คำตอบที่ 155
ถึงคุณติ๊กและสมาชิกชาวไบโอทุกท่านครับ
ช่วงนี้ เมธานอลแพงมาก ลองหาวิธีการดูนะครับ ผมก๊อปมาฝากครับ
การผลิตเมธานอล
การผลิตเมธานอลแบ่งออกเป็น 2 กลุ่มตามวัตถุดิบที่ใช้ในขบวนการผลิตคือ
1.ผลิตจากก๊าซธรรมชาติและก๊าซสังเคราะห์ การผลิตเมธานอลจากวัตถุดิบกลุ่มที่นิยมใช้กันมากที่สุด
กล่าวคือเมธานอลที่ผลิตได้ทั่วโลกส่วนใหญ่จะได้จากวัตถุดิบกลุ่มนี้ การผลิตจากก๊าซสังเคราะห์จะทำได้โดย
การผ่านก๊าซสังเคราะห์ไปยังเตาปฏิกรณ์ที่มีอุณหภูมิประมาณ 400 องศาเซลเซียส ความดวามดัน 6-35 bar
ซึ่งจะมีลักษณะการเกิดเมธานอล 2 แบบ ดังสมการต่อไปนี้
CO2 + 3H2 --------------> CH3OH + H2
และ CO + 2H2 --------------> CH3OH
สำหรับการผลิตเมธานอลจากก๊าซธรรมชาติ ซึ่งมีก๊าซมีเธนเป็นส่วนประกอบหลัก จะทำได้โดยการ
ออกซิไดซ์ (Oxidized) ก๊าซมีเธน คือ
2CH4 + O2 --------------> 2CH3OH
และนอกจากนี้ก๊าซมีเธนยังสามารถใช้ในการผลิตก๊าซสังเคราะห์ได้อีกด้วยคือ
CH4 + H2O ------------> CO + 3H2
CH4 + 2H2O -------------> CO2 + 4H2
CO + H2O -------------> CO2 + H2
2. ผลิตจากไม้ การผลิตเมธานอลจากไม้ทำได้โดยการสังเคราะห์ไม้ในเตาปฏิกรณ์ ที่มีอุณหภูมิประมาณ
330 องศาเซลเซียส ความดัน 100-200 bar เนื่องจากในเนื้อไม้ประกอบด้วยธาตุ C,F และ O เป็นส่วน
ใหญ่ ดังนั้นภายใต้ขบวนการสังเคราะห์ ไม้จะได้เมธานอลดังสมการคือ
2H2 + CO2 ---------> CH3OH
การผลิตเอธานอล
การผลิตเอธานอลทำได้โดยใช้ขบวนการหมักผลิตผลจากพืชซึ่งมีสารคาร์โบไฮเดรต(carbohydrate)
อันได้แก่พวก น้ำตาล แป้ง และเซลลูโลส ขบวนการหมักจะแบ่งออกเป็น 3 ขั้นตอนคือ
1. การเตรียมวัตถุดิบ วัตถุดิบที่ใช้อาจเป็นพวกน้ำตาล แป้ง หรือ เซลลูโลส ก็ได้ โดยการนำวัตถุดิบ
มาบดให้ละเอียดซึ่งมีขนาดประมาณเม็ดทรายหยาบหลังจากนั้นก็เติมน้ำลงไปด้วยอัตราส่วนน้ำต่อวัตถุดิบป่นเป็น
10 ต่อ 1 แล้วกวนให้ผสมจนเป็นเนื้อเดียวกัน ของผสมที่ได้นี้เรียกว่าน้ำเชื้อ(mash) นำน้ำเชื้อที่ได้ไปต้มโดย
ให้มีอุณหภูมิอยู่ระหว่าง 180-220 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 30 นาที สำหรับน้ำเชื้อที่ทำจากแป้งจะต้องเติม
มอลต์(malt) ลงไปด้วย เพื่อให้เอนไซม์ (alpha amylase enzyme) จากมอลต์ทำการย่อยสลายแป้งให้เป็น
น้ำตาล ส่วนน้ำเชื้อที่ทำจากเซลลูโลสจะต้องเติมกรดเจือจางเช่น กรดกำมะถันลงไปประมาณ8-10 % เพื่อทำ
ให้โครงสร้างโมเลกุลของเซลลูโลสแตกย่อยออกเป็นโครงสร้างโมเลกุลพวกน้ำตาลซึ่งง่ายแก่การที่จะย่อยสลาย
