Sawdust Power - พลังงานขี้เลื่อย ?

Credit : media.canada.com

มี พืชมากมายหลายชนิดสามารถที่จะนำมาทำเป็นพลังงานชีวมวล สิ่งนี้เป็นผลมาจากความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ที่สามารถแปลงสภาพจากเนื้อ เยื่อของพืช (Lignin) ให้เป็นของเหลว Hydrocarbons
ความ น่าเชื่อถือของปฏิกิริยาและประสิทธิภาพที่ได้จากของที่ดูเหมือนไร้ค่าเช่น ขี้เลื่อย นั้นทำให้สามารถเทียบชั้นรุ่นพี่อย่าง Ethanol และ Biodiesel ได้เลย

เมื่อไม่กี่ปี ที่ผ่านมาคู่แฝดป่วนโลกที่ชื่อ Global Warming และ วิกฤติการ์ณน้ำมัน นำไปสู่การเติบโตในแง่ของการผลิตพลังงานชีวมวลสำหรับภาคการขนส่ง แต่ด้วยกับการที่สิ่งใกล้ตัวเราเช่นระบบย่อยอาหารของมนุษย์ที่พิสูจน์ให้เห็น ถึงการจัดการกับความซับซ้อนของโมเลกุลพืชดังเช่น Cellulose และ Lignin จึงนำไปสู่กลเม็ดของโครงการนี้

Credit : thepoliticus.org

Food Crisis - วิกฤติการณ์อาหาร

โรง งานพลังงานชีวมวลจึงได้ไว้ใจให้พืชจำพวกแป้งเช่น ข้าวโพด และ อ้อย ในสายการผลิตของพวกเขา แต่วิธีนี้ก็จะทำให้พวกเขาหลีกเลี่ยงจากการเพชิญหน้ากับความหิวโหยของมวล มนุษย์ ราคาอาหารที่ถีบตัวสูงขึ้น ไปไม่ได้ ซึ่งได้เกิดขึ้นแล้วในปัจจุบันนี้ ยุคที่สองของพลังงานชีวมวลนั้นจะสามารถลดความกดดันเรื่องผลผลิตที่ต้องใช้ด้วย การทำลายโมเลกุลของพืชแทน ซึ่งกว่าล้านเหรียญที่ต้องเสียไปกับการวิจัยเพื่อที่จะลดต้นทุนในการผลิต Ethanol จาก Cellulose แต่ Cellulose นั้นมีอยู่เพียง 1 ใน 3 ของพืชดังกล่าว Lignin คือส่วนประกอบหลักของไม้ อันเป็อีกหนึ่งองค์ประกอบหลักในการแปลงสภาพไปเป็นพลังงานในภาคขนส่งซึ่งจะให้ผลผลิตที่มากกว่า

พอเพียง

ตอน นี้ Yuan Kou แห่งมหาวิทยาลัยปักกิ่งและทีมงานกำลังง่วนอยู่กับการทดลองปฏิกิริยา Lignin Breakdown ซึ่งจะให้ผลผลิตเป็น alkane และ alcohols ที่จำเป็นสำหรับการทำชีวมวลที่มากกว่า
Lignin นั้นประกอบด้วยพันธะ carbon-oxygen-carbon โดยมีห่วงโซ่ carbon ต่อยู่ด้วยกัน การแตกพันธะ C-O-C นั้นเป็นกุญแจนำไปสู่การปลดห่วงโซ่ hydrocarbon ซึ่งใช้ในการผลิต alkane และ alcohols ถึงอย่างไรก็ตามพันธะ C-O-C ในห่วงโซ่ Hydrocarbon ยังคงอยู่ เพราะสำคัญต่อการผลิต alcohols การที่แตกพันธะดังกล่าวที่อยู่ระหว่างห่วงโซ่นั้นจะไม่ใช่ทางเลือกแน่นอน เพราะจะอันตรายกว่าการคงไว้ในห่วงโซ่ เพราะยากต่อการ balance

