การผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพจากแอกทิเวตเทดสลัดจ์ด้วยกระบวนการเคมีความร้อน

Abstract

แอกทิเวตเทดสลัดจ์เป็นกากตะกอนที่มาจากระบบบำบัดน้ำเสีย ซึ่งมีแนวโน้มเพิ่มมากขึ้นทุกปี ก่อให้เกิดปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมและปัญหาในการจัดการกับการกากตะกอนเหล่านี้ ดังนั้นจึงนำกระบวนการไพโรไลซิสมาใช้กับกากตะกอนเหล่านี้ กระบวนการนี้เป็นการเปลี่ยนแปลงทางเคมีความร้อน จะได้ผลิตภัณฑ์ที่เป็นแก๊ส น้ำมันและถ่านชาร์ ซึ่งสามารถนำมาใช้ผลิตเชื้อเพลิงต่อไปได้ การศึกษาทางจลนพลศาสตร์ของกระบวนการไพโรไลซิสของกากตะกอน ด้วยเครื่องวิเคราะห์ทางความร้อน ในบรรยากาศของไนโตรเจนที่อัตราให้ความร้อน 5, 10, 20 และ 50 องศาเคลวินต่อนาที อุณหภูมิการไพโรไลส์อยู่ในช่วง 523-688 เคลวิน โดยใช้กากตะกอนจากโรงบำบัดน้ำเสีย 4 แหล่งคือ โรงฟอกย้อม โรงบำบัดส่วนกลาง เคหะชุมชนห้วยขวาง และโรงโอเลฟิน จากการทดลองพบว่า กากตะกอนเหล่านี้มีค่าความร้อนสูงระหว่าง 1600-5600 แคลอรีต่อกรัม และปริมาณสารระเหยระหว่างร้อยละ 31-60 เหมาะสำหรับใช้เป็นแหล่งพลังงาน และจากกราฟที่แสดงร้อยละน้ำหนักที่หายไป เนื่องจากอัตราให้ความร้อนมีแนวโน้มคล้ายกันคือ ที่อัตราให้ความร้อนสูงมีอัตราการเปลี่ยนแปลงน้ำหนักต่ำกว่า แต่อุณหภูมิการไพโรไลส์จะสูงขึ้น จากการศึกษาทางจลนพลศาสตร์โดยใช้กฎของ Arrhenius และแบบจำลอง DEAM สามารถหาค่าพลังงานกระตุ้น และพรี-เอกโพเนนเชียลแฟกเตอร์ได้พบว่า จากแบบจำลอง DEAM เมื่อค่าอัตราการเปลี่ยนแปลงน้ำหนักเปลี่ยนไป ค่าพลังงานกระตุ้นเปลี่ยนไปด้วยอยู่ระหว่าง 30-650 กิโลจูลต่อโมล แสดงให้เห็นว่า ปฏิกิริยาไพโรไลซิสประกอบด้วยปฏิกิริยาหลายปฏิกิริยาที่ต่างกันด้วย และจากค่าตัวแปรทางจลนพลศาสตร์ที่ได้ ทำให้ทราบสมการอัตราเร็วของปฏิกิริยาและกลไกของปฏิกิริยา เพื่อนำไปใช้ในการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์เคมีต่อไป