(English) ศ.ดร.ชวลิต งามจรัสศรีวิชัย Dr. Junaid Ahmad และ นายอติคุณ โชติรัตนโชติ นักวิจัยของ CBRC ร่วมกับ Assoc. Prof. Dr. Umer Rashid (Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ION2) ประเทศมาเลเซีย และนายธนัทย์ชัย มีมานะ พัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดใหม่ที่ประกอบด้วยโลหะออกไซด์ผสมระหว่างสตรอนเทียม (Sr) และไทเทเนียม (Ti) บนตัวรองรับ SBA-15 (STO/SBA15) เพื่อใช้ในการสังเคราะห์สารตั้งต้นในการผลิตเชื้อเพลิงอากาศยานชีวภาพ (Bio-jet fuel)
ผลงานวิจัยเรื่อง Bifunctional acid–base strontium–titanium mixed oxides supported on SBA-15 for selective synthesis of renewable branched bio-jet fuel precursor ตีพิมพ์ในวารสาร Fuel (Tier1 Journal, JCR IF = 8.035)
คาดการณ์ว่า การใช้เชื้อเพลิงอากาศยาน (Jet fuel) ตามการเติบโตของเศรษฐกิจทั่วโลกจะเพิ่มขึ้นเป็น 800 ล้านลิตรต่อวัน หรือคิดเป็น 10% ของปริมาณการใช้เชื้อเพลิงทั้งหมดในภาคการขนส่ง ด้วยเหตุนี้ การพัฒนาเทคโนโลยีสำหรับการผลิตเชื้อเพลิงอากาศยานจากชีวมวล (Biomass) จึงเป็นเรื่องเร่งด่วน เพื่อลดปริมาณการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล (Fossil fuel) ซึ่งเป็นสาเหตุสำคัญที่ก่อให้เกิดปัญหาสภาวะโลกร้อน (Global warming) และการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (Climate change) ที่มีแนวโน้มทวีความรุนแรงมากขึ้น
Furfural และ 2-Butanone เป็นแพลตฟอร์มโมเลกุลที่ได้จากเฮมิเซลลูโลส (Hemicellulose) และกลูโคส (Glucose) ซึ่งสามารถนำมาผ่านกระบวนการ Aldol condensation ในการผลิตไฮโดรคาร์บอนแบบโซ่กิ่ง (Branched-chain hydrocarbons) ที่มีจำนวนคาร์บอน 9 อะตอม (Branched C9) ซึ่งมีศักยภาพเป็นสารตั้งต้นในการผลิตเชื้อเพลิงอากาศยานชีวภาพ ทั้งนี้ยังมีงานวิจัยน้อยมากที่มุ่งเน้นการควบคุมการเลือกจำเพาะ (Selectivity) ต่อการผลิต Branched C9
สตรอนเชียมออกไซด์ (SrO) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่ดีในการเร่งปฏิกิริยา Aldol condensation แต่สภาพเบสที่สูงของ SrO ทำให้มีความไวต่อการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ในบรรยากาศ ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนรูปเป็นคาร์บอเนต ซึ่งมีความสามารถในการเร่งปฏิกิริยาที่ลดลง ไทเทเนียมไดออกไซด์ (TiO2) เป็นโลหะออกไซด์ชนิดกรดที่สามารถเร่งปฏิกิริยา Aldol condensation ได้เช่นกัน แต่ไม่ว่องไวต่อ CO2 ดังนั้นโลหะออกไซด์ผสมระหว่างสตรอนเทียมและไทเทเนียม (STO) จึงเป็นตัวเลือกที่น่าสนใจ อย่างไรก็ดีโลหะผสมดังกล่าวมีข้อจำกัดในด้านการใช้งานอยู่มาก เนื่องจากขนาดอนุภาคใหญ่ และพื้นที่ผิวจำเพาะต่ำ
งานวิจัยนี้ประยุกต์ใช้ SBA-15 ที่มีพื้นที่ผิวจำเพาะและเสถียรภาพทางความร้อนสูงเป็นตัวรองรับในการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยา STO สำหรับการผลิต Branched C9 จาก Furfural และ 2-Butanone ผ่านปฏิกิริยา Aldol condensation ตัวเร่งปฏิกิริยา STO/SBA15 มีการกระจายตัวของโลหะออกไซด์ที่สูง และสามารถควบคุมสภาพกรด-เบสได้ง่ายผ่านการปรับสัดส่วนของโลหะออกไซด์และปริมาณของโลหะออกไซด์ผสมที่โหลดลงบน SBA-15 โดย 20STO(2:1)/SBA15 เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่ดีที่สุด สามารถเปลี่ยน Furfural ได้มากกว่า 99% และให้ผลได้ (Yield) ของ Branched C9 ได้สูงถึง 78.3%
อ่านงานวิจัยนี้ได้ที่: doi.org/10.1016/j.fuel.2023.128895
