กระบวนการผลิตน้ำมันปาล์มดิบ การผลิตน้ำมันปาล์มดิบที่ได้จากโรงงานสกัดน้ำมันปาล์มดิบ โดยนำผลปาล์มที่ผ่านกระบวนการนึ่ง มาทำการสกัด โดยได้ผลผลิต 2 ประเภท คือ น้ำมันปาล์มที่ได้จากเนื้อปาล์ม 15-20% และปาล์มเมล็ดในประมาณ 5%
กระบวนการผลิตไบโอดีเซล
ประเภทของกระบวนการผลิตไบโอดีเซล แบ่งออกเป็น 4 ประเภทด้วยกัน คือ
การผลิตไบโอดีเซลแบบกะ (Batch Technology) เป็นการผลิตแบบไม่ต่อเนื่องทำให้ผลิตได้คราวละไม่มาก และผลผลิตมีคุณภาพไม่สม่ำเสมอ แต่มีข้อดีคือ ใช้เงินลงทุนต่ำ
แบบต่อเนื่อง - ทรานเอสเทอริฟิเคชั่น (Continuous Trans-Esterification) เป็นกระบวนการผลิตที่ต้องใช้เงินลงทุนสูงกว่าแบบแรก แต่ให้ผลผลิตที่มีคุณภาพดีกว่า และมีกำลังการผลิตสูงกว่า
แบบต่อเนื่อง – 2 ขั้นตอน (2 Step Reaction) เป็นกระบวนการที่สามารถใช้ได้กับวัตถุดิบหลายชนิด รวมถึงน้ำมันที่กรดไขมันอิสระสูง โดยการทำปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชั่นในขั้นแรก และผ่านกระบวนการทรานเอสเทอริฟิเคชั่นอีกครั้ง ทำให้ได้ผลผลิตที่มากกว่า 2 ประเภทแรก แต่อย่างไรก็ตามเงินลงทุนก็สูงขึ้นเช่นกัน
ไมโครเวฟ เทคโนโลยี (Micro Wave Technology) เป็นกระบวนการผลิตที่สามารถทำปฏิกิริยาได้เร็วขึ้น ด้วยการใช้คลื่นไมโครเวฟ และใช้พื้นที่ในการติดตั้งน้อย อย่างไรก็ตามปัจจุบันยังคงมีเฉพาะ Pilot Plant และใช้เงินลงทุนสูงมาก
กระบวนการผลิตไบโอดีเซล ประกอบด้วยขั้นตอนดังนี้
Pre-treatment เป็นการสกัดยางเหนียว สิ่งสกปรก และน้ำ ออกจากน้ำมันปาล์มดิบ
Reaction Step เป็นกระบวนการทำปฏิกิริยา Transesterification โดยการเติมเมทานอลหรือเอทานอล พร้อมทั้งสารเร่งปฏิกิริยา เช่น โซเดียมไฮดรอกไซด์ ภายใต้อุณหภูมิสูง ได้เป็น เมทิลเอสเตอร์ หรือ เอทิวเอสเตอร์ พร้อมทั้งได้ กลีเซอลีนในสัดส่วนประมาณร้อยละ 10 ซึ่งจะถูกแยกออกจากไบโอดีเซล หลังจากที่ปล่อยให้เกิดการแยกชั้น
Washing เป็นการนำเอาไบโอดีเซลที่ได้จากการทำปฏิกิริยา Transesterification ไปล้างน้ำเพื่อกำจัดกลีเซอลีน และสารปนเปื้อนอื่นๆ ที่สามารถละลายน้ำได้
Methanol Recovery เป็นกระบวนการกลั่น เพื่อดึงเมทานอลที่เหลือจากปฏิกริยากลับมาใช้ใหม่
Drying เป็นการกำจัดน้ำออกจากไบโอดีเซล
Glycerin Evaporation Unit เป็นกระบวนการทำกลีเซอลีนให้บริสุทธิ์ที่ 80% (Technical Grade)
Glycerin Distillation Unit เป็นกระบวนการทำกลีเซอลีนบริสุทธิ์ที่ 99.7% (Pharmaceutical Grade)
สำหรับในประเทศไทยได้มีการพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตไบโอดีเซล มาอย่างต่อเนื่องตั้งแต่ปี 2545 ซึ่งได้แก่
โครงการส่วนพระองค์สวนจิตรลดา
โครงการวิจัยและพัฒนาการผลิตไบโอดีเซลจากน้ำมันพืชโดยสถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศไทย (วว.)
โครงการศึกษาและสาธิตการทดลองผลิตไบโอดีเซลระดับชุมชน
การพัฒนาระบบผลิตไบโอดีเซลติดตั้งบนรถบรรทุกโดยคณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ (มอ.)