ในขั้นตอนต่อไป ระหว่างขบวนการย่อยสลายโครงสร้างของแป้งหรือเซลลูโลสให้เป็นพวกน้ำตาลนั้นจะต้องควบคุม
ความเป็นกรด-ด่างด้วยโดยให้มีค่า pH อยู่ระหว่าง 5.4-5.6 เพื่อป้องกันจุลินทรีย์ (micro organixm) พวก
แบคทีเรีย(bacteria) ปะปนลงไปเจริญเติบโต และขณะขบวนการย่อยสลายแป้งเป็นน้ำตาลจะต้องควบคุมอุณหภูมิ
ไว้ไม่ให้เกิน 75 องศาเซลเซียส เพราะจะทำให้ประสิทธิภาพในการย่อยสลายไม่ดี
2. การหมัก ก่อนนำน้ำเชื้อที่ได้ข้างต้นมาทำการหมัก จะต้องตรวจสอบปริมาณน้ำตาลที่อยู่ในน้ำเชื้อ
เสียก่อนโดยการใช้ไฮโดรมิเตอร์ (Hydrometer) แล้วนำค่าที่อ่านได้มาหาปริมาณน้ำตาลจากตาราง 11.2
Specific gravity Sugar Content(%)
1.000 0
1.0039 1
1.0078 2
1.0117 3
1.0156 4
1.0196 5
1.0236 6
1.0277 7
1.0317 8
1.0358 9
1.0400 10
1.0441 11
1.0483 12
1.0525 13
1.0568 14
1.0610 15
1.0653 16
1.0697 17
1.0741 18
1.0785 19
1.0829 20
1.1290 30
1.1785 40
1.2371 50
ตารางที่ 11.2 ปริมาณน้ำตาลที่อ่านจากไฮโดรมิเตอร์ ที่อุณหภูมิ 68 F
ปริมาณน้ำตาลที่เหมาะกับการหมักที่สุดจะอยู่ในช่วง 10 - 19 % ที่อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส
ในการหมักจะนำน้ำเชื้อที่เหมาะสมดังกล่าวข้างต้นมาใส่ยิสต์ (Yeast) ซึ่งยีสต์จะทำหน้าที่เปลี่ยนน้ำตาล
ให้เป็นเอธานอลและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์โดยการปล่อยเอนไซม์ (Zymase enzyme) เช่นการย่อย
สลายน้ำตาลกลูโคส (Glucose, C6H12O6) ดังสมการ
C6H12O6 + Zymase 2C2H5O + 2CO2
เพื่อให้การหมักมีประสิทธิภาพสูง จะต้องควบคุมให้มีค่า pH อยู่ระหว่าง 4.5-5.0 และอุณหภูมิอยู่
ระหว่าง 25-30 องศาเซลเซียส ขณะเกิดการหมักปริมาณยิสต์และฟองก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะเพิ่มขึ้น
ซึ่งก็หมายถึงปฏิกิริยาสลายน้ำตาลเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว อันจะทำให้น้ำเชื้อมีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นด้วย เพื่อให้
ปฏิกิริยาดำเนินต่อไปได้ด้วยดี จึงต้องมีการระบายความร้อนออกไปด้วย เนื่องจากการหมักเพื่อให้ได้
แอลกอฮอล์โดยใช้ยีสต์นี้ จะเป็นการหมักแบบไม่ใช้ออกซิเจน (Anaerobic Fermentation) ดังนั้น
ภาชนะที่ใช้ในการหมักจะต้องปกปิดเพื่อไม่ให้ถูกกับอากาศภายนอก แต่จะต้องให้มีการระบายก๊าซ
คาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดขึ้นออกสู่ภายนอกได้ด้วย
