1

บทท่ี 1 บทน า

1.1 ที่มาและความส าคัญของปัญหา ในการด ารงชีวิตในปัจจุบันที่ประกอบพร้อมไปด้วยสิ่งอ านวย ความสะดวกสบายในรูปแบบต่างๆ อยู่รอบตัวเราอย่างมากมาย ความก้าวหน้าทางด้านวิศวกรรมทางวัสดุศาสตร์ในปัจจุบันสามารถสร้างสรรค์วัสดุที่มีความทนทานแข็งแรง มีความยืดหยุ่นสูง และมีน าหนักเบา เพ่ือน าไปใช้สร้างสรรค์สิ่งอ านวยความสะดวกต่างๆ เช่นภาชนะบรรจุภัณฑ์ อุปกรณ์เครื่องใช้ไฟฟ้าและเล็กทรอนิกส์ ยานยนต์เฟอร์นิเจอร์ ของเล่นเด็กตลอดจนอุปกรณ์ในงานก่อสร้าง เป็นต้น ซึ่งวัสดุนั้นก็คือ “พลาสติก” และสืบเนื่องจากการเพิ่มขึ้นของประชากรโลก จึงส่งผลต่อความต้องการในการใช้งานผลิตภัณฑ์ต่างๆ ที่ผลิตจากพลาสติกที่เพ่ิมมากขึ้นตามไปด้วย และจากผลการวิจัยในวารสาร Science Advances ระบุว่ามีผลการส ารวจในปี พ.ศ. 2558 มนุษย์เราได้สร้างพลาสติกขึ้นมาประมาณ 8.3 พันล้านตัน และมี 6.3 พันล้านตันที่ได้กลายมาเป็นขยะ โดยมีร้อยละ 9 ที่ถูกน าไปรีไซเคิลได้ ร้อยละ 12 ถูกน าไปก าจัดโดยการเผา และร้อยละ 79 ถูกน าไปก าจัดโดยการน าไปฝังกลบ (Phunphen Waicharern, 2560. ออนไลน์) ดังนั้น ปัญหาและผลกระทบทางสิ่งแวดล้อมทางด้านปัญหาขยะพลาสติกเหลื่อทิ้งที่เพ่ิมจ านวนขึ้นเป็นเงาตามตัว แม้ว่าขยะพลาสติกเหล่านั้นจะสามารถน ากลับไปใช้ใหม่ได้หลายครั้ง โดยผ่านกระบวนการน ากลับมาใช้ใหม่ (Reuse) หรือการน ากลับมาแปรสภาพใหม่ (Recycle) แต่แม้จะผ่านกระบวนการดังกล่าวแล้วหลายๆ ครั้ง คุณภาพของพลาสติกเหล่านั้นที่จะน ามาใช้ในกระบวนการผลิตต่างๆ วิธีการที่ใช้ในการก าจัดขยะพลาสติกที่นิยมใช้กันโดยทั่วไปคือ การเผาท าลายและการฝังกลบ โดยวิธีการก าจัดดังกล่าวล้วนแล้วจะส่งผลกระทบทางด้านลบต่อสภาพแวดล้อม เป็นมลภาวะทางขยะและมีสามารถก่อให้เกิดผลร้ายต่อร่างกายของสิ่งมีชีวิตต่างๆ ดังนั้น การค้นหาวิธีการที่จะสามารถจัดการกับขยะพลาสติกโดยก่อให้เกิดผลกระบทต่อสิ่งแวดล้อมน้อยที่สุด จะเป็นแนวทางของการแก้ปัญหาขยะพลาสติกในปัจจุบันและในอนาคต และการจัดการกับขยะพลาสติกด้วยกระบวนการทางวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์เพ่ือแปรรูปเป็นพลังงานในรูปแบบของก๊าซเชื้อเพลิงและน้ ามัน ซึ่งกระบวนการนี้เรียกว่ากระบวนการพีจีแอล (PGL Process) โดยย่อมาจากกระบวนการย่อย 3 กระบวนการคือ กระบวนการไพโรไลซิส (Pyrolysis) กระบวนการแก๊สซิฟิเคชัน (Gasification) และกระบวนการลิควิแฟรกชัน (Liquefaction) โดยทั้ง 3 กระบวนการมีความเหมือนกันก็คือ เป็นกระบวนการที่ให้ความร้อนแก่สสาร เพ่ือเป็นการย่อยสลายโมเลกุลของสสารนั้นให้มีขนาดเล็กลง โดยปราศจากออกซิเจนหรือมีออกซิเจนน้อย แต่จะมีกระบวนการผลิตและสภาวะที่แตกต่างกันของแต่ละกระบวนการ โดยกระบวนการไพโรไลซิสจะให้ก๊าซและน้ ามันเป็น

2

ผลิตภัณฑ์ ในกระบวนการแก๊สซิฟิเคชันสร้างก๊าซสังเคราะห์ และกระบวนการท าลิควิแฟรกชัน นั้นจะมีการเติมตัวท าละลายเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์ เพ่ือวัตถุประสงค์ในการผลิตน้ ามันเป็นผลิตภัณฑ์หลัก (เดช เหมอืนขาว และคณะ, 2556) ดังนั้นแนวทางในการก าจัดขยะพลาสติกเพ่ือการแปรรูปเป็นพลังงาน ผู้วิจัยได้เลือกกระบวนการไพโรไลซิส ซึ่งเป็นกระบวนการที่เปลี่ยนก๊าซให้เป็นผลิตภัณฑ์น้ ามัน มาใช้ในกระบวนการก าจัดขยะพลาสติก และผลจากกระบวนการดังกล่าวจะได้น้ ามันเชื้อเพลิงและลดปริมาณขยะพลาสติกลง โดยในการผลิตน้ ามันดิบจากขยะพลาสติก ด้วยกระบวนการไพโรไลซิส ในงานวิจัยนี้ จะพิจารณาเลือกพลาสติกประเภทพอลิโพพีลีน (Polypropylene: PP) และพลาสติกประเภทโฟม (Polystyrene : PS) 1.2 วัตถุประสงค์ของการศึกษา 1.2.1 ศึกษาประเภทและชนิดของขยะประเภทพลาสติกและโฟมในชุมชนที่เหมาะสมส าหรับการน ามาผลิตน้ ามันดิบด้วยวิธีการไพโรไลซิสในภาพรวม (ชุมชนในเขตพ้ืนที่ อบต.ป่าคา อ าเภอท่าวังผา จังหวัดน่าน, อบต.แม่พริก อ าเภอแม่สรวย จังหวัดเชียงราย และ อบต.บ่อแก้ว อ าเภอสะเมิง จังหวัดเชียงใหม่) 1.2.2 ศึกษาและออกแบบกระบวนการน าขยะประเภทพลาสติกและโฟมมาเพ่ือผลิตเป็ นน้ ามันดิบด้วยวิธีการไพโรไลซิสด้วยต้นทุนต่ า 1.2.3 ศึกษาศักยภาพการน าน้ ามันดิบที่ได้จากกระบวนการไพโรไลซิสจากขยะประเภทพลาสติกและโฟมไปต่อยอดและผลิตพลังงานทดแทน 1.3 ขอบเขตการวิจัย 1.3.1 ศึกษาอัตราการผลิตขยะประเภทต่างๆ โดยภาพรวมระดับจังหวัดเพ่ือเป็นแนวทางในการประมาณการอัตราการผลิตขยะในเขตพ้ืนที่เป้าหมาย ได้แก่ อบต.ป่าคา อ าเภอท่าวังผา จังหวัดน่าน, อบต.แม่พริก อ าเภอแม่สรวย จังหวัดเชียงราย และ อบต.บ่อแก้ว อ าเภอสะเมิง จังหวัดเชียงใหม่ 1.3.2 ศึกษากระบวนการและการผลิตน้ ามันดิบจากกระบวนการไพโรไลซิสจากขยะพลาสติกเหลือทิ้ง โดยมีการทดสอบระบบไพโรไลซิสด้วยการสกัดน้ ามันดิบจากพลาสติก ชนิด PP (ถุงพลาสติก) น้ าหนัก 0.5 kg จ านวนการสอดสอบทั้งหมด 4 ครั้ง และทดลองสกัดน้ ามันไพโรไลซิสจากพลาสติก ชนิด PP และโฟม ชนิด PS 1.3.3 ศึกษาค่าความร้อนในเตาปฏิกรณ์ไพโรไลซิสและวิเคราะห์การถ่ายเทพลังงานของไอระเหยไปสู่น้ าหล่อเย็นในส่วนควบแน่นแบบสัมผัส

