นักวิจัยนาโนเทค พัฒนา “ตัวเร่งปฏิกิริยานาโน” ผลิตไบโอดีเซลที่สามารถนำตัวเร่งปฏิกิริยากลับมาใช้ใหม่ได้เรื่อยๆ และตัวเร่งปฏิกิริยาที่ผลิตไบโอดีเซลได้มีคุณสมบัติเทียบเท่าน้ำมันปิโตรเลียม
ดร.ขจรศักดิ์ เฟื่องนวกิจ ผู้อำนวยการหน่วยวิจัยวัสดุนาโนและวิศวกรรมระบบนาโน ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (นาโนเทค) และหัวหน้าโครงการวิจัย การพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีโครงสร้างระดับนาโน เพื่อการผลิตไบโอดีเซล และไบโอไฮโดรดีออกซิจิเนตดีเซล กล่าวว่า งานวิจัยพัฒนาด้านพลังงานหมุนเวียนนั้นสำคัญต่อโลกและต่อประเทศไทยเป็นอย่างมาก เนื่องจากทรัพยากรมูลค่าการนำเข้าน้ำมันมีอยู่อย่างจำกัด และประเทศไทยมีการนำเข้าน้ำมันดิบและน้ำมันสำเร็จรูปราว 1 ล้านล้านบาท
“ทางศูนย์วิจัยจึงได้พัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยา เพื่อใช้ในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ สารเคมีชีวภาพ สารเคมีที่มีมูลค่าสูงและวัสดุขั้นสูงด้วยการใช้นาโมเทคโนโลยี เพื่อเป็นการการช่วยประเทศลดการพึ่งพาต่างประเทศ ลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกและเป็นการส่งเสริมการนำของเสียจากภาคเกษตรมาทำให้เกิดมูลค่าเพิ่ม”
ทีมวิจัยได้พัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อให้ในการเร่งปฏิกิริยาในการทำไบโอดีเซลให้มีประสิทธิภาพ และสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้หลายๆ ครั้ง ซึ่งเป็นหนึ่งในการลดมลพิษที่จะออกสู่สิ่งแวดล้อม ด้วยการลดของเสียตั้งแต่แหล่งกำเนิด โดยใช้คอมพิวเตอร์ในจำลองการเกิดปฏิกิริยาของตัวเร่งชนิดต่างๆ เพื่อดูว่าตัวเร่งปฏิกิริยาตัวใดมีประสิทธิภาพมากที่สุด และมีประสิทธิภาพที่ขนาดเท่าใด
จากนั้นทีมวิจัยได้ผลิตตัวเร่งปฏิกิริยา ซึ่งตัวเร่งปฏิกิริยาที่พัฒนาขึ้นมานี้ มีความพรุนสูงและมีขนาดเล็กกว่าตัวเร่งปฏิกิริยาตัวเดิม ที่นำมาทำเชื้อเพลิงชีวภาพ ทำให้ตัวสารตั้งต้นที่นำมาทำเชื้อเพลิงชีวภาพ เข้าทำปฏิกิริยาได้กับตัวเร่งง่ายขึ้นและเกิดปฏิกิริยาได้เร็วขึ้น เนื่องจากมีตัวเร่งปฏิกิริยามีพื้นผิวให้สารตั้งต้นเข้าไปทำปฏิกิริยาได้เยอะขึ้น
งานวิจัยอีกส่วนของทีมวิจัย คือการพัฒนา “ไบโอไฮโดรออกซิจิเนตดีเซล” หรือ “กรีนไบโอดีเซล” ซึ่งเป็นทางเลือกใหม่ เพื่อเอาชนะข้อจำกัดเรื่องคุณสมบัติของไบโอดีเซล ที่มีความแตกต่างกับน้ำมันดีเซล โดยทีมวิจัยได้ศึกษาการผลิตกรีนไบโอดีเซลจากปาล์มและไขมันไก่ โดยใช้โลหะนิกเกิลโมลิดินัมซัลเฟต (NiMoS2) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในกระบวนการผลิตกรีนไบโอดีเซลผ่านกระบวนการกระบวนการกำจัดออกซิเจนออกมาในรูปของน้ำ (Hydrodeoxygenation)
ทว่าโลหะนิกเกิลโมลิดินัมซัลเฟตเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีกระบวนการเตรียมค่อนข้างยุ่งยาก ราคาแพงและก่อให้เกิดมลพิษ เนื่องจากตัวเร่งปฏิกิริยาตัวนี้มีซัลเฟต (S) ซึ่งเป็นสารมลพิษและโมลิดินัม (Mo) ซึ่งมีราคาแพง เป็นองค์ประกอบ ทางทีมวิจัยจึงได้พัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะนิกเกิล (Ni) และโคบอลต์ (Co) เปรียบเทียบกับตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะทองคำขาว (Pt) และแพลเลเดียม (Pd) ซึ่งเป็นตัวเร่งปฏิกิริยามีความไวสูง เพื่อใช้เร่งปฏิกิริยาในการผลิตกรีนไบโอดีเซลผ่านกระบวนการกำจัดออกซิเจนโดยอาศัยไฮโดรเจน หรือดีโอซีจีเนชัน (Deoxygenation)
“ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะนิกเกิลและโคบอลต์นั้นมีความสามารถเทียบเท่าตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะทองคำขาว และแพลเลเดียม และนอกจากตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะนิกเกิลกับโคบอลต์จะราคาถูกกว่าทองคำขาว และแพลเลเดียมแล้ว ยังทำให้ได้น้ำมันไบโอดีเซลออกมามีประสิทธิภาพเทียบเท่าน้ำมันดีเซลที่ได้จากการกลั่นปิโตรเลียมด้วย” ดร.ขจรศักดิ์กล่าว
นอกจากนี้ทางทีมวิจัยยังได้ศึกษากระบวนการแปรรูปสารตั้งต้นจากชีวมวลอย่างชานอ้อย จุกสับประรด กากชาน้ำมัน เพื่อผลิตเป็นสารเคมีเพิ่มมูลค่า ที่สามารถใช้เป็นแหล่งวัตถุดิบของเชื้อเพลิงชีวภาพหรือสารเติมแต่งเชื้อเพลิง เช่น กระบวนการเปลี่ยนเฮมิเซลลูโลส และน้ำตาลไซโลส ที่ได้จากชีวมวลเป็นกรดออเกนิคอย่าง กรดกรดลีวูลินิค (levulinic) การเปลี่ยนชีวมวลเป็นวัสดุคาร์บอนเพื่อทำเป็นตัวดูดซับ (Activated Carbon)
ดร.ขจรศักดิ์ ยังกล่าวอีกว่า การพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยา สำหรับการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ และกรีนไบโอดีเซลนั้น มีส่วนช่วยในการลดค่าใช้จ่าย ในเรื่องของการนำเข้าน้ำมันดีเซลจากต่างประเทศ โดยเฉพาะในส่วนของอากาศยาน เนื่องจากมีการประเมินว่าจะมีการใช้อากาศยานในการเดินทางมากยิ่งขึ้น และในอนาคตจะมีการลงทุนในส่วนของโรงงานต้นแบบเพื่อผลิตกรีนไบโอดีเซลและเชื้อเพลิงชีวภาพจากตัวเร่งปฏิกิริยาที่พัฒนาขึ้น ซึ่งมีการคาดการว่าโรงงานต้นแบบนี้จะสามารถผลิตได้ 100 ลิตรต่อวัน