รายละเอียด

ชีวมวลเหลือทิ้งทางการเกษตร ( Agricultural Waste Biomass) คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) และ น้ำ (H2O) ถูกใช้เป็นสารตั้งต้น แสงอาทิตย์ความเข้มข้นสูงถูกใช้เป็นแหล่งความร้อนในการขับปฏิกิริยาเคมีเชิงความร้อน (Endothermic Reactions) เพื่อผลิตเชื้อเพลิงสังเคราะห์ เชื้อเพลิงที่ผลิตได้ถูกนำไปใช้เป็นสารตั้งต้นในการผลิตเชื้อเพลิงเหลวสำหรับอากาศยาน (Jet Fuels) หรือสำหรับภาคขนส่งอื่นๆ จากนั้นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำจากการสันดาปของเชื้อเพลิงถูกนำกลับมาใช้เป็นสารตั้งต้นในการปฏิกิริยาเคมีเชิงความร้อนและวนเป็นวัฏจักร (Closed-Cycle) ทำให้เชื้อเพลิงที่ผลิตได้มีความเป็นกลางทางคาร์บอน (Carbon Neutral) และมีการปลดปล่อยคาร์บอนสุทธิเป็นศูนย์ (Net Zero CO   Emission)

วัตถุประสงค์

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

ผู้จัดทำ

ตะวันรุ่ง อาจพันธ์

TAWANRUNG ARTPHAN

#นักศึกษา

สมาชิก

สุรเกียรติ์ แย้มอำพันธ์

SURAKIAT YEAMAMPHAN

#นักศึกษา

สมาชิก

กัญญารัตน์ จิตร์สุวรรณ์

KANYARAT JITSUWAN

#นักศึกษา

สมาชิก

ศรีรัตน์ ช่วยบุญ

Srirat CHUAYBOON

#อาจารย์

อาจารย์ที่ปรึกษา

โหวตนวัตกรรมนี้