การเพิ่มประสิทธิภาพตัวเร่งปฏิกิริยาแบบวิวิธพันธุ์แคลเซียมออกไซด์จากวัสดุเหลือใช้สำหรับการสังเคราะห์ไบโอดีเซลImprovement of Efficiency of Calcium Oxide as a Heterogeneous Catalyst Derived from Material Waste for Biodiesel Production

Abstract

การผลิตไบโอดีเซลจากตัวเร่งปฏิกิริยาเคมีทำให้มีต้นทุนที่สูงและยังส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงสนใจศึกษาการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาในรูปแบบตัวเร่งปฏิกิริยาวิวิธพันธุ์จากวัสดุเหลือทิ้งจากเปลือกไข่ไก่ เปลือกไข่นกกระทา และเปลือกหอยนางรม เพื่อลดต้นทุนการผลิตและยังเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เริ่มต้นจากการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยวิธีการบดและการเผาเพื่อเปลี่ยน CaCO3 ให้อยู่ในรูปของ CaO สำหรับใช้ในการสังเคราะห์ไบโอดีเซลจากน้ำมันใช้แล้ว จากนั้นทำการเพิ่มประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยวิธีการตรึง CaO บนตัวรองรับไบโอชาร์ ด้วยวิธีการบดผสม (Ch-CaOmixed) และวิธีการแพร่ซึม (Ch-CaOimpregnate) ผลการทดลองพบว่า CaO ที่ผลิตจากเปลือกไข่นกกระทาให้ร้อยละผลได้สูงสุดในการผลิตไบโอดีเซล ที่สภาวะตัวเร่งปฏิกิริยาเปลือกไข่นกกระทาปริมาณร้อยละ 3 อัตราส่วนโดยโมลเมทานอลต่อน้ำมัน 12:1 ระยะเวลาในการทำปฏิกิริยา 2 ชั่วโมง อุณหภูมิ 65 องศาเซลเซียส ให้ร้อยละผลได้สูงสุด 87.14 ผลการทดลองการตรึง CaO บนตัวรองรับไบโอชาร์ พบว่าสามารถเพิ่มประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาในการผลิตไบโอดีเซลล์ โดยตัวเร่งปฏิกิริยาชนิด Ch-CaOimpregnate ให้ปริมาณร้อยละผลได้สูงสุดเฉลี่ย 97.82 ซึ่งมีปริมาณเมทิลเอสเทอร์เป็นองค์ประกอบร้อยละ 98.3 และองค์ประกอบพื้นฐานโดยรวมของน้ำมันไบโอดีเซลที่ผลิตได้ผ่านเกณฑ์มาตรฐานกรมธุรกิจพลังงาน

Biodiesel production via chemical catalytic conversion may lead to the high cost and a negative environmental impact. In this research, eco-friendly catalysts from chicken eggshell quail eggshell and oyster shell waste were used as heterogeneous catalyst to reduce cost of production. Firstly, an active CaO catalyst synthesis for converting CaCO3 into CaO was prepared by crushing and calcining for biodiesel production from waste cooking oil. Next, the applications of biochar supported CaO catalysts was used to enhance the catalytic efficiency for biodiesel reaction. Ch-CaOmixed and Ch-CaOimpregnate catalyst were prepared by mixed-grinding method and impregnation method, respectively. Under the optimal reaction condition, CaO from quail eggshell catalyst was the most effective catalyst for biodiesel production. The experimental results showed that using the quail eggshell catalyst loading at 3 wt%, methanol to oil molar ratio of 12 : 1, a reaction time of 2 h and temperature of 65 ºC gave the maximum biodiesel yield of 87.14%. Biochar supported CaO could improve the catalyst efficiency for biodiesel production. The maximum yield of biodiesel produced was 97.82% under reaction conditions of Ch-CaOimpregnate with methyl ester of 98.3%. In the last phase of the study, the biodiesel properties were analyzed and it was found that the biodiesel properties meet the biodiesel standards issued by the Department of Energy Business.