ซึ่งเป็นการพัฒนาเครื่องต้นแบบทั้งในการผลิตแบบต่อเนื่องและไม่ต่อเนื่อง จนถึงระดับที่สามารถผลิตไบโอดีเซลในเชิงพาณิชย์ เช่น หน่วยผลิตไบโอดีเซลของบริษัทบางจากฯ และชุมนุมสหกรณ์ชาวสวนปาล์มน้ำมันกระบี่ ซึ่งได้รับความร่วมมือจาก คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ ในการออกแบบโรงงานโดยใช้เทคโนโลยีที่ได้จากการวิจัยของทางมหาวิทยาลัยเอง ซึ่งเป็นไปตามมาตรฐานยุโรป โดยมีกระบวนการผลิตครบวงจร คือ มีการนำ เมทานอลกลับมาใช้ใหม่ เพื่อไม่ก่อให้เกิดมลภาวะ
กระบวนการแยกสกัดน้ำมันจากพืชน้ำมัน (Oil Extraction) มี 2 วิธี
• การสกัดน้ำมันด้วยการบีบอัด (pressing) เหมาะสำหรับพืชน้ำมันที่มีปริมาณน้ำมันเป็นองค์ประกอบมากกว่าร้อยละ 25 เช่น เนื้อมะพร้าวแห้ง ผลปาล์มน้ำมัน ถั่วลิสง เมล็ดละหุ่ง โดยการบีบอัดน้ำมันออกจากเมล็ดหรือผลของพืชน้ำมันนั้นๆ ด้วยเครื่องสกัดแบบเกลียวอัด (Expeller)
• การสกัดด้วยตัวทำละลาย (solvent extraction) เหมาะสำหรับพืชน้ำมันที่มีปริมาณน้ำมันต่ำกว่าร้อยละ 25 เช่น ถั่วเหลือง รำข้าว เมล็ดฝ้าย เมล็ดนุ่น โดยใช้ตัวทำละลาย เช่น เฮกเซน สกัดน้ำมันออกจากเมล็ดพืชน้ำมันนั้นๆ ด้วยการละลายในเครื่องสกัด
กระบวนการทำให้บริสุทธิ์ (Purification) น้ำมันพืชแต่ละชนิดที่สกัดจากเมล็ดหรือผลพืชน้ำมัน ยังคงเป็นน้ำมันพืชดิบ มีส่วนประกอบของกรดไขมันอิสระ สี กลิ่น และสิ่งเจือปนอื่นๆ ซึ่งไม่เหมาะที่จะใช้เพื่อการบริโภค รวมทั้งใช้ในการผลิตไบโอดีเซลจำเป็นต้องกำจัดสิ่งที่ไม่พึงประสงค์ออกหรือทำให้บริสุทธิ์ก่อน จึงสามารถใช้และเก็บรักษาไว้เป็นระยะเวลานานได้ ซึ่งมี 2 วิธี คือ
• การทำให้บริสุทธิ์โดยวิธีทางเคมีหรือทำปฏิกิริยากับด่าง โซเดียมไฮดรอกไซด์เมื่อทำปฏิกิริยากับกรดไขมันอิสระ ในปริมาณที่พอเหมาะกับปริมาณกรดไขมันอิสระที่มีอยู่ จะได้เอสเทอร์หรือไบโอดีเซลที่ต้องการ แต่จะต้องล้างสบู่และด่างที่มากเกินพอออก จนน้ำมันมีสภาพเป็นกลาง วิธีนี้จึงมีการสูญเสียน้ำมันสูง และต้องทำการฟอกสีและดูดกลิ่น ตามลำดับ
• การทำให้บริสุทธิ์ด้วยวิธีทางกายภาพ (Physical Refining) เป็นกรรมวิธีที่นิยมใช้ในปัจจุบัน ทำได้โดยนำน้ำมันมะพร้าวหรือน้ำมันปาล์มดิบจากกระบวนการสกัด เข้าทำการกำจัดยางเหนียวด้วยกรดฟอสฟอริก ฟอกสีด้วยผงฟอกสี จากนั้นจึงส่งน้ำมันเข้าสู่กระบวนการกลั่นที่อุณหภูมิสูงและความดันต่ำกว่าบรรยากาศ เพื่อแยกกรดไขมัน กลิ่น และสีออก แล้วกรองอีกครั้ง จึงได้น้ำมันบริสุทธิ์ กระบวนการทรานส์เอสเทอริฟิเคชั่น คือ กระบวนการทางเคมีที่เกิดจาก alkoxy group (-OR) ของเอสเทอร์ทำปฏิกิริยากับแอลกอฮอล์ โดยใช้กรดหรือด่างเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา จะได้เอสเทอร์ในรูปอื่นตามชนิดแอลกอฮอล์ที่ใช้ในการทำปฏิกิริยา หรือกล่าวอีกนัยหนึ่ง กระบวนการทรานส์เอสเทอริฟิเคชั่น คือ กระบวนการแลกเปลี่ยน alkoxy group ระหว่างเอสเทอร์กับแอลกฮอล์
ข้อสังเกต: กรดสามารถเร่งปฏิกิริยาโดยให้โปรตอนแก่หมู่ alkoxy ขณะที่เบสสามารถเร่งปฏิกิริยาโดยย้ายโปรตอนจากแอกอฮอล์ในกระบวนการทรานส์เอสเทอริฟิเคชั่นของน้ำมันพืชหรือไขมันสัตว์ สารประกอบไตรกลีเซอไรด์ (เอสเทอร์ของกรดไขมัน) จะทำปฏิกิริยากับแอลกอฮอล์ โดยมีกรดหรือด่างเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ได้เอสเทอร์ (ไบโอดีเซล) ซึ่งมีคุณสมบัติจะเหมือนกับน้ำมันดีเซลมากที่สุด ดังแสดงในรูป
