ผศ. ดร. ดวงกมล ตุงคะสมิต (นันทศรี) และ น.ส.ดวงกมล จิราโรจน์ นักวิจัยของ CBRC ร่วมกับ น.ส.รติกรณ์ ดาวิสยาห์วรกุล และ น.ส.ศุภณัฏฐ์ โลหณุต (หลักสูตรปิโตรเคมีและวิทยาศาสตร์พอลิเมอร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย) และ น.ส.สุธาวัลย์ เมืองมีศรี และ Prof. Dr. Joseph S. M. Samec (Department of Organic Chemistry, Stockholm University ประเทศสวีเดน) พัฒนากระบวนการการผลิต Glycerol levulinate ketal ผ่าน Ketalization หรือ Acetalization ของกลีเซอรอล ที่คำนึงถึงผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมเพื่อสร้างการพัฒนาอย่างยั่งยืน
ผลงานวิจัยเรื่อง Glycerol Ketal Biobased Product Preparation from Biomass-Derived Reactants Using an H-ZSM-5 Catalyst for Oil Color Painting Application ตีพิมพ์ในวารสาร ACS Sustainable Chemistry & Engineering (T1 Journal, JCR IF = 8.4)
กลีเซอรอล (Glycerol) เป็นผลิตภัณฑ์ผลพลอยได้ราคาถูกจากการผลิตไบโอดีเซล (Biodiesel) ผ่านปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชัน (Transesterification) ของน้ำมันพืชกับแอลกอฮอล์ การเปลี่ยนกลีเซอรอลเป็นสารเคมีแพลตฟอร์มต่าง ๆ จึงได้รับความสนใจเป็นอย่างมากในช่วงหลายปีที่ผ่านมา Ketalization หรือ Acetalization โดยใช้กลีเซอรอลเป็นสารตั้งต้นในการผลิต Glycerol levulinate ketal (GLK) เป็นหนึ่งในทางเลือกที่มีศักยภาพในการเพิ่มมูลค่าของกลีเซอรอล เนื่องจาก GLK มีหมู่ฟังก์ชันที่หลากหลาย ส่งผลให้มีความสามารถในการละลายทั้งในตัวทำละลายที่ชอบน้ำและไม่ชอบน้ำ อีกทั้งยังมีคุณสมบัติที่ดีในฐานะตัวทำละลายชีวภาพสำหรับงานเคลือบ พลาสติไซเซอร์ และงานสี
Ketalization หรือ Acetalization ของกลีเซอรอลด้วยอัลดีไฮด์หรือคีโตน ได้รับการศึกษาวิจัยอย่างกว้างขวางในช่วงหลายปีที่ผ่านมา โดยมีวัตุประสงค์เพิ่มประสิทธิภาพของการแปลงกลีเซอรอลและคำนึงถึงผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ด้วยเหตุนี้จึงมีงานวิจัยจำนวนมากทดลองปรับลดอัตราส่วนของอัลดีไฮด์หรือคีโตนต่อกลีเซอรอล หรือลดการพึ่งพาตัวทำละลายต่าง ๆ การปรับลดดังกล่าวถือเป็นการส่งเสริมให้ Ketalization หรือ Acetalization โดยใช้กลีเซอรอลมีความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น ทั้งนี้อาจส่งผลกระทบต่อการแปลงกลีเซอรอลไปเป็นผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ
งานวิจัยนี้นำเสนอการผลิต GLK ผ่าน Ketalization หรือ Acetalization ของกลีเซอรอล โดยใช้ H-ZSM-5 เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ในการศึกษานี้ทุกปัจจัยที่อาจสร้างผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมได้รับการปรับปรุงอย่างครอบคลุม โดยใช้อัตราส่วนของอัลดีไฮด์หรือคีโตนต่อกลีเซอรอลที่ 1:1 ภายใต้ภาวะที่ปราศจากตัวทำละลาย และระยะเวลาการดำเนินการที่สั้นที่สุด จากผลการศึกษาพบว่าผลได้ของ GLK ทุกชนิดมากกว่า 90% โดยที่สามารถนำตัวเร่งปฏิกิริยากลับมาใช้ใหม่ได้ถึง 4 รอบ โดยไม่สูญเสียความสามารถในการเร่งปฏิกิริยายา GLK ที่ผลิตได้สามารถใช้เป็นตัวทำละลายสำหรับงานสี โดยมีคุณสมบัติที่ดีเยี่ยมเมื่อเปรียบเทียบกับเกณฑ์มาตรฐานทางชีวภาพ
อ่านงานวิจัยนี้ได้ที่ doi.org/10.1021/acssuschemeng.3c08057
