การวิจัยและพัฒนาเพื่อแปรรูปวัสดุเหลือทิ้งเป็นพลังงานแบบบูรณาการ เทศบาลเมืองเขารูปช้าง จังหวัดสงขลา

บทคัดย่อ

การจัดการขยะและวัสดุเหลือทิ้งชุมชนเทศบาลเมืองเขารูปช้าง ภายใต้แผนงานวิจัยบูรณาการ : การจัดการวัสดุเหลือทิ้งในชุมชนแบบมีส่วนร่วมเพื่อการพัฒนาอย่างยั่งยืน: ชุมชนต้นแบบ เทศบาลเมืองเขารูปช้าง จังหวัดสงขลา การสร้างรูปแบการเรียนรู้ตามชุดโครงการวิจัย: การวิจัยและพัฒนาเพื่อแปรรูปวัสดุเหลือทิ้งเป็นพลังงานแบบบูรณาการ เทศบาลเมืองเขารูปช้าง จังหวัดสงขลา มีการวิจัยและพัฒนาตามโมเดลเศรษฐกิจ BCG เพื่อเพิ่มศักยภาพการจัดการขยะและวัสดุเหลือทิ้งชุมชนต้นแบบอย่างยั่งยืน ประกอบด้วยโครงการวิจัยย่อย 1) การพัฒนารูปแบบการจัดการวัสดุเหลือทิ้งแบบมีส?วนร่วมโดยใช?เทคโนโลยี RDF เทศบาลเมืองเขารูปช้าง จังหวัดสงขลา 2) รูปแบบการจัดการวัสดุเหลือทิ้งโดยใช?เทคโนโลยีปุ๋ยชีวภาพแบบมีส?วนร่วม เทศบาลเมืองเขารูปช้าง จังหวัดสงขลา 3) ผงคาร?บอนจากขยะพลาสติกในชุมชนเทศบาลเมืองเขารูปช้าง จังหวัดสงขลา 4) การสังเคราะห์ไบโอดีเซลจากน้ำมันในน้ำเสียชุมชนเทศบาลเมืองเขารูปช้าง จังหวัดสงขลา และ 5) การศึกษาและพัฒนาเตาจรวดและการบูรณาการใช?งานชุมชนต้นแบบ เทศบาลเมืองเขารูปช้าง จังหวัดสงขลา ซึ่งการวิจัยและพัฒนานี้เป็นตามวัตถุประสงค์หลักของชุดโครงการวิจัยเพื่อ 1) เพื่อพัฒนาเทคโนโลยี RDF เป็นพลังงานความร้อนโดยใช?วัสดุเหลือทิ้งและขยะมูลฝอยชุมชนเขารูปช้าง และการถ่ายทอดเทคโนโลยี RDF ในการแปรรูปผลิตภัณฑ์สมุนไพรในชุมชน 2) เพื่อประยุกต?ใช?วัสดุเหลือทิ้งและวัชพืชมาใช?ในกระบวนการพัฒนาและเพิ่มประสิทธิภาพปุ๋ยชีวภาพด้วยเทคโนโลยีที่เหมาะสมในการสร้างความยั่งยืนด้านเกษตรอินทรีย์ 3) เพื่อพัฒนากระบวนการผลิตผงคาร?บอนจากขยะพลาสติกในชุมชนโดยใช?เทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพสูง 4) เพื่อศึกษากระบวนการสังเคราะห์ไบโอดีเซลจากน้ำมันหรือไขมันในน้ำเสียที่อยู่ในรูปของเหลวหรือของแข็งหรือน้ำมันพืชที่ใช?แล้วในชุมชน และ 5) พัฒนาและศึกษาสมรรถนะเตาจรวดและการบูรณาการเตาจรวดสู่การใช?ประโยชน์ในชุมชนเทศบาลเมืองเขารูปช้างแบบมีส่วนร่วมอย่างยั่งยืน ซึ่งผลการวิจัยและพัฒนาตามโครงการวิจัยย่อย 1) พบว่า เทศบาลเมืองเขารูปช้าง มีเนื้อที่ทั้งหมด 27.49 ตารางกิโลเมตร ชุมชนสร้างปริมาณขยะมูลฝอยประมาณ 40 ตันต่อวัน ประกอบด้วย เป็นพลาสติกที่ใช้ประโยชน์ได้ 25% พลาสติกที่ใช้ประโยชน์ไม่ได้ 5% ประเภทผ้า 4% กระดาษ 8% ชีวมวล 13% ได้แก่ เศษไม้ กิ่งไม้ และใบไม้ ชานอ้อย เศษวัสดุจากมะพร้าว และกล้วย ขยะอินทรีย์ 35% ขยะประเภทแก้ว และขยะอื่น ๆ 10% ซึ่งต้องเสียค่าใช้จ่ายในการบริหารจัดการขยะของเทศบาลเมืองเขารูปช้าง