและส่งเสริมการใช้พลังงานทดแทนจากพืชพลังงานเพื่อเป็นแหล่งพลังงานทดแทน จึงเสนอที่จะทำวิจัยการจัดการวัสดุเหลือทิ้งจากพืชพลังงานอย่างครบวงจรเพื่อผลิตพลังงานด้วยเทคนิค Gasifier โดยใช้พืชพลังงาน 2 ชนิดคือ มะเยาหิน และปาล์ม ขั้นแรกจะนำเมล็ดมาสกัดน้ำมัน เพื่อนำไปผลิตน้ำมันไบโอดีเซลต่อไป ในส่วนของกิ่งไม้ เปลือกเมล็ด กาก และของเหลือทิ้งจากทะลายปาล์ม จะถูกนำมาย่อยและผลิตเชื้อเพลิงอัดแท่ง (RDF) ใช้กับแก๊สชีวมวล (Gasifier) เพื่อผลิตไฟฟ้า โดยมีการใช้วัตถุดิบได้อย่างคุ้มค่า โดยไม่มีของเหลือทิ้ง จึงถือว่าเป็นกระบวนการกำจัดที่เกิดประโยชน์สูงสุด สามารถลดการใช้น้ำมันดีเซล อีกทั้งได้พลังงานทดแทนในรูปของพลังงานไฟฟ้า