มข.สุดเจ๋ง ผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพจากสาหร่ายขนาดเล็ก "ไฮเทน" ที่เหนือกว่า "มีเทน" เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
ความหวังชีวมวลใหม่เพื่อการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ! มข.วิจัยชีวมวลสาหร่ายขนาดเล็กเพื่อการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ “ไฮเทน” ประสิทธิภาพเหนือกว่า "มีเทน" มหาวิทยาลัยขอนแก่น วิจัยการใช้ชีวมวลสาหร่ายขนาดเล็ก สู่การผลิตไฮเทนที่มีประสิทธิภาพการเผาไหม้สูงกว่ามีเทน พลังงานสะอาดเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม หวังเป็นชีวมวลใหม่ของประเทศป้อนอุตสาหกรรมพลังงานทดแทน
เมื่อเวลา 11.00 น. วันที่ 4 ธ.ค.2563 ที่สำนักงานอธิการบดี มหาวิทยาลัยขอนแก่น คณะนักวิจัย มหาวิทยาลัยขอนแก่น นำโดย ศ.ดร. อลิศรา เรืองแสง นักวิจัยดีเด่นแห่งชาติ สาขาเกษตรศาสตร์และชีววิทยา เมธีวิจัยอาวุโส สกว. นักวิจัยเกียรติคุณสารสิน และทีมนักวิจัย ได้แก่ ผศ.ดร. อภิลักษณ์ สลักคำ ผศ.ดร. เพ็ญศรี ปลั่งกลาง ดร.สิริพร ลุนพรม อาจารย์ประจำสาขาวิชาเทคโนโลยีชีวภาพ คณะเทคโนโลยี และ นส.อรวรรณ พันดวง นักศึกษาปริญญาเอก สาขาวิชาเทคโนโลยีชีวภาพ คณะเทคโนโลยี เผยงานวิจัยที่ใช้ชีวมวลสาหร่ายขนาดเล็กไปใช้ผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ ได้แก่ ไฮโดรเจน มีเทน และไฮเทนซึ่งเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพที่ผสมระหว่างไฮโดรเจนและมีเทน จัดเป็นพลังงานสะอาดที่มีประสิทธิภาพการเผาไหม้สูง โดยสาหร่ายขนาดเล็กดังกล่าวนี้สามารถเจริญเติบโตได้รวดเร็ว เก็บเกี่ยวชีวมวลได้ตลอดทั้งปี อีกทั้งยังสามารถเพาะเลี้ยงได้ง่ายในธรรมชาติ ใช้พื้นที่น้อย โดยคณะนักวิจัยได้ทำการพัฒนาและวิจัยกระบวนการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพจากชีวมวลสาหร่ายขนาดเล็กนี้อย่างต่อเนื่อง เพื่อมุ่งให้เกิดศักยภาพการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ “ไฮเทน” จากชีวมวลสาหร่ายขนาดเล็กในระดับอุตสาหกรรมและการนำไปใช้ในอนาคต
ศ.ดร.อลิศรา เรืองแสง เปิดเผยว่า การพัฒนางานวิจัยทางด้านการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพอันได้แก่ ไฮโดรเจน มีเทน ไบโอดีเซล และเอทานอล จากชีวมวลทางการเกษตรต่าง ๆ อาทิ อ้อย ข้าวโพด มันสำปะหลัง มีความก้าวหน้าไปมาก แม้พืชชีวมวลทางการเกษตรจะให้ผลผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพสูง แต่ต้องใช้พื้นที่เพาะปลูกมาก รวมถึงสารฆ่าแมลงที่ใช้ในการเพาะปลูกส่งผลต่อระบบนิเวศ อีกทั้งยังเกิดประเด็นโต้แย้งที่สำคัญในการนำพืชอาหารมาใช้เป็นพืชพลังงาน ดังนั้น การนำเอาชีวมวลสาหร่ายขนาดเล็กมาผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพจึงเป็นทางเลือกที่กำลังได้รับความสนใจ เนื่องจากภายในเซลล์สาหร่ายขนาดเล็กมีการสะสมโปรตีนร้อยละ 15-84 ไขมันร้อยละ 1-63 และคาร์โบไฮเดรตร้อยละ 7-69 ไม่มีลิกนินเป็นองค์ประกอบของผนังเซลล์ ซึ่งเหมาะต่อการนำไปใช้เป็นแหล่งวัตถุดิบสำหรับการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ นอกจากนั้น สาหร่ายขนาดเล็กนี้สามารถเจริญเติบโตได้อย่างรวดเร็วและเก็บเกี่ยวมวลเซลล์ได้ตลอดทั้งปี เพาะเลี้ยงได้ง่ายในธรรมชาติ ใช้พื้นที่ในการเพาะเลี้ยงน้อย ซึ่งจัดได้ว่าเป็นอีกเหตุผลเด่นหนึ่งของการนำชีวมวลสาหร่ายขนาดเล็กไปใช้เพื่อการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ
“งานวิจัยได้ใช้ชีวมวลของ Chlorella sp. ซึ่งเป็นสาหร่ายขนาดเล็ก ไม่สามารถมองเห็นด้วยตาเปล่า ต้องมองผ่านกล้องจุลทรรศน์ เส้นผ่านศูนย์กลางเซลล์ประมาณ 2-12 ไมโครเมตร โดยได้นำชีวมวลสาหร่ายขนาดเล็กนี้ไปใช้ผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ ได้แก่ ไฮโดรเจน มีเทน ไฮโดรเจนและมีเทนสามารถผลิตได้จากการย่อยสลายไร้อากาศแบบสองขั้นตอน โดยขั้นตอนแรกจะเป็นการใช้ชีวมวลของ Chlorella sp. เพื่อผลิตไฮโดรเจน และในขั้นตอนที่สองจะเป็นการใช้น้ำทิ้งที่เหลือจากกระบวนการผลิตไฮโดรเจนเพื่อผลิตมีเทน เมื่อนำไฮโดรเจนร้อยละ 5-10 ผสมกับมีเทนร้อยละ 50-65 จะได้แก๊สผสมที่เรียกว่า ไฮเทน ซึ่งเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพที่มีประสิทธิภาพการเผาไหม้สูง เป็นพลังงานสะอาด และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม”
ปัจจุบันเชื้อเพลิงชีวภาพทีผลิตจากชีวมวลได้รับความนิยมเพิ่มมากขึ้น และถูกนำมาใช้ประโยชน์มากมาย อาทิ เชื้อเพลิงไบโอมีเทนที่ถูกนำไปอัดบรรจุถังความดันสูงเป็นแก๊สไบโอมีเทนอัด (compressed biomethane gas: CBG) หรือที่เรียกกันว่า “ก๊าซ CBG” ที่ใช้ในการหุงต้ม เพื่อผลิตความร้อนหรือพลังงานไฟฟ้า หรือใช้แทนก๊าซ NGV (Natural Gas for Vehicle) เป็นเชื้อเพลิงเครื่องยนต์ต่าง ๆ ได้ แต่การเผาไหม้ของเชื้อเพลิงมีเทนในเครื่องยนต์ยังมีประสิทธิภาพไม่ดี เนื่องจากแก๊สมีเทนมีช่วงการติดไฟค่อนข้างแคบ และความเร็วในการเผาไหม้ช้า จึงต้องใช้อุณหภูมิสูงในการเผาไหม้ แต่เมื่อมีการเติมไฮโดรเจนเข้าไป ทำให้ได้แก๊สผสมที่ชื่อว่า ไฮเทน ซึ่งมีช่วงการติดไฟกว้างขึ้น ความเร็วในการเผาไหม้เพิ่มขึ้น และสามารถเผาไหม้ได้ในอุณหภูมิที่ต่ำกว่า จึงทำให้ไฮเทนมีประสิทธิภาพดีกว่ามีเทน
ศ.ดร.อลิศรา เรืองแสง กล่าวอีกว่า จากรายงานสถานการณ์พลังงานของประเทศไทย ในช่วง 7 เดือนแรกของปี 2563 (มกราคม – กรกฎาคม) พบว่าความต้องการพลังงานภายในประเทศไทยตามการเติบโตของเศรษฐกิจ มีมูลค่าการนำเข้าพลังงานมากถึง 410,261 ล้านบาท ฉะนั้นการใช้ชีวมวลสาหร่ายขนาดเล็กเพื่อการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพไฮเทนที่เป็นพลังงานหมุนเวียน (renewable energy) สะอาด และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมจึงเป็นแนวทางที่น่าสนใจในการแก้ปัญหานี้ โดยการดำเนินการวิจัยที่ผ่านมา ทำให้ได้รับองค์ความรู้ใหม่ที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีการเพาะเลี้ยงสาหร่ายขนาดเล็ก การเก็บเกี่ยว และการปรับสภาพชีวมวลสาหร่าย รวมไปถึงกระบวนการใช้ชีวมวลสาหร่ายขนาดเล็กเพื่อผลิตไฮโดรเจน มีเทน และไฮเทน ทั้งนี้เพื่อมุ่งให้เกิดศักยภาพต่อการนำไปขยายขนาดการผลิตไฮเทนในระดับอุตสาหกรรม และเกิดความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ อีกทั้งได้พลังงานทดแทนที่สะอาดและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมอีกด้วย