คิดเป็นเงินทั้งสิ้นประมาณ 13.5 ล้านบาทต่อปี ซึ่งพบว่ามีขยะประมาณ 10% ที่พัฒนาเป็น RDF-5 ที่ใช้เทคโนโลยีการผลิต RDF ซึ่งนำไปใช้แปรรูปสมุนไพรได้ประมาณ 5% มลพิษฝุ่น PM2.5 PM10 และ CO มีต่ำกว่าค่ามาตรฐานประมาณ 15 เท่า ซึ่ง RDF-5 ที่มีความชื้นไม่เกิน 10% จึงมีศักยภาพเชิงความร้อนในการแปรรูปสมุนไพรชุมชนได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยใช้เตาชีวมวลประหยัดพลังงาน และสามารถใช้เป็นแท่งเชื้อเพลิงในระบบผลิตไบโอดีเซลจากน้ำมันกรดไขมันอิสระต่ำโดยใช้ความร้อนจากเตาชีวมวล (โครงการวิจัยย่อย 4) กรณีผลวิจัยตามโครงการวิจัยย่อย 2) พบว่า การจัดการขยะและวัสดุเหลือทิ้งโดยใช้วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และนวัตกรรม เกิดการเพิ่มศักยภาพการใช้ประโยชน์ขยะอินทรีย์ ในกระบวนการผลิตปุ๋ยหมักแบบแห้ง และแบบน้ำ จำนวน 5 สูตร เป็นการประยุกต์ใช้การผลิตปุ๋ยโดยใช้นวัตกรรมอย่างง่าย และนวัตกรรมเครื่องผลิตปุ๋ย ปริมาณขยะอินทรีย์ลดลง ประมาณ 30% สร้างเครือข่ายการเรียนรู้ชุมชนต้นแบบการแก้ปัญหาสิ่งแวดล้อม 5 หมู่บ้าน เกิดกลุ่มหรือชมรมต่าง ๆ ได้แก่ กลุ่มรักษ์สิ่งแวดล้อม กลุ่มปลูกผักอินทรีย์ กลุ่มพอเพียงและเพียงพอ กลุ่มปุ๋ยชีวภาพผักปลอดภัย และบ้านฟาร์มสุข จึงนำไปสู่แหล่งเรียนรู้การคัดแยกขยะชุมชนเมืองเขารูปช้าง และการสร้างเครือข่ายเกษตรอินทรีย์ที่ยั่งยืน ขับเคลื่อนกิจกรรมการมีส่วนร่วมของทุกภาคส่วนในการแก้ปัญหาขยะชุมชนที่ยั่งยืน ทำให้เกิด นวัตกรเยาวชน เพื่อขับเคลื่อนการจัดการขยะชุมชนแบบขยะกินได้และใช้ประโยชน์ขยะอย่างยั่งยืน ขณะที่ผลวิจัยตามโครงการวิจัยย่อย 3) พบว่า การผลิตผงคาร?บอนจากขยะพลาสติกชุมชนเมืองเขารูปช้างโดยใช้เครื่องผลิตผงคาร?บอนที่ออกแบบและพัฒนาขึ้น ผลผลิตจากการออกแบบการผลิตผงคาร์บอนจากขยะพลาสติก ออกแบบชุดให้ความร้อนทนอุณหภูมิสูงสุด 600 องศาเซลเซียส การทดลองผลิตผงคาร์บอนด้วยที่อุณหภูมิ 400 องศาเซลเซียส ขยะพลาสติก น้ำหนัก 4.4 5.9 และ 7.4 กิโลกรัม ผลการวิจัยพบว่า ขยะพลาสติกน้ำหนัก 4.4 กิโลกรัม มี อัตราการผลิตผงคาร์บอนที่สูงกว่า และค่าความบริสุทธิ์ของคาร์บอน เฉลี่ยเท่ากับ 86.158 เปอร์เซ็นต์ ส่วนผลวิจัยตามโครงการวิจัยย่อย 4) พบว่า กระบวนการสังเคราะห์ไบโอดีเซลจากของเสียในชุมชนเทศบาลเมืองเขารูปช้าง โดยใช้กระบวนการอัตราส่วนโดยโมลของเมทานอลต่อน้ำมัน (3:1-15:1) ปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยา (1-5 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก) ระยะเวลาในการทำปฏิกิริยา (30-120 นาที) และอุณหภูมิในการทำปฏิกิริยา (50-70 ?C) ได้เงื่อนไขที่เหมาะสมสำหรับการผลิตไบโอดีเซลจากของเสียหรือน้ำมันเหลือทิ้ง จากการทดลองในห้องปฏิบัติการโดยใช้วิธีพื้นผิวตอบสนอง (Response surface) และออกแบบการทดลองด้วยวิธี Central Composite Design พบว่า เงื่อนไขที่เหมาะสมสำหรับการสังเคราะห์ไบโอดีเซลที่อัตราส่วนโดยโมลของเมทานอลกับโมลน้ำมันพืชใช้แล้ว เท่ากับ 7.73:1 ปริมาณโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ เท่ากับ 3.97 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก ที่อุณหภูมิ 55 องศาเซลเซียส และเวลาในการทำปฏิกิริยาทรานเอสเทอริฟิเคชันเท่ากับ 60.54 และนำข้อมูลมาออกแบบและพัฒนาระบบผลิตไบโอดีเซลจากน้ำมันกรดไขมันอิสระต่ำโดยใช้ความร้อนจากเตาชีวมวล ซึ่งทำงานเชื่อมโยงกับระบบกวนผสมสารเคมีด้วยใบกวน (Agitator) ซึ่งเป็นรูปแบบการใช้พลังงานความร้อนระหว่างการทำปฏิกิริยาจากระบบของเตาชีวมวลประหยัดพลังงานที่พัฒนาจากโครงการวิจัยย่อย 1) เป็นการพัฒนาขึ้นเพื่อทดสอบเทคโนโลยี RDF และแปรรูปสมุนไพรชุมชน ช่วยประหยัดต้นทุนในการผลิตไบโอดีเซล และการลดขยะในชุมชนอย่างยั่งยืน และผลวิจัยตามโครงการวิจัยย่อย 5) พบว่า เตาจรวดทรง L มีสมรรถนะที่ดีกว่าทรง V และ ทรง J จากนั้นนำเตาจรวดทรง L มาพัฒนาโดยการเปิดช่องป้อนเชื้อเพลิง และทำการเปรียบเทียบระหว่างการเปิดช่องป้อนเชื้อเพลิงเพียงอย่างเดียว และการสร้างช่องอุ่นอากาศและลดขนาดปล่องไฟ โดยพบว่าเตาจรวดทรง L ที่เปิดช่องป้อนเชื้อเพลิง สร้างช่องอุ่นอากาศและลดขนาดปล่องไฟ มีความสะดวกต่อการเติมเชื้อเพลิง และมีค่าสมรรถนะที่ดีกว่าโดยมีค่าประสิทธิภาพเชิงความร้อน () อัตราการสิ้นเปลืองพลังงานจำเพาะ (SEC) ค่าใช้จ่ายพลังงานจำเพาะ (SCC) อัตราการเผาไหม้ (BR) กำลังไฟ (P) เวลาในการต้มน้ำเดือด เท่ากับ 13.02 % 21.61 MJ/kg 1.12 Baht/kg 60.74 g/min 15.66 kW และ 13 min ตามลำดับ ในส่วนผลการบูรณาการพบว่า ความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์เตาจรวด เป็นเตาที่เหมาะสำหรับการใช้งานประเภทประกอบธุรกิจการทำขนมพื้นบ้าน จะคุ้มทุนอยู่ที่ประมาณ 2 เดือน ดังนั้น การส่งเสริมการใช้วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และนวัตกรรม จากโครงการวิจัยและพัฒนาเพื่อแปรรูปวัสดุเหลือทิ้งเป็นพลังงานแบบบูรณาการ เทศบาลเมืองเขารูปช้าง มีเป้าหมายเพื่อออกแบบและพัฒนารูปแบบการจัดการวัสดุเหลือทิ้งเป็นพลังงานแบบบูรณาการและถ่ายทอดเทคโนโลยีการแก้ปัญหาวัสดุเหลือทิ้งแบบมีส่วนร่วม เพื่อสร้างการเรียนรู้และการตระหนักรู้ในการแก้ปัญหาวัสดุเหลือทิ้งแบบบูรณาการสู่ชุมชนต้นแบบที่ยั่งยืน ตามแผนการขับเคลื่อน SDGs ของประเทศไทย สู่เป้าหมายการพัฒนาที่ยั่งยืน

คำสำคัญ