ปริทัศน์การใช้น้ำมันขยะพลาสติกเป็นเชื้อเพลิงทางเลือกสำหรับเครื่องยนต์ดีเซล
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
ขยะพลาสติกเป็นหนึ่งในปัญหาสิ่งแวดล้อมระดับโลกที่ทวีความรุนแรงขึ้นอย่างต่อเนื่องและต้องการแนวทางจัดการอย่างยั่งยืน การแปรรูปขยะพลาสติกให้เป็นพลังงานเชื้อเพลิงโดยเฉพาะในรูปแบบน้ำมันขยะพลาสติก (Waste Plastic Oil, WPO) ผ่านกระบวนการไพโรไลซิสได้รับความสนใจจากแวดวงวิจัยอย่างกว้างขวาง เนื่องจากสามารถลดปริมาณขยะที่ย่อยสลายยาก พร้อมทั้งสร้างแหล่งพลังงานทางเลือกที่มีศักยภาพสำหรับการใช้งานจริง บทความปริทัศน์นี้รวบรวม วิเคราะห์ และสังเคราะห์
องค์ความรู้จากงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับคุณสมบัติของ WPO ทั้งในด้านกายภาพ เคมี สมรรถนะของเครื่องยนต์ การเผาไหม้ และ
การปล่อยมลพิษโดยเปรียบเทียบกับน้ำมันดีเซลพบว่า WPO มีองค์ประกอบไฮโดรคาร์บอนและค่าความร้อนที่ใกล้เคียงกับเชื้อเพลิงฟอสซิล และสามารถใช้งานร่วมกับเครื่องยนต์ดีเซลได้โดยไม่ต้องปรับเปลี่ยนโครงสร้างเครื่องยนต์มากนัก อย่างไรก็ตาม ยังมีข้อจำกัดบางประการ เช่น ค่าซีเทนต่ำ ความหนืดสูง จุดวาบไฟต่ำ และการปล่อยมลพิษบางชนิด เช่น NOXและ CO ที่สูงกว่าน้ำมันดีเซล นอกจากนี้ บทความยังชี้ให้เห็นช่องว่างของงานวิจัยที่ผ่านมามักมุ่งเน้นเพียงด้านเทคนิคและขาดการประเมินผลใน
มิติทางเศรษฐศาสตร์และนโยบายสาธารณะ เช่น ความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจของระบบผลิต WPO ต้นทุนพลังงานต่อหน่วย และบทบาทของมาตรการภาครัฐในการส่งเสริมการใช้จริงในระดับอุตสาหกรรม ผลการทบทวนสะท้อนแนวทางการวิจัยในอนาคต ได้แก่ การปรับปรุงคุณภาพ WPO ให้เหมาะสมกับการใช้งานในเชิงพาณิชย์ การออกแบบระบบหัวฉีดเชื้อเพลิงที่สอดคล้องกับสมบัติเชิงกายภาพของ WPO และการทดสอบเครื่องยนต์ภายใต้เงื่อนไขมาตรฐานทั้งในภาวะคงที่ (steady-state) และภาวะชั่วขณะ transient เพื่อสร้างความเชื่อมั่นต่อการประยุกต์ใช้จริงในภาคพลังงานและอุตสาหกรรมยานยนต์ อันจะช่วยลดการพึ่งพาน้ำมันฟอสซิลและสนับสนุนการพัฒนาเศรษฐกิจหมุนเวียนอย่างยั่งยืน
Article Details
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
เอกสารอ้างอิง
Adegoke, S., Okareh, O. T., Adeleke, A., & Ikubanni, P. (2021). Fuel Energy Potential of Pyrolyzed Municipal Solid Wastes. Petroleum and Coal, 63(1), 234–244.
Ananthakumar, S., Jayabal, S., & Thirumal, P. (2017). Investigation on performance, emission and combustion characteristics of variable compression engine fuelled with diesel, waste plastics oil blends. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, 39(1), 19–28. https://doi.org/10.1007/s40430-016-0518-6
Arjharn, W., Liplap, P., Maithomklang, S., Thammakul, K., Chuepeng, S., & Sukjit, E. (2022). Distilled Waste Plastic Oil as Fuel for a Diesel Engine: Fuel Production, Combustion Characteristics, and Exhaust Gas Emissions. ACS Omega, 7, 9720–9729.
