รศ.ดร.ประพันธ์ คูชลธารา นักวิจัยของ CBRC ร่วมกับ น.ส.เพ็ชร ชุนะเกียรติ และ ดร.นิพิฐพนธ์ ปะนามะสา ริเริ่มการประยุกต์ใช้กลีเซอรอลเป็นวัตุดิบร่วมกับขยะพลาสติกในการผลิตแก๊สไฮโดรเจนผ่านกระบวนการ Pyrolysis sorption-enhanced steam reforming process (PSESR) ซึ่งเป็นแนวทางใหม่ในการปรับปรุงกระบวนการการผลิตไฮโดรเจน
ผลงานวิจัยเรื่อง Hydrogen Production from Glycerol and Plastics by Sorption-Enhanced Steam Reforming ตีพิมพ์ในวารสาร Industrial & Engineering Chemistry Research (Q1 Journal, JCR IF = 4.2)
ขยะพลาสติก (Plastic waste) เป็นของเสียที่ไม่สามารถย่อยสลายผ่านกระบวนการทางชีวภาพได้ และมีแนวโน้มเพิ่มสูงขึ้นในทุก ๆ ปี โดยทั่วไปการกำจัดขยะพลาสติกมักใช้วิธีการฝังกลบ ซึ่งส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมในบริเวณใกล้เคียงอย่างมีนัยสำคัญ ด้วยเหตุนี้จึงมีการพัฒนากระบวนการการเปลี่ยนขยะพลาสติกเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่า เช่น แก๊สไฮโดรเจน (Hydrogen, H2) ซินแก๊ส (Syngas) เชื้อเพลิงเหลว (Liquid fuel) และสารเคมีอื่น ๆ ผ่านกระบวนการสลายตัวด้วยความร้อนในภาวะที่ปราศจากออกซิเจน หรือที่รู้จักในชื่อว่า “กระบวนการไพโรไลซิส (Pyrolysis)” ในปัจจุบันการเปลี่ยนขยะพลากสติกเป็น H2 กำลังได้รับความสนใจเป็นอย่างมาก เนื่องจาก H2 เป็นสารตั้งต้นที่สำคัญในหลากหลายกระบวนการ และมีการคาดการณ์ว่าจะถูกใช้เป็นแหล่งพลังงานสะอาด (Clean fuel) ในอนาคตอันใกล้ การผลิต H2 จากแหล่งพลังงานหมุนเวียนหรือวัสดุเหลือใช้จึงเป็นทางเลือกที่น่าสนใจในการลดการพึ่งพา H2 จากแหล่งฟอสซิล
กระบวนการ Pyrolysis sorption-enhanced steam reforming process (PSESR) เป็นกระบวนการแบบสองขั้นตอนที่ประกอบด้วยกระบวนการไพโรไลซิสของขยะพลาสติก และกระบวนการรีฟอร์มมิงของแก๊สที่เกิดขึ้นพร้อมกับการดูดซับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (Carbon dioxide, CO2) เพื่อปรับสมดุลของปฏิกิริยาให้มีผลได้ของ H2 สูงที่สุด กระบวนการ PSESR จึงมีประสิทธิภาพสูงสำหรับการผลิต H2 เนื่องจากสามารถลดการสัมผัสกันโดยตรงระหว่างขยะพลาสติกและตัวเร่งปฏิกิริยา นอกจากนี้การปรับช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสมสำหรับกระบวนการไพโรไลซิสของขยะพลาสติก และกระบวนการรีฟอร์มมิงด้วยไอน้ำโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาสามารถดำเนินการได้อย่างอิสระ ตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิลบนตัวรองรับเส้นใยซิลิกา (Ni/Silica fibers, SFs) ที่มีการประยุกต์ใช้ร่วมกับแคลเซียมออกไซด์ (Calcium oxide, CaO) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีศักยภาพในผลิต H2 เนื่องจากโครงสร้างแบบเปิดของ SFs ช่วยลดข้อจำกัดด้านการถ่ายโอนมวลสาร ในขณะที่ CaO ทำหน้าที่ในการดูดซับ CO2 การป้อนวัตถุดิบอื่นที่มีองค์ประกอบของออกซิเจนร่วมกับขยะพลาสติกในกระบวนการไพโรไลซิส เป็นอีกหนึ่งวิธีที่สามารถปรับปรุงกระบวนการผลิต H2 เนื่องจากการมีอยู่ของออกซิเจนในปฏิกิริยาสามารถลดการสะสมของโค้ก (Coke formation) ส่งผลให้ตัวเร่งปฏิกิริยามีเสถียรภาพดีขึ้น
งานวิจัยนี้ประยุกต์ใช้กลีเซอรอล (Glycerol) ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์พลอยได้จากการผลิตไบโอดีเซล ร่วมกับขยะพลาสติกในการผลิต H2 ผ่านกระบวนการ PSESR โดยใช้ NiCa/SF เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นครั้งแรก จากการศึกษาพบว่าการใช้กลีเซอรอลเป็นวัตถุดิบร่วมกับขยะพลาสติกขนิด polypropylene (PP) สามารถเพิ่มผลได้ของ H2 ได้อย่างมีนัยสำคัญ โดยให้ผลได้ของ H2 ที่มีความเข้มข้นสูงถึง 59.50% หรือคิดเป็น 35.94 มิลลิโมลต่อกรัมของขยะพลาสติกและกลีซอรอล อย่างไรก็ดี การศึกษาเปรียบเทียบกับขยะพลาสติกชนิด polypropylene (PP) และ polystyrene (PS) พบว่า ผลได้ของ H2 ค่อนข้างต่ำ แม้ว่าการใช้กลีเซอรอลจะช่วยเพิ่มผลได้ของ H2 งานวิจัยนี้วิจัยถือเป็นจุดเริ่มต้นที่สำคัญในการพัฒนาต่อยอดสำหรับการผลิต H2 จากพลาสติกชนิด PP และ PS
อ่านงานวิจัยนี้ได้ที่ doi.org/10.1021/acs.iecr.3c02072