3

1.3.4 ศึกษาองค์ประกอบทางกายภาพและทางเคมีของน้ ามันดิบที่ได้จากกระบวนการไพโรไลซิส โดยใช้ขยะพลาสติกและโฟมเป็นวัตถุดิบ ได้แก่ ปริมาณน้ ามันดิบที่สกัดได้และสัดส่วนของผลิตภัณฑ์ , ปริมาณน้ าและตะกอน, ลักษณะสี ปริมาณความหนาแน่น และค่า pH, การจุดติดไฟ, จุดวาบไฟ, ค่าความร้อนการเผาไหม้แบบกรอส และการวิเคราะห์ทางเศรษฐศาสตร์เบื้องต้น 1.3.5 ในงานวิจัยนี้มีขอบเขตตัวแปรในการศึกษา ได้แก่ ตัวแปรต้น คือ ศึกษาประเภทและชนิดของขยะประเภทพลาสติกและโฟมที่เหมาะสมส าหรับการน ามาใช้ผลิตน้ ามันดิบด้วยกระบวนการไพโรไลซิส ตัวแปรตาม คือ ศึกษาและออกแบบกระบวนการน าขยะประเภทพลาสติกและโฟมมาเพ่ือผลิตเป็นน้ ามันดิบด้วยวิธีการไพโรไลซิสด้วยต้นทุนต่ าและผลิตได้จริง ตัวแปรควบคุม คือ ในงานวิจัยนี้มีการควบคุมพ้ืนที่วิจัย, ประเภทพลาสติกและโฟมมาเพ่ือผลิตเป็นน้ ามันดิบด้วยวิธีการไพโรไลซิส และ รูปแบบกระบวนการสร้างเตาไพโรไลซิสด้วยต้นทุนต่ า 1.3.6 เพ่ือเป็นแนวทางในการพัฒนากระบวนการผลิตน้ ามันดิบจากขยะพลาสติกและโฟมด้วยวิธีการไพโรไลซิส ที่สามารถถูกน าไปใช้ในชุมชนได้ 1.4 ระยะเวลาในการด าเนินงาน ระยะเวลาในการด าเนินงานเป็นเวลา 1 ปี ตั้งแต่ 1 ตุลาคม 2559 ถึง 31 สิงหาคม 2560

1.5 ผลที่คาดว่าจะได้รับ 1.5.1 สามารถลดปริมาณขยะพลาสติกและโฟมที่เกิดขึ้นในชุมชนในภาพรวม ในเขตพ้ืนที่วิจัย ได้แก่ อบต.ป่าคา อ าเภอท่าวังผา จังหวัดน่าน, อบต.แม่พริก อ าเภอแม่สรวย จังหวัดเชียงราย และ อบต.บ่อแก้ว อ าเภอสะเมิง จังหวัดเชียงใหม่ 1.5.2. ได้ระบบกระบวนการไพโลไรซิสต้นทุ่นต่ าเพื่อการผลิตน ามันและน าไปใช้ได้จริง 1.5.3. สามารถน าเอาขยะพลาสติกและโฟมไปสร้างพลังงานทดแทนในรูปแบบน้ ามันดิบได ้ 1.5.4. สามารถเผยแพร่ผลงานวิจัยในระดับชาติหรือนานาชาติ

4

1.6 นิยามศัพท์เฉพาะ กระบวนการไพโรไลซิส หมายถึง กระบวนการความร้อนเคมี โดยการให้ความร้อนแก่ สารใดสารหนึ่ง เพ่ือย่อยสลายโมเลกุลที่มีขนาดใหญ่ของสารนั้นให้มีขนาดเล็กลงในบรรยากาศ ที่ปราศจากออกซิเจน โดยจะได้ผลิตภัณฑ์ทีเ่ป็นก๊าซ น้ ามัน และคาร์บอนด า ค่าความร้อนน้ ามันเชื้อเพลิง หมายถึง ค่าของพลังงานความร้อนที่น้ ามันเชื้อเพลิงที่ผลิตได้จากกระบวนการไพโรไลซิสคายออกมาจากภายใน โดยสามารถวัดได้ในหน่วย MJ/Kg จุดวาบไฟน้ ามันเชื้อเพลิง (Flash Point) หมายถึง อุณหภูมิที่ต่ าที่สุดที่สามารถท าให้เชื้อเพลิงคายไอออกมาผสมกับอากาศในอัตราส่วนที่เหมาะสมถึงจุดที่มีค่าต่ าสุดถึงค่าสูงสุดของไอเชื้อเพลิง เมื่อมีประกายไฟก็จะเกิดการติดไฟ เป็นไฟวาบขึ้นและก็ดับ น้ ามัน หมายถึง ผลิตภัณฑ์เหลวที่ได้จากกระบวนการผลิต มี 3 ชนิด คือ ของเหลวข้นสีด าของเหลวสีน้ าตาลด าและของเหลวใสสีเหลือง