Bridjesh, P., Periyasamy, P., & Geetha, N. K. (2018). Influence of Chemical Composite Additive on Combustion and Emission Characteristics of a Diesel Engine using Waste Plastic Oil as Fuel and Modified Piston Bowl. Oriental Journal of Chemistry, 34(6), 2806.
Chandran, M., Chinnappan, R., Kit Ang, C. (2020). Effect of combined exhaust gas recirculation and retarded injection timing on diesel engine operated distilled waste plastic oil blend. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 46(1), 8365–8377. https://doi.org/10.1080/15567036.2020.1764671
Chotiratanasak, J., Vitidsant, T., & Khemkhao, M. (2023). Feasibility Study of Plastic Waste Pyrolysis from Municipal Solid Waste Landfill with Spent FCC Catalyst. Environment and Natural Resources Journal, 21(3), 256–265.
Chuepeng, S., Komintarachat, C., Klinkaew, N., Maithomklang, S., & Sukjit, E. (2022). Utilization of waste-derived biodiesel in a compression ignition engine. Energy Reports, 8, 64–72.
Damodharan, D., Sathiyagnanam, A. P., Rana, D., Kumar, B. R., & Saravanan, S. (2018). Combined influence of injection timing and EGR on combustion, performance and emissions of DI diesel engine fueled with neat waste plastic oil. Energy Conversion and Management, 161, 294–305.
Damodharan, D., Sathiyagnanam, A. P., Rana, D., Kumar B. R., & Saravanan, S. (2017). Extraction and characterization of waste plastic oil (WPO) with the effect of n-butanol addition on the performance and emissions of a DI diesel engine fueled with WPO/diesel blends. Energy Conversion and Management, 131, 117–126.
Devaraj, J., Robinson, Y., & Ganapathi, P. (2015). Experimental investigation of performance, emission and combustion characteristics of waste plastic pyrolysis oil blended with diethyl ether used as fuel for diesel engine, Energy, 85, 304-309.
Ekabut, T., Reubroycharoen, P., & Uttamaprakrom, W. (2014). A Study of Fuel Production Potential from Plastic Waste in Thailand. Journal of Energy Research, 11(1), 38–49.
Energy Policy and Planning office, Ministry of Energy. (2022). Oil from Plastic Waste (Promoting Oil Production from Plastic Waste Guidelines) 2016. https://www.eppo.go.th [in Thai]
Geo, V. E., Sonthalia, A., Aloui, F., & Femilda Josephin J. S. (2018). Study of engine performance, emission and combustion characteristics fueled with diesel-like fuel produced from waste engine oil and waste plastics. Frontiers of Environmental Science & Engineering, 12(4), 8. https://doi.org/10.1007/s11783-018-1063-6
Ghosh, P., Sengupta, S., Singh, L., & Sahay, A. (2020). Chapter 8 Life cycle assessment of waste-to-bioenergy processes: a review. Elsevier, 105–122.
Green Network. Global plastic waste management: collaborating to solve environmental problems and conserve energy 2020. https://www.greennetworkthailand.com [in Thai].
Heywood, J. B. (1988). Internal combustion engine fundamentals. New York, NY: McGraw-Hill.
Hsu, B. D. (2002). Practical Diesel-engine Combustion Analysis. Society of Automotive Engineers.
Hürdoğan, E., Ozalp, C., Kara, O., & Ozcanli, M. (2017). Experimental investigation on performance and emission characteristics of waste tire pyrolysis oil–diesel blends in a diesel engine. International Journal of Hydrogen Energy. 42(36), 23373–23378. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2016.12.126
Ibrahim, H., Mohmmed, R., Ahmed, H. A. M., Ahmed, S. M., Abualsoud, R. M., & Motawie, A. M. (2018). Thermal Degradation of mixed Plastic Solid Waste HDPE, LDPE, PP and PS. [Unpublished manuscript]. ResearchGate. https://doi.org/10.13140/RG.2.2.32160.89601
Jambeck, J. R., Geyer, R., Wilcox, C., Siegler, T. R., Perryman, M., & Andrady, A. (2015). Plastic waste inputs from land into the ocean. Science, 347(6223), 768–771. https://doi.org/10.1126/science.1260352
Jangid, C. J., Miller, K. M., & Seay, J. R. (2022). Analysis of Plastic-Derived Fuel Oil Produced from High-and Low-Density Polyethylene. Recycling, 7(3), 29. https://doi.org/10.3390/recycling7030029
Jitkarnka, S. (2008). From Waste to Oil: Alternative Energy Production Technology for Environmental Care. 1st Edition. Bangkok: Chulalongkorn University Press. [in Thai]
Kaewbuddee, C., Sukjit, E., Srisertpol, J., Maithomklang, S., Wathakit, K., & Klinkaew, N. (2020). Evaluation of Waste Plastic Oil-Biodiesel Blends as Alternative Fuels for Diesel Engines. Energies, 13(11), 2823.
