ผลกระทบอุณหภูมิและเวลาไพโรไลซิสที่มีต่อคุณสมบัติถ่านชีวภาพและน้ำส้มควันไม้ จากทางใบปาล์ม

ผู้แต่ง

  • นิกราน หอมดวง วิทยาลัยพลังงานทดแทน มหาวิทยาลัยแม่โจ้ เชียงใหม่
  • บุณยาพร แสนพรม วิทยาลัยพลังงานทดแทน มหาวิทยาลัยแม่โจ้ เชียงใหม่
  • ประภัสสร รัตนไพบูลย์ วิทยาลัยพลังงานทดแทน มหาวิทยาลัยแม่โจ้ เชียงใหม่
  • กิตติกร สาสุจิตต์ วิทยาลัยพลังงานทดแทน มหาวิทยาลัยแม่โจ้ เชียงใหม่
  • นคร ทิพยาวงค์ ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ เชียงใหม่

คำสำคัญ:

กระบวนการไพโรไลซิส , ถ่านชีวภาพ , ทางใบปาล์ม , น้ำส้มควันไม้ , ผลกระทบอุณหภูมิและระยะเวลาไพโรไลซิส

บทคัดย่อ

กระบวนการปลูกปาล์มน้ำมันมีวัสดุเหลือทิ้ง     ในปริมาณสูงโดยเฉพาะทางใบปาล์ม การเปลี่ยนรูปชีวมวล ทั้งสองด้วยเทคโนโลยีไพโรไลซิสเพื่อเป็นถ่านและน้ำส้มควันไม้ เป็นแนวทางสำคัญในการเพิ่มรายได้ให้กับกลุ่มเกษตรกร ดังนั้นงานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลกระทบของอุณหภูมิและระยะเวลาไพโรไลซิสที่มีต่อคุณสมบัติทางเคมีของถ่านชีวภาพและน้ำส้มควันไม้จากทางใบปาล์มน้ำมัน กระบวนการไพโรไลซิสแบบช้าใช้ช่วงอุณหภูมิ 400-700 °ซ. และระยะเวลา 60-180 นาที การให้ความร้อนในกระบวนไพโรไลซิสใช้เครื่องปฏิกรณ์แบบฮีตเตอร์ไฟฟ้าขนาด 5 กิโลวัตต์ และใช้ไนโตรเจน   เป็นแก๊สพาที่อัตราการป้อน 5 ลิตร/นาที การวิเคราะห์คุณสมบัติทางเคมี ได้แก่ การวิเคราะห์โดยประมาณ ค่าความร้อน ความถ่วงจำเพาะ และค่าความเป็นกรด-ด่าง ภายใต้มาตรฐาน ASTM ผลการทดลองพบว่า ทางใบปาล์ม มีศักยภาพในการผลิตเป็นถ่านชีวภาพและน้ำส้มควันไม้ การเพิ่มอุณหภูมิและระยะเวลาไพโรไลซิสส่งผลให้สารระเหยลดลง ในขณะที่คาร์บอนคงตัวและเถ้าเพิ่มสูงขึ้น อุณหภูมิและระยะเวลาไพโรไลซิสที่เหมาะสมสูงสุดในการผลิตถ่านและน้ำส้มควันไม้เกิดขึ้นที่อุณหภูมิ 450°ซ. และ 120 นาที ตามลำดับ สัดส่วนสูงสุดในการผลิตถ่านและน้ำส้มควันไม้คิดเป็น 32.05 และ 47.76 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ ถ่านชีวภาพให้ค่าความร้อนเฉลี่ย 25.53 เมกะจูล/กิโลกรัม ส่วนน้ำส้มควันไม้ให้ความถ่วงจำเพาะและ  ค่าความเป็นกรด–ด่างเท่ากับ 1.075 และ 1.89 ตามลำดับ ทางใบปาล์มสามารถนำมาผลิตเป็นถ่านและน้ำส้มควันไม้ได้ เหมาะสมสำหรับการใช้เป็นเชื้อเพลิงในครัวเรือนและงานในภาคเกษตร

References

Angin, D. 2013. Effect of pyrolysis temperature and heating rate on biochar obtained from pyrolysis of safflower seed press cake. Bioresource Technology 128(1): 593-597.