5

บทท่ี 2 การบททวนวรรณกรรม

ในการศึกษากระบวนการการผลิตน้ ามันด้วยวิธีการไพโรไลซิสจากขยะพลาสติกและโฟมสามารถแบ่งประเด็นในการศึกษาข้อมูลได้เป็น 2 ส่วน คือ การทบทวนวรรณกรรมที่เกี่ยวข้อง และการศึกษางานวิจัยที่เกี่ยวข้อง โดยจะมีรายละเอียดดังนี้ 2.1 การทบทวนวรรณกรรมที่เกี่ยวข้อง 2.1.1 ประเภทของขยะพลาสติก ขยะพลาสติกที่ใช้ในกระบวนการไพโรไลซิสจะต้องเป็นขยะพลาสติกประเภทเทอร์โมพลาสติก (Thermoplastic) ซึ่งเป็นชนิดที่ถูกความร้อนแล้วจะหลอมตัว กลายเป็นของเหลวได้ ได้แก่ 2.1.1.1 พอลิเอทิลีน (Polyethylene: PE) มักจะใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ทั่วไป ได้แก่ ขวดใส่สารเคมี ขวดใส่น้ า ลังหรือกล่องบรรจุสินค้า ภาชนะต่างๆ เครื่องเล่นของเด็ก ถุงเย็น ถาดท าน้ าแข็ง โต๊ะ และเก้าอ้ี เป็นต้น และพอลิเอทิลีนจะมีอยู่ 2 ชนิด ดังแสดงในภาพที่ 2.1 ได้แก่ พลาสติกประเภทพอลิเอทิลีนที่มีค่าความหนาแน่นสูง (High Density Polyethylene: HDPE) เป็นพลาสติกที่มีการเรียงตัวของโมเลกุลจะมีกิ่งก้านมาก มีความหนาแน่นมาก และ HDPE มีความหนาแน่นประมาณ 0.941-0.965 g/cm3 นิยมใช้กันมากในการผลิตบรรจุภัณฑ์พลาสติก เช่น ขวด ถัง ถาด ถุงร้อน ซ่ึงจะเป็นพลาสติกไม่ว่องไวต่อสารเคมี ทนต่อกรดและด่างได้ดี พลาสติกประเภทพอลิเอทิลีนที่มีค่าความหนาแน่นต่ า (Low density polyethylene: LDPE) เป็นพลาสติกที่มีความหนาแน่นต่ าประมาณ 0.910 -0.925 g/cm3 มีความเหนียว ไม่กรอบแตกง่าย และมีความใสและความแข็งทนทานน้อยกว่าแบบ HDPE ข้อจ ากัดคือไม่เหมาะที่จะน าไปใช้บรรจุอาหารที่มีไขมันสูง เช่น อาหารทอด ขนมอบกรอบ เพราะป้องกันการซึมผ่านเข้าออกของไขมัน และออกซิเจนไม่ดี ท าให้เกิดกลิ่นหืน (rancidity) ได้ง่าย เนื่องจากปฏิกิริยาออกซิเดชันของลิพิด ( lipid oxidation) และไม่ทนต่อความร้อน ไม่สามารถใช้กับกระบวนการบรรจุร้อน (hot fill) ได้ ใช้ได้เฉพาะการบรรจุอาหารขณะเย็นเท่านั้น (Cool filled: อุณหภูมิขณะบรรจุไม่เกิน 80 องศาเซลเซียส) 2.1.1.2 พอลิสไตรีน (Polystyrene: PS) มักจะใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ทั่วไป ได้แก่ ถ้วยจาน แก้วน้ า ช้อนส้อม กล่องบรรจุอาหารและผลไม้เทียม ไม้บรรทัด อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ของเล่น ขวดหรือกระปุกใส่ยา เฟอร์นิเจอร์บางอย่าง ชิ้นส่วนในตู้เย็น โฟมกันแตกส าหรับบรรจุภัณฑ์ และฉนวนความร้อน ดังแสดงในภาพที่ 2.2

6

(ก) พลาสติกประเภทพอลิเอทิลีนที่มีค่าความหนาแน่นต่ า (Low density polyethylene, LDPE)

(ข) พลาสติกประเภทพอลิเอทิลีนที่มีค่าความหนาแน่นสูง (High Density Polyethylene, HDPE)

ภาพที่ 2.1 ผลิตภัณฑ์พลาสติกประเภทพอลิเอทิลีน (Polyethylene: PE) (foodnetworksolution, 2560. ออนไลน์)

ภาพที่ 2.2 ผลิตภัณฑ์พลาสติกประเภทพอลิสไตรีน (Polystyrene: PS)

(foodnetworksolution, 2560. ออนไลน์)

2.1.1.3 พอลิโพรไพลีน (Polypropylene: PP) มักจะใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ทั่วไป ได้แก่ กล่องเครื่องมือ ปกแฟ้มเอกสาร กล่องและตลับเครื่องส าอาง เครื่องใช้ในครัวเรือน กล่องบรรจุอาหาร วัสดุบรรจุภัณฑ์ในอุตสาหกรรม อุปกรณ์การแพทย์ ขวดใส่สารเคมี กระป๋องน้ ามันเครื่อง กระสอบข้าว และถุงบรรจุปุ๋ย ดังแสดงในภาพที่ 2.3

ภาพที่ 2.3 ผลิตภัณฑ์พลาสติกประเภทพอลิโพรไพลีน (Polypropylene: PP)

(foodnetworksolution, 2560. ออนไลน์)

7

2.1.2 กระบวนการไพโรไลซิส กระบวนการไพโรไลซิส คือ กระบวนการแตกตัวหรือสลายตัวของสารประกอบ หรือวัสดุต่างๆ ด้วยความร้อนปานกลางที่อุณหภูมิประมาณ 400 – 800 องศาเซลเซียส ในบรรยากาศที่ปราศจากออกซิเจน หรือมีออกซิเจนในปริมาณที่น้อยมาก โดยทั่วไปผลผลิตที่ได้จากกระบวนการไพโรไลซิส สามารถแบ่งออกเป็น 3 ชนิด ตามสภาวะ คือ ผลิตภัณฑ์ที่เป็นก๊าซ ของเหลว (ซึ่งโดยทั่วไปมีคุณสมบัติคล้ายน้ ามัน) และของแข็ง (Char) เป็นผลิตภัณฑ์ขั้นปฐมภูมิ (Primary product) และอัตราส่วนของผลิตภัณฑ์ที่ได้ขึ้นอยู่กับสภาวะที่ใช้ เช่น อุณหภูมิ อัตราเร็วในการให้ความร้อน เป็นต้น แต่โดยตัวกระบวนการไพโรไลซิสเองแล้ว ผลิตภัณฑ์ที่ต้องการมากที่สุด คือ ของเหลวหรือน้ ามัน และเมื่อน าเอาผลิตภัณฑ์ขั้นปฐมภูมิมาเป็นวัตถุดิบในการผลิตผลิตภัณฑ์อ่ืนๆ เช่น การน าเอาน้ ามันที่เป็นผลิตภัณฑ์ขั้นปฐมภูมิมาผ่านกระบวนการเผาไหม้ที่อุณหภูมิสูง เพ่ือผลิตคาร์บอนแบล็ก คาร์บอนแบล็กนั้นก็จะเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นทุติยภูมิ ปฏิกิริยาที่เกิดในกระบวนการไพโรไลซิสประกอบด้วย ขั้นแรก การสลายตัวของสารที่ระเหยง่ายออกจากวัตถุดิบ (Devolatilization) ขั้นที่สอง เป็นการแตกตัวของวัตถุดิบเอง โดยที่องค์ประกอบที่สามารถแตกตัวได้ที่สภาวะที่ใช้ก็จะแตกตัวออกมาเป็นโมเลกุลที่เล็กลง และเล็กลงเรื่อยๆ ตามเวลาที่ให้ หรืออุณหภูมิที่ก าหนด จนกระทั่งเกิดการแตกตัวที่สมบูรณ์ของวัตถุดิบ โดยอุณหภูมิแต่ละขั้นแตกต่างกันซึ่งขึ้นอยู่กับชนิดของวัตถุดิบ แต่ ถ้ามีการให้ความร้อนและเวลามากเกินไป สารที่ได้จากการแตกตัวของวัตถุดิบจะกลับมารวมตัวกัน เป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ ซึ่งอาจจะกลายเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีคุณค่าออกจากกระบวนการ หรือเป็นของแข็งข้นเหนียวติดอยู่ตามอุปกรณ์ต่างๆ ได้ ดังนั้น สภาวะที่ใช้ในการไพโรไลซิสจะต้องขึ้นอยู่กับชนิดของวัตถุดิบที่ใช้ด้วย ในบางครั้ง อาจมีการเติมไฮโดรเจนหรือไอน้ าเข้าในกระบวนการไพโรไลซิสด้วย ทั้งนี้เพ่ือเปลี่ยนการกระจายตัวของผลิตภัณฑ์ และท าให้ผลิตภัณฑ์ที่เป็นน้ ามันมีความเสถียรมากขึ้น เนื่องจากไฮโดรเจนจะเข้าไปรบกวนการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันโดยออกซิเจนที่มีอยู่ในเนื้อของวัตถุดิบ ดังนั้น การเติมน้ าในปริมาณไม่มากเกินไปเข้าไปเป็นตัวกลางในกระบวนการไพโรไลซิส จะท าให้ไปเพ่ิมความดันให้กับกระบวนการ ท าให้วัตถุดิบเกิดเป็นของไหลได้ง่ายขึ้น การเตรียมวัตถุดิบก่อนเข้ากระบวนการไพโรไลซิส สามารถเตรียมได้ดังนี้ ขั้นตอนที่ 1 จะมีการคัดแยกประเภทของขยะพลาสติกออกจากสิ่งปฏิกูลต่างๆ และคัดแยกตามประเภทของพลาสติก ขั้นตอนที่ 2 ท าการตัดและลดขนาดของพลาสติกให้มีขนาดเล็กลงเหมาะสมกับการน าเข้าเตาปฏิกรณ์ได้ ขัน้ตอนที ่3 ท าความสะอาดสิ่งปนเปื้อนต่างๆ ออก ขั้นตอนที่ 4 ท าการก าจัดความชื้นออกจากเศษพลาสติกก่อนน าเข้าสู่เตาปฏิกรณ์