Kaimal, V. K., & Vijayabalan, P. (2015). A detailed study of combustion characteristics of a DI diesel engine using waste plastic oil and its blends. Energy Conversion and Management, 105, 951–956. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2015.08.043
Kaimal, V. K., & Vijayabalan, P. (2016). An investigation on the effects of using DEE additive in a DI diesel engine fuelled with waste plastic oil. Fuel, 180, 90–96.
Kalargaris, I., Tian, G., & Gu, S. (2017). Combustion, performance and emission analysis of a DI diesel engine using plastic pyrolysis oil. Fuel Processing Technology, 157, 108–115. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2016.11.016
Kalargaris, I. (2018). Pyrolysis of waste plastics and utilisation of the produced oils in diesel engines [Doctoral dissertation, University of Surrey]. University of Surrey. https://openresearch.surrey.ac.uk/esploro/outputs/99513925402346
Kaur R, Gera P, & Jha M. (2015). Study on Effects of Different Operating Parameters on the Pyrolysis of Biomass: A Review. Journal of Biofuels and Bioenergy, 1, 135.
Maithomklang S, Sukjit E, Srisertpol J, Klinkaew N, & Wathakit K. (2023). Pyrolysis Oil Derived from Plastic Bottle Caps: Characterization of Combustion and Emissions in a Diesel Engine. Energies, 16(5), 2492.
Maithomklang, S., Wathakit, K., Sukjit, E., Sawatmongkhon, B., & Srisertpol, J. (2022). Utilizing waste plastic bottle-based pyrolysis oil as an alternative fuel. ACS Omega, 7(24), 20542–20555. https://doi.org/10.1021/acsomega.1c07345
Mangesh, V. L., Tamizhdurai, P., Santhana Krishnan, P., Narayanan, S., Umasankar, S., Padmanabhan, S., & Shanthi, K. (2020). Green energy: Hydro Processing Waste Polypropylene to Produce Transport Fuel. Journal of Cleaner Production, 276, 124200. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.124200
Mani, M., Nagarajan, G., & Sampath, S. (2010). An experimental investigation on a DI diesel engine using waste plastic oil with exhaust gas recirculation. Fuel, 89(8), 1826–1832. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2009.11.009
Miandad, R., Barakat, M. A., Aburiazaiza, A. S., Rehan, M., Ismail, I. M. I., & Nizami, A. S. (2017). Effect of plastic waste types on pyrolysis liquid oil. International Biodeterioration & Biodegradation, 119, 239–252. https://doi.org/10.1016/j.ibiod.2016.09.017
Miandad, R., Rehan, M., Barakat, M., Aburizaiza, A., Khan, H., & Ismail, I. (2019). Catalytic pyrolysis of plastic waste: Moving toward pyrolysis based biorefineries. Frontiers in Energy Research, 7, 1–27. https://doi.org/10.3389/fenrg.2019.00027
Office of Natural Resources and Environmental Policy and Planning. (2023). Plastics Waste. https://www.onep.go.th [in Thai]
Pal, S., Chintala, V., Kumar Sharma, A., Ghodke, P., Kumar, S., & Kumar, P. (2019). Effect of injection timing on performance and emission characteristics of single cylinder diesel engine running on blends of diesel and waste plastic fuels. Materials Today: Proceedings, 17, 209–215.
Panda, A., Murugan, S., & Singh, R. K. (2016). Performance and emission characteristics of diesel fuel produced from waste plastic oil obtained by catalytic pyrolysis of waste polypropylene. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 38, 577–585.
