การใช้ขยะน้ำมันปาล์มในบ่อน้ำเสียเพื่อผลิตไบโอดีเซลชุมชน

Abstract

บทคัดย่อ       การผลิตไบโอดีเซลโดยกระบวนการใช้ด่างเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเพียงขั้นตอนเดียวไม่สามารถผลิตไบโอดีเซลจากขยะน้ำมันปาล์ม จากบ่อบำบัดน้ำเสียของโรงงานสกัดน้ำมันปาล์มดิบที่มีปริมาณกรดไขมันอิสระเป็นส่วนประกอบอยู่สูงได้ เพราะกรดไขมันอิสระทำให้เกิด สบู่ซึ่งไปขัดขวางการแยกชั้นของไบโอดีเซลและกลีเซอรีน ดังนั้น กระบวนการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาแบบสองขั้นตอนจึงเป็นวิธีที่เหมาะสม สำหรับการผลิตไบโอดีเซลจากขยะน้ำมันปาล์ม โดยขั้นตอนแรกคือขั้นตอนเอสเทอริฟิเคชันใช้กรดเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อลดกรดไขมัน อิสระในขยะน้ำมันปาล์มให้ลดต่ำกว่า 2 เปอร์เซ็นต์ ส่วนขั้นตอนที่สองคือขั้นตอนทรานส์เอสเทอริฟิเคชันใช้ด่างเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อ เปลี่ยนไตรกลีเซอไรด์ในขยะน้ำมันปาล์มให้เป็นโมโน-เอสเทอร์หรือไบโอดีเซล งานวิจัยนี้มีจุดประสงค์เพื่อพัฒนาวิธีการผลิตไบโอดีเซล แบบสองขั้นตอนจากขยะน้ำมันปาล์มในบ่อบำบัดน้ำเสียของโรงงานสกัดน้ำมันปาล์มดิบโดยการใช้สถิติRSM (Response surface methodology) ในการศึกษาและออกแบบการทดลอง สำหรับการศึกษาสภาวะที่เหมาะสมของปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชันสำหรับลดกรด ไขมันอิสระในขยะน้ำมันปาล์มให้ลดต่ำกว่า 2 เปอร์เซ็นต์ ได้ทำการศึกษา 3 ตัวแปรคือ อัตราส่วนของเมทานอลต่อกรดไขมันอิสระของขยะ น้ำมันปาล์ม, ปริมาณของกรดตัวเร่งปฏิกิริยา (ซัลฟุริก) และระยะเวลาในการทำปฏิกิริยา โดยศึกษาทั้งหมด 20 การทดลอง ส่วนการศึกษา หาสภาวะที่เหมาะสมของปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชันเพื่อเปลี่ยนไตรกลีเซอไรด์ให้เป็น fatty acid methyl ester (FAME) หรือ ไบโอดีเซล ศึกษา 3 ตัวแปรคือ อัตราส่วนของเมทานอลต่อน้ำมันของขยะน้ำมันปาล์ม (ขยะน้ำมันปาล์มที่มีความเป็นกรดต่ำได้จาก ขั้นตอนการทำปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชัน), ปริมาณของด่างตัวเร่งปฏิกิริยา (โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์) และระยะเวลาในการทำปฏิกิริยา ทั้งหมด 20 การทดลอง ผลการศึกษาพบว่าขยะน้ำมันปาล์มมีปริมาณกรดไขมันอิสระสูงถึง 65.09 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก มีน้ำหนักโมเลกุล เฉลี่ยของกรดไขมันเท่ากับ 271 กรัมต่อโมล น้ำหนักโมเลกุลเฉลี่ยของขยะน้ำมันปาล์มเท่ากับ 885 กรัมต่อโมล ซึ่งพบกรดปาลมิริกสูงที่สุด สภาวะที่เหมาะสมของปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชันและทรานส์เอสเทอริฟิเคชันถูกศึกษาโดยใช้สถิติ RSM และคุณสมบัติของไบโอดีเซลจาก ขยะน้ำมันปาล์มที่ผลิตได้ในสภาวะที่เหมาะสมภายใต้กระบวนการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาสองขั้นตอนถูกศึกษาตามมาตรฐาน ASTM ABSTRACT        Waste palm oil (WPO) from wastewater treatment pond of palm oil mill plant has high free fatty acid (FFA) content which is not converted to biodiesel by one step (the alkaline catalyzed process). The FFA produces soap that prevents the separation of biodiesel from glycerin fraction. So, via two-step catalyzed processes are suitable for biodiesel production from WPO. The first step is esterification step that uses acid catalyze to reduce FFA in the WPO to less than 2%. The second step is transesterification step that uses alkaline catalyze to change the triglycerides that remained in WPO to mono-ester or biodiesel. The objective of this research was to develop a two-step technique of biodiesel production from WPO in wastewater treatment pond of palm oil mill plant by using the response surface methodology (RSM). The RSM was applied for investigating the experimental design. These were 20 experiments involving the three investigated variables of methanol to free fatty acids of WPO ratio, amount of sulfuric acid catalyst and reaction time that were studied on esterification to optimize the condition for decreasing FFA in WPO to less than 2%wt. The transesterifications were 20 experiments involving the three investigated variables of methanol to oil of WPO ratio (the WPO with low acid value from the esterification step), amount of potassium hydroxide catalyst and reaction time that were studied on transesterification to optimize the condition for converting triglycerides to fatty acid methyl ester (FAME) or biodiesel. The results showed the WPO containing 65.09%wt of high FFA and the average molecular weight of fatty acid and WPO are 271 g mol-1 and 885 g mol-1 with the highest palmitic acid content. The optimum conditions for the esterification and transesterification were investigated by using RSM. Waste palm oil biodiesel with optimized condition in two-step catalyzed process is further investigating the properties followed ASTM standard.