8

ภาพที่ 2.4 แผนผังกระบวนการเทคโนโลยีไพโรไลซิส (เดช เหมือนขาว และคณะ, 2556)

2.1.3 เครื่องปฏิกรณ์ท่ีนิยมใช้ในกระบวนการไพโรไลซิส เครื่องอุปกรณ์ต้นแบบของเทคโนโลยีไพโรไลซิสส าหรับพลาสติกที่ส าคัญนั้นสามารถแบ่งออกเป็น 2 ชนิดใหญ่ๆ ตามลักษณะองค์ประกอบและการท างานของเครื่องปฏิกรณ์ ได้แก่ 2.1.3.1 เครื่องปฏิกรณ์แบบเบดคงที่ (Fixed-Bed Reactors) เครื่องปฏิกรณ์แบบเบดคงที่เป็นเครื่องปฏิกรณ์ที่มีการออกแบบอย่างง่ายให้มีการบรรจุวัตถุดิบคงที่ภายในเครื่อง โดยวัตถุดิบจะไม่มีการเคลื่อนที่เลยขณะที่ถูกให้ความร้อนและจนกระทั่งแตกตัวหมด สิ่งที่เคลื่อนที่ในเครื่องปฏิกรณ์ก็คือ ผลิตภัณฑ์ที่เป็นของไหลซึ่งไหลออกจากระบบได้โดยการน าพาของก๊าซเฉื่อย ด้วยความดันภายใน หรือด้วยการดูดออกโดยใช้ปั๊มสุญญากาศ เครื่องปฏิกรณ์ชนิดนี้เป็นปฏิกรณ์อย่างง่ายที่สุด จึงนิยมใช้กันมากในระดับการทดลองในห้องปฏิบัติการ การทดสอบการผลิตเบื้องต้นไม่ต้องใช้วัตถุดิบมากนัก แต่ในระดับการผลิตมีการน าระบบนี้มาใช้เช่นกัน ข้อเสียของเครื่องปฏิกรณ์ชนิดนี้ก็คือ จะต้องมีการเปิดฝาของเครื่องปฏิกรณ์ทุกครั้งหลังจากที่ปฏิบัติการเสร็จไปแล้วครั้งหนึ่ง เพ่ือน าเอาผลผลิตที่เป็นของแข็งออกจากเครื่องปฏิกรณ์และป้อนวัตถุดิบชุดใหม่ลงไป เป็นครั้งๆ ไป (Batch Systems) ดังนั้น ระบบการผลิตจึงเป็นในรูปแบบกึ่งต่อเนื่องหรือไม่ต่อเนื่องเท่านั้น (Batch or Semi-Continuous Batch Reactor System) ดังแสดงในภาพที่ 2.6

9

ภาพที่ 2.5 ระบบเครื่องปฏิกรณ์แบบเบดคงที่ (Fixed-Bed Reactors) (สถาบันพลาสติก, 2560)

ภาพที่ 2.6 เครื่องปฏิกรณ์แบบเบดคงที่แสดงในระบบแบบกึ่งต่อเนื่อง (Semi-Batch) (โครงการส่งเสริมการใช้เทคโนโลยีการน าวัสดุเหลือใช้และกากของเสียมาใช้ประโยชน์ กรมอุตสาหกรรมพ้ืนฐาน และการเหมืองแร่. 2560. ออนไลน์)

10

ภาพที่ 2.7 ระบบเครื่องปฏิกรณ์แบบฟลูอิไดซ์ (Fluidized Bed Reactors) (สถาบันพลาสติก, 2560)

2.1.3.2 เครื่องปฏิกรณ์แบบฟลูอิไดซ์ (Fluidized Bed Reactors) เครื่องปฏิกรณ์แบบฟลูอิไดซ์เป็นเครื่องปฏิกรณ์ที่มีการออกแบบให้วัตถุดิบเกิดการเคลื่อนตัวในระบบปฏิกรณ์แบบปั่นป่วน (Turbulence) จนกระทั่งแตกตัวหมด วัตถุดิบที่ป้อนเข้าจะถูกย่อยให้มีขนาดเล็กเพียงพอที่จะสามารถเคลื่อนที่แบบปั่นป่วนได้อย่างอิสระและใช้พลังงานในการท าให้เกิดความปั่นป่วนน้อย จากนั้นวัตถุดิบจะถูกป้อนเข้าระบบแบบเป็นครั้งๆ ตามปริมาณที่ต้องการ เมื่อวัตถุดิบเข้าถึงภายในเครื่องปฏิกรณ์ที่มีการป้อนก๊าซตัวพาด้วยความเร็วสูงพอที่จะท าให้วัตถุดิบเคลื่อนตัวแบบปั่นป่วน (ระบบนี้เป็นระบบที่มีการผสมของก๊าซ-ของแข็ง) จากนั้นให้ความร้อนแก่ระบบจนกระทั่งวัตถุดิบแตกตัวหมดแล้วจึงจะป้อนวัตถุดิบเข้าอีกครั้งหนึ่ง การท างานของระบบนี้จึงเป็นสามารถเรียกได้ว่าเป็นแบบต่อเนื่อง เครื่องปฏิกรณ์แบบฟลูอิไดซ์สามารถแบ่งออกตามลักษณะการเคลื่อนตัวของวัตถุดิบในเครื่องปฏิกรณ์ได้เป็น 2 ประเภท คือ (ก) เครื่องปฏิกรณ์ฟลูอิไดซ์แบบฟองก๊าซ (Bubbling Fluidized Bed) ซึ่งเป็นระบบที่ออกแบบมาเพ่ือท าให้เกิดการไหลของวัตถุดิบแบบปั่นป่วน ตามการเคลื่อนที่ของฟองก๊าซที่ป้อนเข้าสู่เครื่องปฏิกรณ์ การท างานเริ่มจากการป้อนก๊าซที่เป็นตัวพาเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์พร้อมกับป้อนวัตถุดิบและสารเร่งปฏิกิริยาเข้าไปด้วย ความเร็วของก๊าซที่ใช้จะท าให้เกิดการรวมตัวของวัตถุดิบและก๊าซ แล้วท าให้วัตถุดิบเกิดการเคลื่อนตัวแบบปั่นป่วน และเกิดการยกตัวขึ้นไปตามทิศทางการไหลของก๊าซ ความเร็วของก๊าซที่ใช้จะต้องเหมาะสมเพียงพอที่จะท าให้เกิดการเคลื่อนตัวของอนุภาควัตถุดิบอย่างปั่นป่วนได้ แต่