Credit : abc.net.au

น้ำร้อน

ทีม งานของ Kou นั้นเลือกที่จะใช้วิธีการที่พวกเขาคุ้นเคยคือการแตกพันธะด้วยกับน้ำร้อนอัด แรงดันหรือที่รู้จักกันในชื่อ Near-critial-water เป็นตัวทำละลายสำหรับปฏิกิริยา น้ำจะเข้าสู่สภาวะเกือบวิกฤติเมื่อความร้อนอยู่ที่ 250-300 องศาเซลเซียส และคงสภาพในความดันที่สูงถึง 7000 kilopascals
ในสภาวะเช่นนี้ จะยังผลให้ lignin แตกตัวเป็น หน่วย HC ที่เล็กกว่าเรียกว่า monomers และ dimers

นักวิจัยได้ทดลองกับตัวประกอบต่างๆ และ organic additives เพื่อเร่งปฏิกิริยา พวกเขาพบว่า การรวมกันของ platinum-carbon และ organic additive เช่น dioxane สามารถให้ monomers และ dimers ที่สูง ภายใต้ความคิดนี้ ในทางทฤษฎีแล้วสามารถที่จะสร้าง monomers และ dimers ได้มากถึง 44-56% ของน้ำหนักและ 28-29% ของน้ำหนักตามลำดับ

สกัดง่าย

เป็น ที่น่าสนใจว่านักวิจัยสามารถสกัดออกมาได้ใกล้เคียงกับทฤษฎีมาก อยู่ที่ 45wt% สำหรับ monomers และ 12wt% สำหรับ dimers ซึ่งเป็นสองเท่าจากที่ได้เคยทำมา การเอา HC ออกจากน้ำตัวทำละลายหลังจากปฏิกิริยานั้นง่ายมาก เพียงเพิ่มความเย็นให้กับน้ำอีกครั้ง HC ที่ลื่นเหมือนน้ำมันจะแยกตัวออกมาเอง ซึ่งมันเป็นหนทางที่ง่ายในการที่จะนำทั้ง monomers และ dimers ไปสู่การผลิต จากการให้ข้อมูลของ Ning Yan แห่ง Ecole Polytechnique Fdrale de Lausanne ประเทศสวิสแลนด์ และเป็นสมาชิกในทีมงานนี้ด้วย

บรรลุผล

ครั้ง แรกเราสามารถผลิต alkanes ซึ่งเป็นองค์ประกอบหลักของน้ำมันเชื้อเพลิงและ diesel จาก lignin และสำหรับ biomethanol นั้นก็สามารถผลิตได้แล้วเช่นกัน เป็นอัตราส่วนที่สูงมากจากวัตถุดิบที่ใช้ในการผลิตครั้งนี้ แต่งานนี้ยังคงเป็นเพียงการเริ่มต้น และจะมีการวางแผนในแง่ของธุรกิจกันในอนาคตอันใกล้นี้

John Ralph แห่งมหาวิทยาลัย Wisconsin ใน Medison คิดว่างานนี้น่าสนใจมาก ๆ เขากล่าวว่าเคยมีความพยายามที่จะแปลง lignin ไปสู่เชื่อเพลงเหลว และการที่ได้ผลผลิตของ monomers ถึงขนาดนั้นมันถือว่าสำเร็จมาก Richard Murphy แห่ง Imperial college London ก็ได้กล่าวว่า งานวิจัยนี้จะเป็นที่สนใจและจะเป็นทางเลือกหนึ่งในการสกัด molecules เชื้อเพลิงอันมีค่าจากทุกองค์ประกอบของ lignocellulose

ถ้าอย่างนั้นที่ ๆ มีคนโง่อยู่มาก ๆ ที่นั่นก็มีพลังงานขี้เลื่อยมากงั้นหรือ ??? โอ้ว ม่าย

ที่มา : newscientist