Balasundram, V., N. Ibrahim, M. Samsudin, R. Md.Kasmani, M. Hamid, R. Isha and H. Hasbullah. 2017. Thermogravimetric studies on the catalytic pyrolysis of rice husk. Chemical Engineering Transactions 56: 427-432.

Biswas, A. and P. Mahanta. 2012. Design and experimental analysis of condenser for the production of bamboo vinegar. International Journal of Applied Research in Mechanical Engineering 2(2): 79-86.

Claoston, N., A.W. Samsuri, M.H.A. Husni and M.S.M. Amran. 2014. Effects of pyrolysis temperature on the physicochemical properties of empty fruit bunch and rice husk biochars. Waste Management and Research 32(4): 331-339.

Cunliffe, A.M., N. Jones and P.T. Williams. 2003. Pyrolysis of composite plastic waste. Environmental Technology 24(5): 653-663.

Demirbas, A. 2002. Relationships between heating value and lignin, moisture, ash and extractive contents of biomass fuels. Energy Exploration and Exploitation 20(1): 105-111.

Duamkhanmanee, R. 2019. Effect of Essential Oil and Wood Vinegar to Inhibit Phythopthora Colocasiae Causing Leaf Blight of Taro (Colocasia esculenta (L.) schott). 43 p. In Research Report. Bangkok: Rajamangala University of Technology Suvarnabhumi. [in Thai]

Feng, F., W.Y. Liu and Y.S. Chen. 2005. Study on derivatives of gambogic acid. Journal of China Pharmaceutical University 36(1): 302-305.

Glushkova, D.O., G.S. Nyashinaa, R. Anandb and P.A. Strizhak. 2021. Composition of gas produced from the direct combustion and pyrolysis of biomass. Process Safety and Environmental Protection 156(1): 43-56.

Griessacher, T., J. Antrekowitsch and S. Steinlechner. 2012. Charcoal from agricultural residues as alternative reducing agent in metal recycling. Biomass and Bioenergy 39(2012): 139-146.

Homdoung, N., S. Kitikorn, J. Uttharuan, T. Wongsiriamnuay and N. Tippayawong. 2019. Influence of torrefaction temperature and time on the yields and properties of torrefied biomass. Engineering and Applied Science Research 46(2): 170-175.

Jahirul I.M., M.G. Rasul, A.A. Chowdhury and A. Nanjappa. 2012. Biofuels production through biomass pyrolysis - a technological review. Energies 5(2012): 4952-5001.

Jesus, M., A. Napoli, P.F. Trugilho, A.A. Abreu Júnior, C.L.M. Martinez and T.P. Freitas. 2018. Energy and mass balance in the pyrolysis process of eucalyptus wood. CERNE 24(3): 288-294.

Kodera, Y., T. Yamamoto and E. Ishikawa. 2021. Energy-and economic-balance estimation of pyrolysis plant for fuel-gas production from plastic waste based on bench-scale plant operations. Fuel Communications 7(2021): 100016.

Kwanpan, A. and C. Pongsasanongkul. 2012. The Performance of Wood Vinegar from Incinerator Ash. 78 p. In Research Report. Bangkok: Suan Sunandha Rajabhat University. [in Thai]

Lu, X., J. Jiang, J. He, K. Sun and Y. Sun. 2019. Pyrolysis of Cunninghamia lanceolate waste to produce wood vinegar and its effect on the seeds germination and root growth of wheat. BioResources 14(4): 8002-8017.

Malithong, A., C. Piputsitee, E. Sarobol and K. Sriroth. 2017. Zero waste management to increase efficiency in palm oil production and processing for food security in Thailand. Walailak Journal of Science and Technology 14(7): 589-596.

Novotny, E.H., C.M. Branco de Freitas Maia, M. Thaís de Melo Carvalho and B.E. Madari. 2015. Biochar: pyrogenic carbon for agricultural use- a critical review. R. Bras. Ci. Solo. 39(1): 321-344.

Oramahi, H.A., T. Yoshimura, F. Diba, D. Setyawati and Nurhaida. 2018. Antifungal and antitermitic activities of wood vinegar from oil palm trunk. Journal of Wood Science 64(1): 311-317.