11

จะต้องไม่สูงเกินไปจนท าให้ก๊าซนั้นพาเอาอนุภาคของแข็งไปอุดอยู่ตรงบริเวณทางออกของเครื่องปฏิกรณ์ หรือพาเอาอนุภาคขนาดเล็กผ่านออกไปจากระบบ (ข) เครื่องปฏิกรณ์ฟลูอิไดซ์แบบไหลเวียน (Circulating Fluidized Bed) ซึ่งเป็นเครื่องปฏิกรณ์ที่ออกแบบมาเพ่ือท าให้เกิดการไหลเวียนของวัตถุดิบและตัวเร่งปฏิกิริยา ในเครื่องปฏิกรณ์แบบปั่นป่วน การท างานก็จะคล้ายกับเครื่องปฏิกรณ์แบบฟองก๊าซ คือมีการใช้ก๊าซเป็นตัวน าพา แต่มีที่ต่างกันคือตรงที่มีการไหลเวียนของวัฏภาคของแข็ง ซึ่งในที่นี้หมายถึง ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ท าให้มีการไหลเวียน (Circulating) ซึ่งมีเหตุผลส าคัญ 2 ประการ คือ การแยกเอาวัฏภาคที่เป็นของแข็งออกจากเครื่องปฏิกรณ์ และการหมุนเวียนเอาของแข็งนั้นกลับไปใช้ใหม่ในระบบ เครื่องปฏิกรณ์ฟลูอิไดซ์สามารถท างานได้อย่างคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ก็คือ การใช้งานในอุตสาหกรรมแล้วได้ผลดี เช่น ในอุตสาหกรรมการกลั่นน ้ามัน มีการน าเครื่องปฏิกรณ์ชนิดนี้ไปใช้ในการแตกตัวของน ้ามันหนัก (FCC Unit) ข้อดีของเครื่องปฏิกรณ์ฟลูอิไดซ์ ส าหรับกระบวนการเปลี่ยนขยะเป็นพลังงาน มีดังนี ้ • มีการผสมรวมตัวกันอย่างดีของวัตถุดิบที่เกิดจากการเคลื่อนตัวแบบปั่นป่วน ท าให้เกิดการถ่ายเทความร้อนและเกิดการแตกตัวได้ดี การกระจายตัวของอุณหภูมิเป็นไปอย่างทั่วถึงและคงที่ ไม่ท าให้เกิดจุดที่ร้อนหรือเย็นจนเกินไปในเครื่องปฏิกรณ์ ส่งผลให้ง่ายต่อการท างานและการควบคุมระบบเป็นไปได้ง่าย • ช่วงอุณหภูมิการท างานค่อนข้างต่ ากว่าเครื่องปฏิกรณ์ชนิดอ่ืนๆ • การถ่ายเทมวลและความร้อนเกิดข้ึนได้ดีกว่าเครื่องปฏิกรณ์ชนิดอ่ืน • การเคลื่อนตัวของของแข็งในเครื่องปฏิกรณ์ เป็นเหมือนตัวน าพาความร้อนไปในขณะเคลื่อนที่ด้วย ดังนั้น การเพ่ิมหรือลดอุณหภูมิภายในเครื่องปฏิกรณ์สามารถท าได้อย่างรวดเร็ว ท าให้เกิดถ่านโค้กหรือน้ ามันดินได้ นอกจากนี้ การเคลื่อนตัวของตัวเร่งปฏิกิริยาของของแข็งนั้น ท าให้สามารถเปลี่ยนตัวเร่งปฏิกิริยาได้โดยง่ายในกรณีท่ีตัวเร่งหมดสภาพการใช้งาน ณ เวลาใดเวลาหนึ่ง • ระบบมีความยืดหยุ่นสูง สามารถใช้ก๊าซตัวน าพาได้หลายชนิด สามารถใช้กับช่วงอุณหภูมิที่กว้างได้ และสามารถปรับเวลาที่วัตถุดิบอยู่ในเครื่องปฏิกรณ์ได้อย่างสะดวก • ใช้เวลาในการซ่อมบ ารุงน้อย และค่าการซ่อมบ ารุงต่ าเมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องปฏิกรณ์อ่ืนๆ ที่มีส่วนที่ร้อนและเคลื่อนไหวเหมือนกัน ท าให้มีความยืดหยุ่นในการลงทุนสูง เหมาะสมกับการลงทุนทั้งในโรงงานขนาดเล็กไปจนถึงขนาดใหญ่ เครื่องปฏิกรณ์ฟลูอิไดซ์แบบไหลเวียน มีข้อดีมากกว่าเครื่องปฏิกรณ์ฟลูอิไดซ์แบบฟองก๊าซ เนื่องจากเครื่องปฏิกรณ์ฟลูอิไดซ์แบบไหลเวียนนั่นคือ (1) ไม่ต้องอาศัยการเกิดฟองก๊าซในการท างาน ท าให้มีการสัมผัสกันระหว่างก๊าซและของแข็งได้มากขึ้น

12

(2) มีขนาดหน้าตัดเครื่องปฏิกรณ์ท่ีเล็กกว่า ท าให้เพิ่มความเร็วเชิงเส้นในเครื่องปฏิกรณ์ (3) สามารถควบคุมการถ่ายเทความร้อนได้มากกว่า โดยการควบคุมความเร็วของแข็งที่เคลื่อนที่หมุนวน (4) มีโอกาสน้อยกว่าที่อนุภาคของแข็งจะจับตัวหรือรวมกันเป็นก้อน (5) มีการผสมกันของของที่อยู่ในเครื่องปฏิกรณ์ในเชิงรัศมี ท าให้ไม่จ าเป็นต้องมีช่องทางป้อนของแข็งเป็นจ านวนมาก (6) มีอัตราการเคลื่อนที่ของของแข็งท่ีเร็วกว่า 2.1.4 ผลกระทบของกระบวนการไพโรไลซิสที่มีต่อสิ่งแวดล้อม ของเสียที่เกิดข้ึนจากกระบวนการไพโรไลซิสพลาสติก สามารถแบ่งออกได้เป็นของแข็ง ของเหลว และก๊าซ ซึ่งต้องได้รับการจัดการอย่างถูกวิธี โดยมีรายละเอียดดังนี้ ของเสียประเภทของแข็งที่เกิดขึ้นมักเป็นพวกสารประกอบอนินทรีย์ เช่น เถ้า โดยในกระบวนการไพโรไลซิสพลาสติกมักเกิดเถ้าจ านวนน้อยโดยไม่สามารถเปลี่ยนเป็นพลังงานได้อีก ซึ่งอาจน าเถ้าดังกล่าวกลับมาใช้ประโยชน์ใหม่ได้ ส่วนชาร์ที่เกิดขึ้นจากการไพโรไลซิส สามารถน าไปใช้ประโยชน์ได้หลายอย่าง จึงมักไม่ค่อยถูกพิจารณาให้เป็นของเสีย นอกจากนั้น ของเสียประเภทของแข็งอาจมาจากขั้นตอนของการบ าบัดมลพิษทางอากาศ เช่น เมมเบรนที่เสื่อมสภาพ ซึ่งอาจก าจัดโดยวิธีฝังกลบหรือเผาทิ้ง ฝุ่นอาจใช้วิธีฝังกลบ ของเสียประเภทของเหลวที่เกิดจากกระบวนการไพโรไลซิสพลาสติกเช่น น้ ามัน ซึ่งสามารถน าไปใช้ประโยชน์ได้ แต่อาจน าไปผ่านกระบวนการก าจัดสารปนเปื้อนและปรับปรุงคุณภาพ เพ่ือช่วยลดมลภาวะที่เกิดจากการน าน้ ามันดังกล่าวไปใช้เป็นแหล่งพลังงาน และช่วยให้น้ ามันมีคุณภาพดีขึ้น นอกจากนั้นของเสีย ประเภทของเหลวอาจมาจากขั้นตอนของการบ าบัดมลพิษทางอากาศ ซึ่งให้ใช้วิธีบ าบัดที่เหมาะสมกับลักษณะน้ าเสียที่เกิดขึ้น ส่วนน้ าเสียที่มาจากขั้นตอน Condenser ที่มีการใช้น้ าเป็น Cooling water ก็สามารถหมุนเวียนกลับมาใช้ใหม่ได้ ของเสียประเภทก๊าซที่เกิดขึ้นจากกระบวนการไพโรไลซิสพลาสติกโดยหลักๆ มักประกอบด้วยออกไซด์ของไนโตร เจน ออกไซด์ ของซัล เฟอร์ ก๊ าซไฮ โดรคาร์บอน คาร์บอนไดออกไซด์ คาร์บอนมอนอกไซด์ ฝุ่น ไดออกซินและฟูราน ซึ่งการก าจัดออกไซด์ของไนโตรเจนอาจใช้ Selective Non-Catalytic Reduction (SNCR) หรือ Selective Catalytic Reduction (SCR) การก าจัดออกไซด์ของซัลเฟอร์ ก๊าซไฮโดรคาร์บอน คาร์บอนไดออกไซด์ คาร์บอนมอนอกไซด์อาจใช้ Wet scrubber, Adsorption การก าจัดฝุ่นอาจใช้ห้องดักฝุ่น ใช้ถุงกรอง หรือ Scrubber ส่วนการก าจัดไดออกซินและฟูรานอาจใช้ Activated carbon ในการดูดซับ โดยอาจใช้วิธีพ่นถ่านเข้าไปในกระแสก๊าซ

