Production of bio-hydrogenated diesel from palm oil using Rh/HZSM-5 in a continuous mini fixed-bed reactor

ศ.ดร.อรรถศักดิ์ จารีย์, ผศ.ดร.อมราภรณ์ แก้วชะฎา, ผศ.ดร.ณัฐธีร์ อัครวัฒน์โฆษิต และ ศ.ดร.ชวลิต งามจรัสศรีวิชัยประยุกต์ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาโรเดียม (Rh) บนตัวรองรับซีโอไลต์ชนิด HZSM-5 สำหรับการผลิตน้ำมันดีเซลชีวภาพสังเคราะห์ (Bio-hydrogenated diesel) หรือกรีนดีเซล (Green diesel) จากน้ำมันปาล์ม

ผลงานวิจัยเรื่อง Production of bio-hydrogenated diesel from palm oil using Rh/HZSM-5 in a continuous mini fixed-bed reactor ตีพิมพ์ในวารสาร Chemical Engineering and Processing – Process Intensification (Q1 Journal, JCR IF = 4.237)

ในปัจจุบัน ไบโอดีเซล (Biodiesel) เชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่มีองค์ประกอบเป็นเมทิลเอสเทอร์ของกรดไขมัน (Fatty acid methyl ester: FAME) ซึ่งผลิตจากน้ำมันพืชและแอลกอฮอล์ผ่านปฎิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชัน (Transesterification) อย่างไรก็ดี ไบโอดีเซลที่ผลิตได้มีคุณภาพต่ำเมื่อเทียบกับเชื้อเพลิงดีเซล (Diesel fuel) จากแหล่งปิโตรเลียม (Petroleum sources) ทั้งในแง่การต้านทานการเกิดออกซิเดชัน (Oxidation stability) สมบัติการไหลที่อุณหภูมิต่ำ (Cold flow properties) ความหนาแน่นพลังงาน (Energy content) และเสถียรภาพทางความร้อน (Thermal stability)

การปรับปรุงสมบัติการไหลที่อุณหภูมิต่ำของไบโอดีเซลสามารถทำได้โดยการใช้แอลกอฮอล์สายยาวเป็นตัวทำละลายร่วม (Co-solvent) ขณะที่ปัญหาการเกิดออกซิเดชันได้ง่ายซึ่งเกิดจากการมีสารประกอบไม่อิ่มตัวเป็นองค์ประกอบในไบโอดีเซล สามารถแก้ไขได้โดยการควบรวมกระบวนการปรับปรุงคุณภาพหรือไฮโดรทรีดติ้ง (Hydrotreating process) กับกระบวนการผลิตไบโอดีเซล เพื่อเพิ่มสมบัติการต้านทานการเกิดออกซิเดชัน และเสถียรทางภาพความร้อน ผลิตภัณฑ์ที่ได้เรียกว่า “ไฮโดรจิเนตไบโอดีเซล (Hydrogenated biodiesel: H-FAME)” อย่างไรก็ดี ไบโอดีเซลที่ได้ต้องผ่านกระบวนการเพิ่มความบริสุทธิ์เพื่อให้มีคุณสมบัติใกล้เคียงกับเชื้อเพลิงดีเซลจากแหล่งปิโตรเลียม

น้ำมันดีเซลชีวภาพสังเคราะห์ (Bio-hydrogenated diesel: BHD) หรือกรีนดีเซล เป็นไบโอดีเซลอีกชนิดหนึ่งที่ผลิตจากน้ำมันปาล์มผ่านกระบวนการไฮโดรทรีดติ้ง ซึ่ง BHD มีคุณสมบัติเหนือกว่า H-FAME และไบโอดีเซลแบบดั้งเดิม (FAME) เนื่องจาก BHD ไม่มีออกซิเจนเป็นองค์ประกอบ (Oxygen-free products) จึงมีความคล้ายคลึงกับน้ำมันดีเซลจากปิโตรเลียมมากกว่า

งานวิจัยนี้ได้ริเริ่มนำตัวเร่งปฏิกิริยา Rh/HZSM-5 ที่มีศักยภาพในการผลิต H-FAME มาประยุกต์ใช้ในการผลิต BHD ผ่านเครื่องปฏิกรณ์แบบเบดนิ่ง (Fixed-bed reactor) รวมถึงศึกษาปัจจัยและภาวะที่เหมาะสมต่อการเพิ่มประสิทธิภาพและเสถียรภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการผลิต BHD จากผลการวิจัยพบว่าคุณสมบัติของ BHD ที่ผลิตได้ผ่านเกณฑ์มาตรฐานน้ำมันดีเซลชีวภาพของประเทศสหรัฐอเมริกาและสหภาพยุโรป รวมทั้งเกณฑ์มาตรฐานเชื้อเพลิงดีเซลเชิงพาณิชย์ของประเทศไทย

อ่านงานวิจัยนี้ได้ที่ doi.org/10.1016/j.cep.2021.108586