Palamanit, A., P. Khongphakdi, Y. Tirawanichakul and N. Phusunti. 2019. Investigation of yields and qualities of pyrolysis products obtained from oil palm biomass using an agitated bed pyrolysis reactor. Biofuel Research Journal 24(2019): 1065-1079.

Prasertpong, P. and N. Tippayawong. 2020. Upgrading biomass pyrolysis oil model compound via esterification with ethanol over a heteropoly acid. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects. [Online]. Available https://doi.org/10.1080/15567036.2020.1746867 (June 14, 2021).

Rahayu, D.E., D. Nasarani, W. Hadi and B. Wrjodirjo. 2018. Potential of Biomass Residues from Oil Palm Agroindustry in Indonesia. pp. 1-4. In Proceedings of the 3rd Annual Applied Science and Engineering Conference 18 April 2018. Bundung: Universitas Pendidikan (UPI).

Rahman, A.A., N. Abdullah and F. Sulaiman. 2014. Temerature effect on the characterization of pyrolysis products from oil palm fronds. Advances in Energy Engineering 2(1): 14-21.

Saleerut, S., C. Jatuporn, V. Suvanvihok and A. Wanaset. 2020. Price adjustment of oil palm and palm oil in Thailand to the world price of the palm oil market. Asian Journal of Agriculture and Rural Development 10(2): 690-697.

Shrivastava, P., A. Kumar, P. Tekasakul, S.S. Lam and A. Palamanit. 2021. Comparative investigation of yield and quality of bio-oil and biochar from pyrolysis of woody and non-woody biomasses. Energies 14(1092): 1-23.

Shrivastava, P., P. Khongphakdi, A. Palamanit, A. Kumar and P. Tekasakul. 2020. Investigation of physicochemical properties of oil palm biomass for evaluating potential of biofuels production via pyrolysis processes. Biomass Conv. Bioref. [Online]. Available https://doi.org/10.1007/s13399-019-00596-x (June 14, 2021).

Sulaiman, S.A., H.S. Bamufleh, S.N.A. Tamili, M. Inayat and M.Y. Naz. 2016. Characterization of date palm fronds as a fuel for energy production. Bulletin of the Chemical Society of Ethiopia 30(3): 465-472. DOI: 10.4314/bcse.v30i3.15

Theapparat, Y., A. Chandumpai and D. Faroongsarng. 2018. Physicochemistry and Utilization of Wood Vinegar from Carbonization of Tropical Biomass Waste. pp. 163-183. In Padmini Sudarshana (Ed). Tropical Forests-New Edition. London: InTech Open Access Publisher.

The Border Consortium. 2021. Invitation to tender charcoal tender 3021-4 (additional purchase) checking charcoal quantity and quality at factory: July 2021 for Mae La Camp in Tak Province. [Online]. Available http://www.theborderconsortium.org (June 14, 2021).

Thipsuppawong, T., W. Wongpanyo, B. Vichanpol and K. Inai. 2020. The study of biomass potential in electricity generation in Mae Moh district, Lampang province. The Gold Teak: Science and Technology Journal 7(2): 1-11.

Tomczyk, A., Z. Sokołowska and P. Boguta. 2020. Biochar physicochemical properties: pyrolysis temperature and feedstock kind effects. Rev Environ Sci Biotechnol. 19(1): 191-215.

Tripathi, M., J.N. Sahu and P. Ganesan. 2016. Effect of process parameters on production of biochar from biomass waste through pyrolysis: a review. Renewable and Sustainable Energy Reviews 55(2016): 467-481.

Wang P. and B.H. Howard. 2018. Impact of thermal pretreatment temperatures on woody biomass chemical composition, physical properties and microstructure. Energies 11(25): 1-20.

Wangrakdiskul, U. and N. Yodpijit. 2015. Trends analysis and future of sustainable palm oil in Thailand. KMUTNB International Journal of Applied Science and Technology 8(1): 21-32.

Weerachanchai, P. 2009. Studies of Biomass Pyrolysis and Gasification for Production. Doctoral Dissertation. Suranaree University of Technology. 402 p.

Wimonrat, M. 2007. The Industrial Economy of Alternative Biomass Fuels for the Industrial Sector. 53 p. In Research Report. Bangkok: Office of Development and Promotion of the Department of Primary Industries and Mines.

Downloads

เผยแพร่แล้ว

09-04-2024