Details

Agricultural waste biomass, carbon dioxide, and water are used as reactants. Highly concentrated solar energy is provided as an external heat source to drive endothermic gasification reactions to produce carbon-neutral syngas. The syngas produced is used as a chemical building block for producing liquid fuels, such as aircraft jet fuels or other transportation sectors. The carbon dioxide and water from the combustion of the synfuel are then recycled as reactants in thermochemical gasification reactions, demonstrating a closed cycle of carbon neutral process towards net zero emissions 

Objective

เทคโนโลยี Gasification แบบดั้งเดิมนั้นอาศัยความร้อนจากการสันดาปเพื่อทำปฏิกิริยาเคมีเพื่อเปลี่ยนชีวมวลของแข็ง และหรือก๊าซชีวภาพ ให้เป็น Syngas (H2 และ CO) และที่สำคัญ Syngas ถือเป็นตัวกลางพลังงานสำหรับการใช้งานหลายอย่าง เช่น การผลิตเชื้อเพลิง H2 เชื้อเพลิงชีวภาพ และ การผลิตเชื้อเพลิงเหลว [2] อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยี Gasification แบบดั้งเดิมมีข้อบกพร่องที่สำคัญหลายประการ ตัวอย่างเช่น วัตถุดิบชีวมวลจำนวนมากถึง 40% ถูกเผาไหม้ด้วยออกซิเจนในอากาศเพื่อขับเคลื่อนปฏิกิริยา Endothermic Gasification ส่งผลให้ชีวมวลดังกล่าวสูญไปกับการเผาไหม้อย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ [3] แทนที่จะชีวมวลดังกล่าวจะถูกเปลี่ยนเป็น Syngas ทั้งหมด นอกจากนี้ ผลิตภัณฑ์ Syngas ยังปนเปื้อนด้วยผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ (by Product) เช่น CO2, Tars และคาร์บอนที่เป็นของแข็ง [4] ซึ่งทำให้คุณภาพของ Syngas ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ
ในปัจจุบันกระบวนการ Gasification โดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์ (Solar Thermochemical Gasification Process) เป็นเทคโนโลยีใหม่ที่ได้รับความสนใจอย่ายิ่ง กล่าวคือ Solar Gasification ใช้พลังงานแสงอาทิตย์เป็นแหล่งความร้อนภายนอก (External Heat Source) เพื่อขับปฏิกิริยาเคมี ดังนั้นการสันดาปในระบบจะไม่เกิดขึ้น (Absent Oxygen) [5] ในที่นี้ ปฏิกิริยา Gasification เกิดจากการใช้น้ำ (Steam Water) หรือ CO2 เป็น Gasifying Agents ดังนั้น เพลิงชีวมวลทั้งหมด (Biomass Feedstock) จะถูก Convert ไปเป็น Syngas ซึ่งทำให้ Conversion Efficiency ของ Solar Gasification Process จะมีค่ามากกว่า 1 ซึ่งแสดงให้เห็นถึงการจัดเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ (ผ่าน Enthalpy Change of Reaction) ให้อยู่ในรูป Value-Added Chemical Fuels เชื้อเพลิงที่ผลิตได้จาก Solar Gasification Process จะมีคุณภาพสูง เพราะปราศจากการปนเปื้อนของ CO2 และ N2 ซึ่งสามารถนำไปเป็นสารตัวกลางเพื่อผลิต Ethanal หรือ Liquid Biofuel Synthesis จากกระบวนการ Fischer-Tropsch ได้ 
ข้อดีของ Solar Gasification ที่มีข้อได้เปรียบเหนือกว่า Conventional Gasification คือ 1. ประหยัดชีวมวลได้มากกว่าถึง 40% [6] 2. Syngas ที่ผลิตได้มีคุณภาพสูงและสะอาด (ไม่ปนเปื้อนจากผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้) ซึ่งมีความเหมาะสมต่อการทำ Liquid Biofuel [7]  3. ค่าความร้อนของชีวมวลถูกอัพเกรดจากการ Storage ของพลังงานแสงอาทิตย์ซึ่งส่งผลให้มีการจัดเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ให้อยู่ในรูป Chemical Products ซึ่งสะดวกในการเก็บและการขนส่ง [8]  4. เนื่องจาก Syngas ที่ผลิตได้นั้นมีความสะอาด (ไม่มี Unwanted Gases เช่น N2, หรือ Combustion Products) สามารถลดขั้นตอนการแยกก๊าซจากผลิตภัณฑ์ที่ได้ (Downstream Gas Separation) [9]  5. หลีกเลี่ยงการปล่อยมลพิษสู่สิ่งแวดล้อมเพราะใช้พลังงานแสงอาทิตย์เป็นแหล่งความร้อน [10]  6. Solar Gasification Process สามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิสูง          (> 1200 ° C) ส่งผลให้จลนศาสตร์ของปฏิกิริยาเร็วขึ้นและคุณภาพของ Syngas ก็จะสูงขึ้นเช่นกัน [11]
	เพื่อให้ระบบการผลิตเชื้อเพลิงจากกระบวนการ Solar Gasification มีความเสถียรมากยิ่งขึ้น ปัจจุบันมีการคิดค้น solar hybrid gasification และติดตั้งระบบ thermal storage เพื่อแก้ปัญหาความไม่เสถียรของพลังงานแสงอาทิตย์ โดยการป้อน Oxygen เข้าสู่ระบบเพื่อให้เกิดการสันดาปชั่วขณะในช่วงที่ความเข้มแสงอาทิตย์ไม่เพียงพอ ในช่วงที่แสงอาทิตย์มีความร้อนมากเพียงพอ พลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์บางส่วนจะถูกเก็บในถังเก็บความร้อน (thermal storage tank) เพื่อใช่เป็นแหล่งพลังงานความร้อนสำรอง
ด้

Project Members

ตะวันรุ่ง อาจพันธ์

TAWANRUNG ARTPHAN

#นักศึกษา

Member

สุรเกียรติ์ แย้มอำพันธ์

SURAKIAT YEAMAMPHAN

#นักศึกษา

Member

กัญญารัตน์ จิตร์สุวรรณ์

KANYARAT JITSUWAN

#นักศึกษา

Member

ศรีรัตน์ ช่วยบุญ

Srirat CHUAYBOON

#อาจารย์

Advisor

Vote for this Innovation!