ไบโอดีเซล (Biodiesel) คืออะไร

ไบโอดีเซล คือ อะไร

        ไบโอดีเซล (Biodiesel) เป็นเชื้อเพลิงที่ได้จากการนำน้ำมันพืช เช่น ปาล์ม ไขมันสัตว์ หรือน้ำมันพืชใช้แล้วมาทำปฏิกิริยาทางเคมีทรานส์เอสเทอริฟิเคชั่นได้เป็นสารเอสเทอร์ ซึ่งมีคุณสมบัติใกล้เคียงกับน้ำมันดีเซล เมื่อนำมาผสมกับน้ำมันดีเซลเกรดที่ใช้กันปัจจุบันในสัดส่วนร้อยละ 5-10 (B5-B10) สามารถนำมาใช้งานในเครื่องยนต์ดีเซลได้เป็นอย่างดี โดยไม่ต้องดัดแปลงเครื่องยนต์

ปฏิกิริยาเคมีที่เกี่ยวข้อง

        ปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชั่น (transesterification) คือ ปฏิกิริยาการเปลี่ยนหมู่ alkyl ใน โมเลกุล Triglyceride โดยการทำปฏิกิริยากับแอลกอฮอล์ให้กลายเป็น mono-alkyl ester ได้แก่สารจำพวก Methyl Ester และ Ethyl Ester

ประเภทของไบโอดีเซล

ไบโอดีเซลที่มีการผลิตอยู่ 3 ประเภทใหญ่ๆ คือ

        1.ไบโอดีเซล (Straight Vegetable Oil)

   เป็นไบโอดีเซลที่ใช้น้ำมันของพืช หรือไขมันจากสัตว์โดยตรง เช่น ใช้น้ำมันมะพร้าว น้ำมันปาล์ม หรือ น้ำมันจากไขสัตว์ เช่น น้ำมันหมู เป็นต้น ป้อนลงไปในเครื่องยนต์ดีเซล โดยไม่ต้องผสมหรือเติมสารเคมีอื่นใด หรือปรับปรุงสมบัติของน้ำมันอีก หากนักเรียนลองสังเกตจะพบว่าน้ำมันพืชมีความหนืดสูงกว่าน้ำมันดีเซล ดังนั้น จะทำให้หัวฉีดน้ำมันในเครื่องยนต์ฉีดน้ำมันให้เป็นฝอยได้ยาก มีผลให้เกิดการสันดาปไม่สมบูรณ์ ทำให้เกิดความยุ่งยาก เมื่อใช้น้ำมันพืชโดยตรงในเครื่องยนต์

        2.ไบโอดีเซลแบบลูกผสม (Veggie / Kero Mix)

   จากปัญหาเรื่องความหนืดของไบโอดีเซลประเภทแรก จึงมีการผสมน้ำมันพืช หรือน้ำมันจากสัตว์กับ “น้ำมันก๊าด” หรือ“น้ำมันดีเซล” เพื่อลดความหนืดของน้ำมันพืชลง เพื่อให้ได้ไบโอดีเซลที่มีคุณสมบัติใกล้เคียงกับ “น้ำมันดีเซล” ให้มากที่สุด เช่น ไบโอดีเซลที่ผสมกับน้ำมันมะพร้าว เรียกว่า โคโคดีเซล (Cocodiesel) น้ำมันที่ได้จากวิธีการดังกล่าวเหมาะกับกรณีจำเป็นต้องการใช้น้ำมันอย่างเร่งด่วน และใช้กับเครื่องยนต์ที่ใช้งานหนัก ตลอดจนใช้งานในภูมิอากาศเขตร้อน โดยที่อัตราส่วนผสมระหว่างน้ำมันก๊าดและน้ำมันพืชขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของพื้นที่ใช้งาน อัตราส่วนผสมของน้ำมันก๊าด : น้ำมันพืชมีตั้งแต่ 10:90 ไปจนถึง 40:60 แต่อัตราส่วนผสมที่เหมาะสมอยู่ที่ 20:80 แต่เนื่องจากปัจจุบันราคาของน้ำมันก๊าดค่อนข้างสูงทำให้ปริมาณของน้ำมันก๊าดน้อยเกินไป ทำให้น้ำมันผสมที่ได้เมื่อนำไปใช้จึงเกิดผลกระทบต่อเครื่องยนต์จากปัญหาการเผาไหม้ไม่สมบูรณ์

        3.ไบโอดีเซลแบบเอสเทอร์

   เป็นน้ำมันไบโอดีเซลที่ได้มาจากปฏิกิริยาเคมีที่เรียกว่า ปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชัน(Transesterification process)เป็นที่ยอมรับในสากล และมีการใช้อย่างทั่วไป ผลิตได้โดยการนำน้ำมันจากพืชหรือสัตว์ ไปทำปฏิกิริยากับแอลกอฮอล์ โดยมีกรดหรือเบสเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา น้ำมันชนิดนี้ใช้อย่างแพร่หลาย เช่น สหพันธรัฐเยอรมัน สหรัฐอเมริกา เป็นเชื้อเพลิงที่มีคุณสมบัติเหมือนกับ “น้ำมันดีเซล” มากที่สุดทำให้ไม่มีปัญหากับเครื่องยนต์ ได้น้ำมันที่มีความคงตัวมากขึ้น สามารถนำไปเติมในเครื่องยนต์ดีเซลได้ทุกชนิด ทั้งเติมโดยตรงและผสมลงในน้ำมันดีเซลในอัตราส่วนต่างๆ เช่น B5 หมายถึงการผสมไบโอดีเซลต่อน้ำมันดีเซลในอัตราส่วน 5:95 หรือ B100 ซึ่งเป็นน้ำมันไบโอดีเซล 100 % เป็นต้น แต่ปัญหาคือ ต้นทุนการผลิตมีราคาแพงกว่าเมื่อเทียบกับไบโอดีเซลแบบอื่นๆ

