การพัฒนากระบวนการย่อยชีวมวลลิกโนเซลลูโลสเพื่อผลิตไฮโดรเจนด้วยกระบวนการหมัก
ชื่อผู้แต่งข้างต้นเป็นข้อความจากระเบียนผลงาน ไม่ได้ผูกกับรหัสนักวิจัย จึงกดดูผลงานอื่นของบุคคลนี้ไม่ได้ — ในคลังนี้ 142,080 ผลงาน (63.6% ของทั้งหมด) มีชื่อผู้แต่งที่เชื่อมกับหน้าผู้แต่งได้ และ 60,298 ผลงาน (27.0%) มีผู้แต่งที่ผูกกับรหัสนักวิจัยจริง ส่วนอีก 81,382 ผลงานไม่มีข้อมูลผู้แต่งเลย (มีชื่อผู้แต่งเป็นข้อความอยู่ 142,009 ผลงาน = 63.5%)
บทคัดย่อ
ไฮโดรเจนเป็นแหล่งพลังงานหนึ่งที่ถูกกำหนดในแผนยุทธศาสตร์ของกระทรวงพลังงาน ในการนำมาประยุกต์ใช้เป็นพลังงานทดแทน เนื่องจากไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงสะอาด ไม่ก่อให้เกิดก๊าซเรือนกระจก เช่น คาร์บอนไดออกไซด์และมีเทนหลังจากการเผาไหม้ โดยผลิตผลที่ได้จากการเผาไหม้ คือ น้ำและออกซิเจน เท่านั้น ทำให้ไม่ก่อให้เกิดปัญหาด้านสิ่งแวดล้อม ไฮโดรเจนสามารถผลิตได้จากสารอินทรีย์หลากหลายชนิดโดยผ่านกระบวนการหมักด้วยจุลินทรีย์ เพื่อเป็นการลดต้นทุนการผลิตงานวิจัยนี้จึงมุ่งเน้นศึกษาการนำเศษวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรมาเป็นวัตถุดิบตั้งต้นในการผลิตไฮโดรเจน ซังข้าวโพด ถูกเลือกนำมาศึกษาการผลิตไฮโดรเจน เนื่องจากเป็นวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรที่มีปริมาณมากและเกษตรนิยมกำจัดด้วยวิธีการเผาทิ้งในที่โล่ง ซึ่งเป็นต้นเหตุของปัญหาหมอกควันขึ้นในเขตพื้นที่ภาคเหนือ ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงนำซังข้าวโพดเหลือทิ้งมาผลิตเป็นพลังงานในรูปไฮโดรเจน โดยขั้นแรกได้ทำการศึกษากระบวนการปรับสภาพวัตถุดิบด้วยวิธีการต่างๆ เพื่อทำลายโครงสร้างลิกโนเซลลูโลสให้ง่ายต่อการย่อยสลายในกระบวนการหมัก โดยพบว่าวิธีการที่เหมาะสมในการปรับสภาพวัตถุดิบคือ การใช้โพแทสเซียมไฮ-ดรอกไซด์ (KOH) ความเข้มข้ม 5% (โดยน้ำหนักต่อปริมาตร) ให้ความร้อนที่อุณหภูมิ 60๐C เป็นเวลา 1 ชั่วโมง จากนั้นซังข้าวโพดที่ผ่านการปรับสภาพจะถูกนำมาทดสอบประสิทธิภาพการย่อยเซลลูโลสและเฮมิเซลลูโลส โดยเชื้อจุลินทรีย์ที่คัดแยกได้เทียบกับการใช้กรดและเอนไซม์เซลลูเลส จากการทดลองพบว่า การย่อยซังข้าวโพดด้วยเชื้อจุลินทรีย์ที่คัดแยกได้ให้ประสิทธิภาพค่อนข้างต่ำเมื่อเทียบกับการย่อยด้วยกรดหรือเอนไซม์เซลลูเลส โดยสภาวะที่เหมาะสมในการย่อยซังข้าวโพด คือ การใช้เอนไซม์เซลลูเลส ปริมาณ 20 FPU/g อัตราส่วนของแข็งต่อสารละลายที่ 1:10 บ่มที่อุณหภูมิ 50๐C เป็นเวลา 48 ชั่วโมง สามารถผลิตน้ำตาลรีดิวส์ได้สูงสุด 73 กรัมต่อลิตร น้ำตาลรีดิวส์ที่ผลิตได้จะถูกนำไปใช้เป็นสารตั้งต้นในกระบวนการหมักไฮโดรเจนแบบไม่ใช้แสง โดยศึกษาปัจจัยที่มีผลต่อการผลิตไฮโดรเจน คือ ความเข้มข้นน้ำตาล ค่าพีเอช และระยะเวลาการหมัก ออกแบบการทดลองตามทฤษฎี Full Factorial Design จากผลการทดลองพบว่า ปัจจัยที่มีผลต่อการผลิตก๊าซไฮโดรเจนอย่างมีนัยสำคัญ คือ เทอมของผลกระทบหลัก ได้แก่ ความเข้มข้นน้ำตาล พีเอช และระยะเวลาการหมัก ส่วนเทอมของผลกระทบร่วม ได้แก่ ความเข้มข้นน้ำตาลกับพีเอช และความเข้มข้นน้ำตาลกับระยะเวลาการหมัก โดยสภาวะที่เหมาะสมในการหมักไฮโดรเจนจากซังข้าวโพด คือ ความเข้มข้นน้ำตาลเริ่มต้นที่ 22.5 กรัมต่อลิตร พีเอช 6 ระยะเวลาในการหมัก 6 วัน สามารถผลิตก๊าซไฮโดรเจนได้สูงสุดคือ 81.98 ml-H2/g-RS