การศึกษาปัจจัยที่มีผลต่อกระบวนการทอร์รีแฟคชันของทะลายปาล์มด้วยวิธีพื้นผิวตอบสนอง

Abstract

ทะลายปาล์มเป็นวัสดุเศษเหลือจกอุตสาหกรรมปาล์มน้ำมันที่มีศักยภาพสูงสำหรับใช้เป็นแหล่งพลังงานทดแทนแต่ปัญหาของการนำไปใช้งานคือมีคุณสมบัติทางด้านเชื้อเพลิงต่ำ ซึ่งปัจจัยหลักมาจากการมีปริมาณความขึ้นและสารอินทรีย์ระเหยง่ายสูง ประกอบกับการมีปริมาณคาร์บอนคงตัวที่ต่ำ จึงส่งผลให้ค่าความร้อนของทะลายปาล์มต่ำโดยวิธีการที่มีความเหมาะสมสำหรับปรับปรุงคุณภาพของชีวมวลคือกระบวนการทอร์รี่แฟกชัน ซึ่งเป็นกระบวนการทางเคมีความร้อนที่ใช้อุณหภูมิในช่วง 200 -320 องศาเซลเซียส ภายใต้สภาวะจำกัดอากาศ งานวิจัยชิ้นนี้จึงประยุกต์ใช้การออกแบบการทดลองด้วยวิธีพื้นผิวตอบสนองแบบประสมกลางเพื่อศึกษาอิทธิพลของปัจจัยที่ส่งผลต่อกระบวนการ ทอร์รี่แฟกชัน ได้แก่ อุณหภูมิ (200-320 องศาเซลเซียส) และเวลา (5-50 นาที่) ต่อตัวแปรตอบสนอง ได้แก่ ปริมาณความชื้น (Moisture content, MC) ปริมาณสารอินทรีย์ระเหยง่าย (Volatile matter content, VC) ปริมาณเถ้า (ash content, AC) ปริมาณคาร์บอนคงตัว (Fixed carbon content, FC) และค่าความร้อน (Heating value, HV) โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อปรับปรุงสมบัติทางด้านเชื้อเพลิงของทะลายปาล์ม ซึ่งผลการวิเคราะห์ทางสถิติ พบว่าทั้งปัจจัยของอุณหภูมิ และเวลามีผลอย่างมีนัยสำคัญต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่ได้จากกระบวนการทอร์แฟกชันของทะลายปาล์ม โดยสามารถลดปริมาณความขึ้น และปริมาณสารอินทรีย์ระเหยง่ายได้ร้อยละ 90.22 (มาตรฐานเปียก) และร้อยละ 31.26 (มาตรฐานเปียก) ในขณะที่สามารถเพิ่มปริมาณคาร์บอนคงตัว และค่าความร้อนได้ร้อยละ 1,363.2 (มาตรฐานเปียก) และ ร้อยละ 26.69 (มาตรฐานเปียก) ตามลำดับ ดังนั้นกระบวนการทอร์รีแฟกชันจึงเป็นกระบวนการที่มีประสิทธิภาพในการปรับปรุงสมบัติทางด้านเชื้อเพลิงของทะลายปาล์ม

Palm bunch (PB) is waste biomass from palm oil production and has good potential as a renewable energy resource. However, PB has poor fuel properties. The main problems result from the high moisture and volatile organic content of the material and the low fixed carbon content. These properties contribute to the low calorific values of PB. Nevertheless, techniques exist that improve the fuel quality of biomass and the most suitable is thermochemical treatment by torrefaction, a procedure that is carried out in a temperature range from 200 to 320o C in the absence of oxygen. This research applied response surface methodology (RSM) based on central composite design (CCD) to study the influence of operational factors affecting the torrefaction process. The investigated parameters included temperature (200–320o C) and time (5–50 min) of torrefaction and the response variables were moisture content (MC), volatile organic content (VC), ash content (AC), fixed carbon content (FC) and heating value (HV). By improving these fuel properties, this research aims to enhance the fuel quality of the biomass. The statistical results showed that both temperature and time significantly influenced the qualities of torrefied PB. MC and VC were reduced by 90.22% (wet basis, w.b.) and 31.26% (w.b.), respectively and FC and HV were increased by 1,363.2% (w.b.) and 26.69% (w.b.), respectively. In conclusion, torrefaction has the potential to be an efficient technique for improving the fuel properties of PB.