กระบวนการผลิตไบโอดีเซล

ประเภทของกระบวนการผลิตไบโอดีเซล แบ่งออกเป็น 4 ประเภทด้วยกัน คือ

1. การผลิตไบโอดีเซลแบบกะ (Batch Technology) เป็นการผลิตแบบไม่ต่อเนื่องทำให้ผลิตได้คราวละไม่มาก และผลผลิตมีคุณภาพไม่สม่ำเสมอ แต่มีข้อดีคือ ใช้เงินลงทุนต่ำ
2. แบบต่อเนื่อง - ทรานเอสเทอริฟิเคชั่น (Continuous Trans-Esterification) เป็นกระบวนการผลิตที่ต้องใช้เงินลงทุนสูงกว่าแบบแรก แต่ให้ผลผลิตที่มีคุณภาพดีกว่า และมีกำลังการผลิตสูงกว่า
3. แบบต่อเนื่อง – 2 ขั้นตอน (2 Step Reaction)เป็นกระบวนการที่สามารถใช้ได้กับวัตถุดิบหลายชนิด รวมถึงน้ำมันที่กรดไขมันอิสระสูง โดยการทำปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชั่นในขั้นแรก และผ่านกระบวนการทรานเอสเทอริฟิเคชั่นอีกครั้ง ทำให้ได้ผลผลิตที่มากกว่า 2 ประเภทแรก แต่อย่างไรก็ตามเงินลงทุนก็สูงขึ้นเช่นกัน
4. ไมโครเวฟ เทคโนโลยี (Micro Wave Technology)เป็นกระบวนการผลิตที่สามารถทำปฏิกิริยาได้เร็วขึ้น ด้วยการใช้คลื่นไมโครเวฟ และใช้พื้นที่ในการติดตั้งน้อย อย่างไรก็ตามปัจจุบันยังคงมีเฉพาะ Pilot Plant และใช้เงินลงทุนสูงมาก 

วัตถุดิบที่ใช้ผลิตไบโอดีเซล

• ถั่วลิสง เมล็ดถั่วลิสงมีน้ำมัน 50 – 60 % เนื่องจากพื้นที่เพาะปลูกลดลงอย่างต่อเนื่องปริมาณที่ผลิตได้จึงไม่เพียงพอ กับความต้องการใช้ในประเทศเมล็ดถั่วลิสงมีน้ำมัน 50 – 60 % เนื่องจากพื้นที่เพาะปลูกลดลงอย่าง

  

• ทานตะวัน เป็นพืชที่ปลูกเพื่อใช้เมล็ดในการบริโภค ตลาดมีความต้องการสูงขณะที่ปริมาณการเพาะปลูก ไม่ได้เพิ่มขึ้นจึงไม่เหมาะที่จะนำมาผลิตไบโอดีเซล

• ละหุ่ง เป็นพืชที่ตลาดโลกมีความต้องการใช้งานสูงโดยนำไปใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ อาทิ อุตสาหกรรมยา จึงทำให้ปริมาณไม่เพียงพอ

• ถั่วเหลือง เป็นพืชที่ใช้กินอย่างกว้างขวางในขณะที่ผลผลิตของไทยมีปริมาณลดลงทุกปีจึงไม่พอเพียงต่อความต้องการ

• มะพร้าว เป็นพืชน้ำมันที่สำคัญปลูกได้ในทุกภาคของประเทศ แต่ผลผลิตของมะพร้าว มักนำเนื้อมะพร้าวแห้งมาจำหน่าย หากจะนำน้ำมันมาผลิตไบโอดีเซลรัฐต้องเร่งส่งเสริมให้เกษตรกรปลูกมะพร้าวมากขี้น

• ปาล์ม น้ำมันสำหรับการน้ำมันไปผลิตเป็นไบโอดีเซลนั้น น้ำมันปาล์มเป็นเชื้อเพลิงที่สะอาดสำหรับ เครื่องยนต์ดีเซล สามารถผสมกับน้ำมันดีเซลได้สูงถึง 20% (B20)

• สบู่ดำ จากพืชรั้วสู่พืชน้ำมัน ผลสบู่ดำมีสีเขียว เมื่อสุกจะมีสีเหลืองและดำ ในที่สุด สามารถน้ำมาหนีบและสกัดเป็นน้ำมันสบู่ดำใช้แทนน้ำมันดีเซลในเครื่องจักรกลการเกษตรได้