การผลิตน้ำมันไบโอดีเซลจากสาหร่ายขนาดเล็ก

บทคัดย่อ

สาหร่ายในอดีตนับว่าเป็นต้นกําเนิดของพลังงานปัจจุบัน และอาจจะเป็นสําหรับอนาคตด้วย เช่นกัน การวิจัยในเรื่องการผลิตสาหร่ายเพื่อผลิตพลังงานชีวภาพ หรือสารประกอบที่มีคุณค่าจึงนับว่ามีประโยชน์กับประเทศไทยเป็นอย่างยิ่ง ทั้งในแง่องค์ความรู้ และการต่อยอดสู่ระดับอุตสาหกรรม ในการวิจัยในครั้งนี้ คณะผู้วิจัยได้ทําการคัดแยกสายพันธุ์สาหร่ายเป็นสายพันธุ์เดี่ยว ได้ทั้งหมด 21 สายพันธุ์ และได้ทําการเลือกสาหร่าย 4 สายพันธุ์ที่เหมาะสม เพื่อมาศึกษาต่อในเชิงลึกต่อได้แก่ Chlorella vulgaris, Chlorococcum humicola,Scenedesmus obliquus และ Chlamydomonas reinhardtii ซึ่งเป็นกลุ่มของสาหร่ายสีเขียวทั้งหมด เนื่องจาก C. vulgaris, C. humicola และ S. obliquus นั้นมีปริมาณน้ำมันที่สูงเลี้ยงง่าย และเจริญเร็ว สําหรับ C. reinhardtii นั้นผลิตน้ำมันไม่สูงมากนัก แต่เป็นสาหร่าย ต้นแบบ และเป็นสาหร่ายที่ถูกนํามาศึกษาเป็นระยะเวลายาวนานพอสมควรแล้ว สามารถนํามาใช้ศึกษาระดับโมเลกุล และยังสามารถทํา genetic transformation ได้ สําหรับสาหร่าย Chlorococcum humicola ภายหลังได้ทําการจําแนกโดยวิธีการทาง Molecular genetic พบว่าสายพันธุ์ที่ถูกต้องคือ Parachlorella kessleri โดยได้ ตั้งชื่อ สายพันธุ์เป็น Parachlorella kessleri MU2101 และพบว่าเป็นสายพันธุ์ที่ให้มวลชีวภาพ และน้ำมันสูงสุดโดยพบว่าสาหร่าย P. kessleri มีอัตราการเจริญเติบโตจําเพาะต่อวันอยู่ในช่วง 1.3-1.5 ต่อวันจากการเหนี่ยวนําทําให้เกิดการกลายพันธุ์ แล้วทําการคัดกรองหาสาหร่าย P. kessleri ที่บกพร่องในการสะสมแป้ง พบว่าสาหร่ายสายพันธุ์กลายทั้ง 4 สายพันธุ์คือ มีปริมาณไขมันต่อน้ำหนักแห้งสูงกว่าสาหร่ายพันธุ์แท้อย่างมีนัยสําคัญ (ที่ p< 0.01) และเมื่อนําไขมันที่สกัดได้มาแยกเพื่อวิเคราะห์ปริมาณ TAG ก็พบปริมาณ TAG ที่สูงขึ้นเช่นเดียวกัน เพื่อที่จะยืนยันสมมติฐานที่ว่า ความบกพร่องในการสังเคราะห์แป้งส่ผลให้สาหร่ายสะสมไขมัน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง TAG มากยิ่งขึ้น จากการเพาะเลี้ยงสาหร่าย P. kessleri ในระบบบ่อเป็นปริมาตร 110 ลิตร พบว่า สาหร่ายมีการเจริญสูงสุดเมื่อเลี้ยงภายใต้สภาวะที่ค่อนข้างเป็นกรดคือที่ค่า pH เท่ากับ 5 และสาหร่ายจะมีอัตราการเจริญภายใต้ความเข้มแสง 7,500 ลักซ์ คือมีอัตราการเจริญเติบโตจําเพาะต่อวันอยู่ที่ 0.9 ต่อวัน ปริมาณชีวมวลของสาหร่ายมีค่าสูงสุดเท่ากับ 0.3 กรัมต่อลิตรในเวลา 15 วัน ส่วนปริมาณน้ำมันเฉลี่ยที่ความเข้มแสง 7,500 ลักซ์ คือ 37 เปอร์เซ็นต์ การศึกษาเพื่อพัฒนาการเก็บเกี่ยวสาหร่าย พบว่าการเก็บเกี่ยวสาหร่ายขนาดเล็กโดยใช้วิธีการตกตะกอนเซลล์สาหร่าย (Flocculation) นั้น สามารถใช้สารส้ม (alum) เป็นตัวช่วยตกตะกอนได้ดีเช่นเดียวกับไคโตซาน แต่สารส้มมีราคาถูกกว่ามาก พบว่าอัตราการเจริญของสาหร่ายสายพันธุ์ P. kessleri ที่เลี้ยงแบบ Mixotrophic ในสูตรอาหารมีไนโตรเจนปกติ (N) ให้ปริมาณมวลชีวภาพสูงสุด เมื่อเทียบกับ Heterotrophic และ Phototrophic แต่ผลการวิเคราะห์ปริมาณแป้งต่อน้ำหนักแห้ง พบว่าสาหร่ายที่เลี้ยงในสภาวะขาดแคลนไนโตรเจนสะสมแป้งได้มากกว่าสาหร่ายที่เลี้ยงในอาหารสูตรที่มีปริมาณไนโตรเจนปกติภายใต้สภาวะการ เลี้ยงแบบ Mixotrophic

คำสำคัญ