13

การเกิดกลิ่นจากกระบวนการไพโรไลซิส โดยปกติถ้ากระบวนการผลิตถูกออกแบบมาอย่างดี ไม่มีการรั่วไหล จะไม่ก่อให้เกิดกลิ่น แต่ด้วยผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากกระบวนการ ได้แก่ ก๊าซและน้ ามัน ก็มักมีกลิ่นเฉพาะตัวอยู่แล้ว กลิ่นจากก๊าซที่เกิดจากการเผาไหม้ โดยปกติการบ าบัดก๊าซเสียที่เกิดไม่ว่าจะด้วยวิธีการดูดซับ หรือวิธีการเผาทิ้ง ก็สามารถก าจัดกลิ่นของก๊าซไปในตัว แต่บางครั้งกลิ่นที่เกิดขึ้นอาจต้องได้รับการบ าบัดด้วยวิธีที่เฉพาะเจาะจง เช่น การออกซิเดชันด้วยโอโซน เนื่องจากโอโซนเป็นสารออกซิไดซ์อย่างแรงจึงท าให้กลิ่นเจือจางลงหรือหมดไปได้ ในบางครั้งอาจใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาร่วมในการออกซิเดชันได้ หรือก าจัดกลิ่นโดยวิธีทางชีวภาพ เช่น การใช้ตัวกรองชีวภาพ เป็นต้น 2.2 งานวิจัยท่ีเกี่ยวข้อง วิสาข์ มานะสมบูรณ์พันธ์ และ สุวรรณี จรรยาพูน, 2556. ได้ศึกษาสภาวะไพโรไลซิสที่เหมาะสมในการผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากน้ ามันหล่อลื่นที่ใช้แล้ว โดยท าการทดลองในถังปฏิกรณ์ไพโรไลซิสภายใต้ระบบสุญญากาศที่มีการกวนแบบต่อเนื่อง 60 รอบต่อนาที ศึกษาปัจจัยที่มีผลต่อผลิตภัณฑ์เชื้อเพลิงเหลวที่ได้ โดยแปรค่าอุณหภูมิที่200, 300, 400 และ 500 องศาเซลเซียส, อัตราการไหลของแก๊สไนโตรเจนที่ 0.1, 0.45, 0.75 และ 1.0 ลิตรต่อนาที และเวลาที่ใช้ในการไพโรไลซิส 1 , 2 และ 3 ชั่วโมง จากผลการทดลองพบว่า สภาวะในการไพโรไลซิสน้ ามันหล่อลื่นที่ใช้แล้วที่อุณหภูมิ 300 องศาเซลเซียส อัตราการไหลของก๊าซไนโตรเจน 0.45ลิตรต่อนาที และเวลาที่ใช้ในการไพโรไลซิส 2 ชั่วโมง เป็นสภาวะที่เหมาะสม โดยได้ผลิตภัณฑ์เชื้อเพลิงเหลว 41.7% โดยปริมาตร เดช เหมือนขาว และคณะ, 2556. ได้มีการศึกษาและออกแบบการผลิตน้ า มันดิบจากขยะพลาสติกด้วยกระบวนการไพโรไลซิส ในการออกแบบการผลิตน้ ามันดิบจากขยะพลาสติก ออกแบบชุดให้ความร้อนทนอุณหภูมิสูงสุด 600 องศาเซลเซียส การทดลองผลิตน้ ามันดิบด้วยที่อุณหภูมิ 400 องศาเซลเซียส น้ าหนักขยะพลาสติก 4.4, 5.9และ 7.4 กิโลกรัม ผลการวิจัยพบว่า น้ าหนักขยะพลาสติก 7.4 กิโลกรัมและอัตราของน้ ามันดิบที่สูงกว่า รินลดา สิริแสงสว่าง และคณะ, 2558. ได้ศึกษาศึกษาผลิตภัณฑ์จากการไพโรไลซิสเมล็ดมะขาม ที่ท าการไพโรไลซิส ณ อุณหภูมิ400 องศาเซลเซียส โดย ท าการไพโรไลซิสแบบไม่เติมตัวเร่งปฏิกิริยา และแบบเติมซีโอไลท์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ที่ร้อยละ 0.25 และ 0.5 โดยน้ าหนัก ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการไพโรไลซิส ประกอบด้วยถ่านชาร์ น้ ามันไพโรไลซิส และก๊าซ ผลการศึกษาพบว่าการไม่เติมตัวเร่งปฏิกิริยาให้ผลผลิตเป็นน้ ามันสูงสุดเป็น ร้อยละ 36.79 และปริมาณก๊าซสูงสุดเป็นร้อยละ 37.80 เมื่อเติมตัวเร่งร้อยละ 0.25 โดยน้ าหนัก เมื่อน าน้ ามันที่ได้มาวิเคราะห์องค์ประกอบด้วย GC-MS พบว่าน้ ามันชั้นล่างมีองค์ประกอบที่เป็นกรดปริมาณมาก ขณะที่น้ ามันชั้นบนมีองค์ประกอบของสารฟีนอล ปริมาณมาก เมื่อน าน้ ามันชั้นบนมาวัดค่าทางความร้อนพบว่าได้ค่า 22.13 MJ/kg ส าหรับถ่านชาร์ที่ได้จากการไพโรไลซิส