ยีสต์ที่ใช้ในการหมักโดยทั่วไปจะมี 2 ประเภทคือ ยีสต์ทำขนมปัง (Baker's Yeast) และยีสต์ทำ
เครื่องดื่ม (Brewer's Yeast) ยีสต์ประเภทหลังจะนิยมใช้มากกว่าเพราะให้ผลผลิตแอลกอฮอล์สูง เมื่อไม่
นานมานี้เองได้มีการพบแบคทีเรียชนิดไม่ใช้ออกซิเจน (Thermoanaerobactor ethanolicus) ซึ่งอาศัย
อยู่ในบ่อน้ำพุร้อนที่สวนสาธารณะแห่งชาติเยลโลสโตน์ ประเทศสหรัฐอเมริกา เนื่องจากแบคทีเรียชนิดนี้
สามารถเจริญเติบโตได้ดีที่อุณหภูมิ 80 องศาเซลเซียส ดังนั้นเมื่อนำแบคทีเรียชนิดนี้มาใช้ในกระบวนการ
หมักจึงไม่ต้องมีการระบายความร้อนเลย ซ้ำยังมีประสิทธิภาพในการสลายน้ำตาลในช่วง pH ที่กว้างด้วย
นอกจากนี้ยังมีศักยภาพสูงในการย่อยสลายเซลลูโลสด้วย
3. การกลั่น เนื่องจากผลิตผลที่เกิดจากการหมัก จะมีทั้งกากของแข็ง น้ำ และ แอลกอฮอล์ กากของแข็ง
สามารถแยกออกได้โดยการกรอง ส่วนน้ำและแอลกอฮอล์ซึ่งมีคุณสมบัติผสมกันได้ดีเป็นเนื้อเดียวกัน จะแยก
ออกจากกันได้โดยวิธีการกลั่นเท่านั้น โดยการอาศัยคุณสมบัติที่สารทั้ง 2 มีจุดเดือดต่างกัน คือ น้ำเดือดที่ 100
องศาเซลเซียส ส่วนเอธานอลเดือดที่ 80 องศาเซลเซียส เพื่อลดต้นทุนการผลิต อาจทำได้โดยใช้พลังงานความ
ร้อนจากดวงอาทิตย์ในกระบวนการกลั่น
เพื่อให้ได้แอลกอฮอล์ที่บริสุทธิ์ยิ่งขึ้นก็สามารถทำได้โดยการนำไปกลั่นซ้ำอีกหลายวิธีเช่น วิธีดูดซึม
(absorption) การสลายน้ำ(dehydration) และการสกัด(extraction)
1.วิธีดูดซึม ทำได้โดยการผ่านไอที่ได้จากการต้มไปยังสารที่มีคุณสมบัติดูดซึมน้ำ เช่น แคลเซียมซัล
เฟต (calcium sulphate,CaSO4)หลังจากนั้นก็ผ่านไปยังหอควบแน่นต่อไป
2.วิธีสลายน้ำ ทำได้โดยการผ่านของเหลวที่ได้จากการกลั่นไปยังสารสลายน้ำ อันได้แก่ปูนขาว(line,CaO)
ซึ่งปูนขาวจะทำปฏิกิริยากับน้ำแล้วกลายเป็นแคลเซียมไฮดรอกไซด์(calcium hydroxide,Ca(OH)2) ที่ไม่ละลาย
ในแอลกอฮอล์ หลังจากเทแอลกอฮอล์บริสุทธิ์ที่ได้ออกไปแล้ว ก็นำ Ca(OH)2ไปเผารที่อุณหภูมิ 155-175
องศาเซลเซียส ก็จะได้ CaO กลับคืนมา
3.วิธีสกัด ทำได้โดยการผ่านของเหลวที่ได้จากการกลั่นไปยังสารแยกน้ำออกจากแอลกอฮอล์ เช่น
เบนซิน หลังจากทิ้งไว้สักครู่ก็จะเกิดรอยแยกระหว่างชั้นของเหลวผสม 2 กลุ่มคือ เบนซินกับแอลกอฮอล์ซึ่ง
เรียกว่า กาโซฮอล(gasohal) และน้ำกับแอลกอฮอล์โดยกาโซฮอลจะอยู่ตอนบนซึ่งสามารถเทแยกออกไปใช้
เป็นเชื้อเพลิงต่อไปได้เลย
นี่ยังติดอีก 2000 ผมขายให้ลิตรละ 20 เพื่อจะได้มีทุนในการผลิตต่อไป