Pollution Control Department, Ministry of Natural Resources and Environment. (2020). Report on the situation of community solid waste management in Thailand, 2020. https://www.pcd.go.th/publication/14745. [in Thai]
Pratama, N., & Saptoadi, H. (2014). Characteristics of Waste Plastics Pyrolytic Oil and Its Applications as Alternative Fuel on Four Cylinder Diesel Engines. International Journal of Renewable Energy Development, 3(1), 13–20.
Pulkrabek, W. W. (2004). Engineering Fundamentals of the Internal Combustion Engine. 2nd Ed. Published Upper Saddle River, N.J.: Pearson Prentice Hall.
Punitharani, K., & Parameshwaran, V. (2017). Effect of Exhaust Gas Recirculation on Performance of a Diesel Engine Fueled with Waste Plastic Oil / Diesel Blends. Journal of Mechanical Engineering, 67(2), 91–100.
Rehan, M., Miandad, R., Barakat, M. A., Ismail, I. M. I., Almeelbi, T., & Gardy, J. (2017). Effect of zeolite catalysts on pyrolysis liquid oil. International Biodeterioration & Biodegradation, 119, 162–175.
Reunkaw, G., Aoutamo, R., Srikrin, W., Piyawongwisal, P., Homsiang, A., & Eurviriyanukul, K. (2021). Development of PET bottle purchasing machine using load cell and image processing with LINE notify. RMUTL Engineering Journal. 6(2), 49–55. [in Thai]
Sarker, M., Rashid, M. M., Rahman, M. S., & Molla, M. (2012). Production of Valuable Heavy Hydrocarbon Fuel Oil by Thermal Degradation Process of Post-Consumer Municipal Polystyrene (PS) Waste Plastic in Steel Reactor. Energy and Power, 2(5), 89–95. https://doi.org/10.5923/j.ep.20120205.02
Sharma, A., & Murugan, S. (2015). Potential for using a tire pyrolysis oil-biodiesel blend in a diesel engine at different compression ratios. Energy Conversion and Management, 93. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2015.01.023
Sharuddin, S. D. A., Abnisa, F., Wan Daud, W. M. A., & Aroua, M. K. (2016). A review on pyrolysis of plastic wastes. Energy Conversion and Management, 115, 308–326. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2016.02.037
Singh, M. V. (2018). Deformation of virgin HD-PE, PP and waste PP Plastics into green fuel via a Pyrolysis-catalytic using a NiCO3 catalyst. Indian Chemical Engineer, 61(3), 254–268. https://doi.org/10.1080/00194506.2018.1548949
Sukjit, E., Liplap, P., Maithomklang, S., & Arjharn, W. (2017). Experimental investigation on a DI diesel engine using waste plastic oil blended with oxygenated fuels (SAE Technical Paper No. 2017-24-0116). SAE International. https://doi.org/10.4271/2017-24-0116
Suranaree University of Technology (SUT). (2022). The Production of Fuel Oil from Plastic Waste through Pyrolysis Process. http://www.sut.ac.th [in Thai]
Tulashie, S. K., Boadu, E. K., & Dapaah, S. (2019). Plastic waste to fuel via pyrolysis: A key way to solving the severe plastic waste problem in Ghana. Thermal Science and Engineering Progress, 11, 417–424. https://doi.org/10.1016/j.tsep.2019.05.002
Wathakit, K., Sukjit, E., Kaewbuddee, C., Maithomklang, S., Klinkaew, N., & Liplap, P. (2021). Characterization and Impact of Waste Plastic Oil in a Variable Compression Ratio Diesel Engine. Energies, 14(8), 2230.
Wathakit, K., Sukjit, E., & Srisertpol, J. (2018). Effect of injection timing on performance and emissions characteristics of a single cylinder diesel engine fuelled with waste plastic oil. Journal of Physics: Conference Series, 1074(1), 012041. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1074/1/012041
Wiranarongkorn, K., & Arpornwichanop, A. (2015). Pyrolysis. Energy and Environmental. 42(241), 61–64. [in Thai]
Wongprapinkul, B., & Vassanadumrongdee, S. (2021). Plastic waste from online food ordering: Situation, problems, and solutions (Part 1). Environmental Journal, 25(1), 1–10. [in Thai]
Wu, G., Ge, J. C., & Choi, N. J. (2020). A comprehensive review of the application characteristics of biodiesel blends in diesel engines. Applied Sciences, 10(22), 8015. https://doi.org/10.3390/app10228015