14

ถูกน ามาศึกษาการดูดซับสารละลายเมททิลีนบลู พบว่าถ่านชาร์ที่ได้จากการ ไพโรไลซิสแบบเติมตัวเร่งปฏิกิริยาแล้วน า ไปผ่านการกระต้นุ ด้วยโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์และกระตุ้น ด้วยการเผา มีแนวโน้มที่จะสามารถดูดซับได้ดีที่สุดเมื่อเทียบกับถ่านชาร์ที่เตรียมด้วยวิธีที่ไม่เติมตัวเร่งปฏิกิริยา และแบบเติมตัวเร่งปฏิกิริยาแล้วน าไปผ่านการกระตุ้นด้วยโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์เพียงอย่างเดียว Miandad, R. และคณะ, 2016. ได้ศึกษาเปรียบเทียบกระบวนการไพโรไลซิสระหว่างกระบวนการไพโรไลซิสเชิงการเร่งปฏิกิริยา (catalytic pyrolysis) และกระบวนการไพโรไลซิสเชิงความร้อน (thermal pyrolysis) ซึ่งมีปัจจัยที่ได้ศึกษาได้แก่ อุณหภูมิ, เวลาการท างานของกระบวนการ, องค์ประกอบของวัตถุดิบ และการปรับปรุงประสิทธิภาพในการเร่งปฏิกิริยาของกระบวนการไพโรไลซิสเชิงการเร่งปฏิกิริยา การปรับปรุงประสิทธิภาพระบบไพโรไลซิสเชิงการเร่งปฏิกิริยานี้เป็นผลมาจากกระบวนการทางไพโรไลซิสเชิงความร้อนมีการผลผลิตที่ได้คือ น้ ามัน และผลิตภัณฑ์อ่ืนๆ ในปริมาณน้อย ใช้อุณหภูมิสูง และเวลาของกระบวนการท างานของระบบที่นาน ดังนั้นจึงได้มีการทดลองการเร่งปฏิกิริยาแก่ระบบไพโรไลซิสจากขยะพลาสติก ซึ่งปรากฏว่าสามารถเพ่ิมการเปลี่ยนรูปจากขยะพลาสติกไปเป็นน้ ามันได้ 70 ถึง 80 % จากปริมาณตั้งต้น และองค์ประกอบทางเคมีและทางฟิสิกส์ที่ได้คือ มีคุณภาพใกล้เคียงกับน้ ามันดีเซล โดยให้ค่าความร้อนสูง (HHV) ที่ 38 ถึง 45.86 MJ/kg มีความหนาแน่นที่ 0.77 ถึง 0.84 g/cm3 แต่อย่างไรก็ตามการที่จะพัฒนาการสกัดน้ ามันด้วยวิธีการไพโรไลซิสเพ่ือเชิงพานิชยังคงต้องใช้เวลาในการวิจัยและพัฒนาอยู่อีกระยะหนึ่งจึงสามารถน าออกมาใช้ได้จริงต่อไป Viswanath K. Kaimal และ P. Vijayabalan, 2016. ได้ท าการศึกษาศักยภาพการน าน้ ามันสังเคราะห์ด้วยกระบวนการไพโรไลซิสจากขยะพลาสติกเพ่ือการน ามาทดแทนน้ ามันดีเซล โดยได้ศึกษาการสังเคราะห์น้ ามันดีเซลจากกระบวนการไพโรไลซิสเพื่อการน ามาใช้กับเครื่องยนต์ดีเซลหนึ่งกระบอกสูบ ทีนิยมใช้ในเชิงเกษตรกรรม โดยสารน้ ามันที่ได้จากการสกัดจากขยะพลาสติกนี้จะถูกน ามาผสมกับน้ ามันดีเซลและทดลองใช้งานในอัตราส่วน 3 อัตราส่วนคือ 25, 50 และ 75 % ของปริมาณน้ ามันดีเซล ซึ่งผลที่ได้พบว่าการท างานของเครื่องยนต์จะแปรผันผกผันกับอัตราส่วนที่เพ่ิมขึ้นของน้ ามันที่ได้จากกระบวนการไพโรไลซิส โดยอัตราส่วนที่ 25 % เครื่องยนต์จะมีการท างานได้ใกล้เคียงกับการใช้น้ ามันดีเซล และได้มีการตรวจวัดผลของควันไอเสียและค่า NOx ที่ได้จาการเผาไหม้ของเครื่องยนต์พบว่ามีปริมาณที่ลดลงจากการใช้น้ ามันดีเซลเป็นเชื้อเพลิงเพียงอย่างเดียวอยู่ที่ 22 % และ 17.8 % ที่อัตราส่วนของการผสมน้ ามันจากการสกัดจากพลาสติกกับน้ ามันดีเซลที่ 25 % Shafferina Dayana Anuar Sharuddin และคณะ, 2016. ได้ศึกษาการสกัดน้ ามันจากขยะพลาสติกด้วยกระบวนการไพโรไลซิสและได้น าเสนอเป็นบทความปริทัศน์ ซึ่งได้แสดงถึงกระบวนการสกัดน้ ามันโดยการบวนการไพโรไลซิสจากขยะพลาสติกที่ต่างชนิดกันที่มีความสัมพันธ์กับค่าพารามิเตอร์ต่างๆที่มีอิทธิพลต่อผลผลิตของน้ ามัน แก๊ส และถ่าน ในกระบวนการไพไลซิ ส ดังนั้นปัจจัยที่ส าคัญของกระบวนการไพโรไลซิสนี้ที่เกี่ยวข้องกับผลิตภัณฑ์ที่ได้คือ อุณหภูมิ ชนิดของปฏิกรณ์ ระยะเวลาท างาน

15

ของระบบ ความดัน การเร่งปฏิกิริยา ชนิดของแก๊สในปฏิกรณ์แบบฟลูอิไดซ์เบด และอัตราการไหลของแก๊สไพโรไลซิสที่ได้ ซึ่งจากปัจจัยเหล่านี้จึงมีความจ าเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องถูกปรับแต่งให้เหมาะสมเพ่ือการได้ผลผลิตที่สูงที่สุด

16

บทท่ี 3 กรอบแนวคิดและวิธีการศึกษา

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาวิจัยเชิงทดลอง เพ่ือที่จะออกแบบระบบและกระบวนการเปลี่ยนรูปขยะพลาสติกเป็นน้ ามันเพ่ือน าไปใช้ในเชิงพลังงานทดแทนด้วยกระบวนการทางไพโรไลซิส โดยใช้รูปแบบของระบบเครื่องปฏิกรณ์แบบเบดคงที่ (Fixed-Bed Reactors) และเป็นระบบไพโรไลซิสแบบช้า ซึ่งมีต้นทุนในการสร้างระบบต่ าและสามารถน าไปใช้ได้จริงในชุมชน ซึ่งในการวิจัยนี้ได้น าเอาตัวอย่างขยะพลาสติกจากชุมชนเป้าหมายได้แก่ เขตพ้ืนที่ อบต.ป่าคา อ าเภอท่าวังผา จังหวัดน่าน, อบต.แม่พริก อ าเภอแม่สรวย จังหวัดเชียงราย และ อบต.บ่อแก้ว อ าเภอสะเมิง จังหวัดเชียงใหม่ มาเป็นวัตถุดิบหลักในการทดลอง และในการด าเนินการวิจัยนี้ได้มีขั้นตอนดังแสดงในภาพที่ 3.1 และมีรายละเอียดดังในหัวข้อที่ 3.2 โดยมีขอบเขตของตัวแปรต่างๆ ในการวิจัยนี้ได้แก่ ตัวแปรต้น คือ ศึกษาประเภทและชนิดของขยะประเภทพลาสติกและโฟมที่เหมาะสมส าหรับการน ามาใช้ผลิตน้ ามันดิบด้วยกระบวนการไพโรไลซิส ตัวแปรตาม คือ ศึกษาและออกแบบกระบวนการน าขยะประเภทพลาสติกและโฟมมาเพ่ือผลิตเป็นน้ ามันดิบด้วยวิธีการไพโรไลซิส ด้วยต้นทุนต่ าและผลิตได้จริง ตัวแปรควบคุม คือ ในงานวิจัยนี้มีการควบคุมพ้ืนที่วิจัย, ประเภทพลาสติกและโฟมมาเพ่ือผลิตเป็นน้ ามันดิบด้วยวิธีการไพโรไลซิส และ รูปแบบกระบวนการสร้างเตาไพโรไลซิสด้วยต้นทุนต่ า 3.1 การศึกษาทฤษฎีและงานวิจัยท่ีเกี่ยวข้อง ในการศึกษาทางทฤษฏีต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาเตาไพโรไลซีสโดยใช้รูปแบบของระบบเครื่องปฏิกรณ์แบบเบดคงที่ (Fixed-Bed Reactors) และเป็นระบบไพโรไลซิสแบบช้า โดยค านึงถึงต้นทุนในการสร้างและคนในชุมชนสามารถน าไปพัฒนาต่อยอดและใช้ได้เองในชุมชน ซึ่งในงานวิจัยนี้มุ่งเน้นการศึกษาเพ่ือให้รู้ถึงหลักการท างาน กระบวนการ และลักษณะของอุปกรณ์ที่ใช้สร้างระบบไพโรไลซิส ซึ่งจะเป็นแนวทางในการพัฒนาเครื่องให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นได้ และในแต่ละหัวข้อมีความสัมพันธ์ที่เกี่ยวข้องและมีผลต่อการสร้างเตาไพโรไลซีส โดยการศึกษาจะค้นคว้านั้นจะมีการศึกษาจากหนังสือ ต ารา และเอกสารงานวิจัยที่เก่ียวข้องอย่างละเอียด ดังปรากฏในบทที่ 2

