การผลิตไบโอดีเซลจากน้ำมันสบู่ดำโดยใช้กรดเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา

สรุปบทความ

เรื่องการผลิตไบโอดีเซลจากน้ำมันสบู่ดำโดยใช้กรดเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา

Biodiesel Production from Jatropha curcas oil via Acid Catalyst

 

ที่ศึกษาโดย  จริญญา ตรีวิเชียร                นิสิตปริญญาโท สาขาวิศวกรรมเคมี
                                                     คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

                เอกรัตน์ ภูริมากรณ์              นิสิตปริญญาตรี สาขาวิศวกรรมเคมี
                                                     คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

                ธีรศักดิ์ ไพโรจน์พิริยะกุล        นิสิตปริญญาตรี สาขาวิศวกรรมเคมี

                                                     คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

                ผศ.มานพ เจริญไชยตระกูล     ภาควิชาวิศวกรรมเคมี คณะวิศวกรรมศาสตร์

                                                     มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

การผลิตไบโอดีเซลโดยการอาศัยตัวเร่งปฏิกิริยา สามารถใช้น้ำมันที่มีคุณภาพต่ำมาทำปฏิกิริยาได้ และเหมาะสำหรับน้ำมันที่มีกรดไขมันอิสระและน้ำปนอยู่ในปริมาณมาก แต่วิธีนี้มีข้อด้อย คือ จะต้องใช้ระยะเวลาในการเกิดปฏิกิริยานาน การทดลองการผลิตไบโอดีเซลโดยใช้กรดเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา เป็นวิธีหนึ่งที่สามารถเปลี่ยนกรดไขมันอิสระของน้ำมันไบโอดีเซลได้

ผลการศึกษา

1.  ผลกระทบของน้ำที่มีต่อการผลิตไบโอดีเซล โดยการนำน้ำไปผสมกับกรดซัลฟิวริกก่อนที่จะนำไปทำปฏิกิริยา พบว่าน้ำมีผลต่อการเกิดปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชั่น ทำให้เมทิลเอสเทอร์เกิดน้อยลง เมื่อทดลองไม่มีการเติมน้ำเพื่อเจือจางกรดซัลฟิวริกพบว่าได้เปอร์เซ็นต์เมทิลเอสเทอร์สูงสุดเท่ากับ 60.29%

2.  ชนิดของตัวเร่งกรด การศึกษาทำการควบคุมสภาวะต่าง ๆ ดังนี้ เวลาในการทำปฏิกิริยาเท่ากับ 8 ชั่วโมง อุณหภูมิ 60 °C อัตราส่วนโมลระหว่างเมทานอลต่อน้ำมันสบู่ดำเป็น 20 : 1 และความเข้มข้นของกรดเป็น 3% โดยน้ำหนักของน้ำมันสบู่ดำ ผลการทดลองพบว่า เปอร์เซ็นต์เมทิลเอสเทอร์ที่ได้ เมื่อใช้กรดซัลฟิวริกเป็นตัวเร่งปฏิกิริยามีค่าสูงสุดเท่ากับ 44.35%

3.  ผลกระทบของความเข้มข้นกรดซัลฟิวริก โดยทำการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นจาก 0.5 – 4% โดยน้ำหนักของน้ำมันสบู่ดำ โดยการควบคุมสภาวะต่าง ๆ ตามข้อ 2 พบว่า เมื่อใช้กรดซัลฟิวริกเข้มข้น 3.0% โดยน้ำหนักน้ำมันสบู่ดำ และค่าความเป็นกรดเท่ากับ 0.55 mgKOH/g
ซึ่งใกล้เคียงกับค่ามาตรฐาน ASTMD6751 คือ น้อยกว่า 0.5 mgKOH/g

4.  ผลกระทบของอุณหภูมิที่ใช้ในการทำปฏิกิริยา ทำการทดลองที่อุณหภูมิ 50 – 80 °C ที่อัตราส่วนโดยโมลของเมทานอลต่อน้ำมันสบู่ดำเป็น 20 : 1 ที่เวลา 8 ชั่วโมง และใช้กรดซัลฟิวริกความเข้มข้น 3% โดยน้ำหนักของน้ำมันสบู่ดำ ผลการทดลองพบว่าอุณหภูมิ 80 °C  ได้เปอร์เซ็นต์เมทิลเอสเทอร์สูงสุดเท่ากับ 71.22%

5.  คุณสมบัติของน้ำมันไบโอดีเซลที่ได้จากการผลิตที่สภาวะที่ดีที่สุดในการทำปฏิกิริยา คือ ใช้กรดซัลฟิวริกเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่เข้มข้น 3% อัตราส่วนโดยโมลของเมทานอลต่อน้ำมันสบู่ดำเป็น 20 : 1 และอุณหภูมิในการทำปฏิกิริยาเท่ากับ 80 °C

ตารางแสดงคุณสมบัติของน้ำมันไบโอดีเซลที่ผลิตได้
คุณสมบัติต่าง ๆ	ค่าของน้ำมันไบโอดีเซลที่ผลิตได้	มาตรฐาน ASTM D6751
เปอร์เซ็นต์เมทิลเอสเทอร์	71.22	ไม่ต่ำกว่า 96.5
ค่าความหนาแน่น @ 15 °C (กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร)	902.9	860-900
ค่าความหนืด @ 40 °C (เซนติสโตก)	14.0	3.5-5.0
จุดหมอกควัน (องศาเซลเซียส)	16	ไม่เกิน 12
จุดไหลเท (องศาเซลเซียส)	1	ไม่เกิน 16
ค่าความเป็นกรด (มิลลิกรัมโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์/กรัม)	0.66	น้อยกว่า 0.5

จากตารางดังกล่าวจะพบว่าน้ำมันไบโอดีเซลที่ได้มีจุดไหลเทและค่าความเป็นกรดใกล้เคียงกับค่ามาตรฐาน ASIM D675 เปอร์เซ็นต์เมทิลเอสเทอร์ ค่าความหนาแน่น ความหนืด และจุดหมอกควัน ไม่ผ่านค่ามาตรฐานเนื่องจากปัจจัยที่ใช้ในการทดลองไม่เหมาะสมพอ จึงทำให้ปฏิกิริยาเกิดขึ้นไม่สมบูรณ์

สรุป  การศึกษาการผลิตไบโอดีเซลจากน้ำมันสบู่ดำโดยใช้กรดเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา พบว่า กรดซัลฟิวริกจะต้องไม่มีการเจือจางด้วยน้ำ และทำปฏิกิริยาที่ความเข้มข้น 3.0% โดยน้ำหนักของน้ำมันสบู่ดำ อัตราส่วนโดยโมลของเมทานอลต่อน้ำมันสบู่ดำเป็น 20 : 1 ใช้เวลาในการเกิดปฏิกิริยา 8 ชั่วโมงที่อุณหภูมิ 80 °C ได้เปอร์เซ็นต์เมทิลเอสเทอร์สูงสุดเท่ากับ 71.22% และตรวจสอบคุณสมบัติของไบโอดีเซลที่ได้ พบว่า ไบโอดีเซลมีบางคุณสมบัติที่ไม่ผ่านเกณฑ์มาตรฐาน ASTM D6751 เนื่องจากปัจจัยที่ใช้ในการทดลองไม่เหมาะสมพอ จึงทำให้ปฏิกิริยาเกิดขึ้นไม่สมบูรณ์

 

ที่มา : วิศวกรรมสาร มก. ฉับที่ 62 ประจำเดือนสิงหาคม – พฤศจิกายน 2550 หน้า 44-53