17

ภาพที่ 3.1 แผนภาพขั้นตอนการดาเนินการ 3.2 ขั้นตอนในการศึกษาวิจัย 3.2.1 การศึกษาและค้นคว้าปัญหา จะมีวิธีการศึกษาด้วยการลงพ้ืนที่เพ่ือส ารวจปัญหา ชนิด และปริมาณของขยะประเภทพลาสติกและโฟม ในเขตพ้ืนที่ที่ศึกษา ได้แก่ เขตพ้ืนที่ อบต.ป่าคา อ าเภอท่าวังผา จังหวัดน่าน, อบต.แม่พริก อ าเภอแม่สรวย จังหวัดเชียงราย และ อบต.บ่อแก้ว อ าเภอสะเมิง จังหวัดเชียงใหม่

ศึกษาปัญหาและค้นคว้าข้อมูล

ออกแบบระบบต่างๆ ของกระบวนการไพโรไลซิส

สร้างระบบไพโรไลซิส

สรุปและวิเคราะห์ผลการทดลอง

น าเสนอผลงานวจิัย

สิ้นสุดการด าเนินการ

เร่ิมต้นการ

ด าเนินการ

ทดลองสกัดน้ ามนัระบบด้วย

ไพโรไลซิส

18

3.2.2 ศึกษาค้นคว้าในหัวข้อของประเภทและชนิดของขยะพลาสติก และศึกษาคุณสมบัติของขยะพลาสติก ชนิด PP และโฟม ชนิด PS ซึ่งพลาสติกและโฟมดังกล่าวไม่สามารถน าไปขายต่อได้ จึงมีความเหมาะสมส าหรับการน ามาใช้เพ่ือผลิตเป็นน้ ามันดิบด้วยวิธีการไพโรไลซิส 3.2.3 ศึกษาและออกแบบระบบการแปลรูปขยะพลาสติกให้เป็นน้ ามันจากกระบวนการไพโรไลซิส โดยค านึงถึงรูปแบบและกระบวนการที่ง่ายและต้นทุนต่ า สามารถน าไปถ่ายทอดและต่อยอดเทคโนโลยีสู่ชุมชนได้ ซึ่งจะมีหัวข้อในการศึกษาเพ่ือน าไปพัฒนาระบบไพโรไลซิส ได้แก่ 3.2.3.1 ศึกษาระบบเครื่องปฏิกรณไ์พโรไลซิสอย่างง่าย 3.2.3.2 ศึกษาระบบกระบวนการควบแน่น โดยใช้กระบวนการควบแน่นแบบสัมผัส (contact condenser) 3.2.3.3 ศึกษาศักยภาพการใช้พลังงานจากแก๊สหุงต้ม (LPG) ไปใช้ในกระบวนในการผลิตน้ ามันจากขยะพลาสติกด้วยระบบไพโรไลซิส 3.2.4 สร้างเตาไพโรไลซิสซึ่งเป็นระบบไพโรไลซิสแบบช้า และมีรูปแบบของระบบเครื่องปฏิกรณ์แบบเบดคงท่ี (Fixed-Bed Reactors) โดยมีอุปกรณ์ในการท างานวิจัยดังนี้ 3.2.4.1 ท่อทองแดงขนาด เส้นผ่านศูนย์กลาง 5/8 นิ้ว พร้อมข้อต่อ 3.2.4.2 เต้า LPG ขนาด 4 kg 3.2.4.3 ถังใส่น้ าส่วนควบแน่นขนาด 20 ลิตร 3.2.4.4 หม้อสแตนเลสขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 32 cm และสูง 15 cm 3.2.5 วิเคราะห์ระบบไพโรไลซิสเชิงความร้อนเพ่ือน าไปสู่การหาค่าอัตราการใช้พลังงานในการผลิตน้ ามันของระบบ โดยมีเครื่องมือในการวิเคราะห์ ได้แก่ 3.2.5.1 เครื่องบันทึกข้อมูล DATA Logger 10 ช่อง ยี่ฮ่อ Graphtec รุ่น MT100 3.2.5.2 สายวัดอุณหภูมิ Thermocouple ชนิด K 3.2.5.3 หัววัดอุณหภูมิ ชนิด K

ภาพที่ 3.2 ท่องทองแดงขนาด 5/8 นิ้ว

19

ภาพที่ 3.2 เครื่องบันทึกข้อมูล DATA Logger 10 ช่อง ยี่ฮ่อ Graphtec รุ่น MT100

ภาพที่ 3.3 สายวัดอุณหภูมิ Thermocouple ชนิด K

ภาพที่ 3.4 หัววัดอุณหภูมิ ชนิด K

20

ภาพที่ 3.5 ถังแก๊ส LPG ขนาด 4 kg

ภาพที่ 3.6 ปฏิกรณ์ไพโรไลซิสที่ดัดแปลงจากหม้อสแตนเลส เส้นผ่านศูนย์กลาง 32 cm

3.2.6 เมื่อได้น้ ามันดิบจากกระบวนการไพโรไลซิสจากขยะพลาสติกและโฟมแล้วจะน าวิเคราะห์องค์ประกอบทางฟิสิกส์และเคมี โดยกรมวิทยาศาสตร์บริการ 3.2.7 ศึกษาความเป็นไปได้และศักยภาพการน าเตาไพโรไลซิสแบบต้นทุนต่ าจากงานวิจัยนี้ไปใช้ผลิตน้ ามันดิบจากขยะพลาสติกและโฟมจริงในชุมชน และการน าไปพัฒนาต่อยอดเทคโนโลยีเตาไพโรไลซิสเพื่อการใช้งานเชิงพลังงานทดแทน 3.2.8 สรุปและวิเคราะห์ผลการทดลอง 3.2.9 น าผลการวิจัยที่ได้ไปน าเสนอสู่สาธารณะและมีการบริการวิชาการด้วยการเผยแพร่องค์ความรู้ที่ได้จากการวิจัยสู่ชุมชน

21

3.3 การออกแบบไพโรไลซิสอย่างง่าย 3.3.1 โครงสร้างเตาไพโรไลซิส การออกแบบเตาไพโรไลซิสเพ่ือการผลิตน้ ามันจากขยะพลาสติกและโฟม สามารถท าได้โดยการน าเอาเตาแก๊สหุงต้ม LPG มาเป็นแหล่งให้ความร้อนแก่ปฏิกรณ์ไพโรไลซิส ซึ่งเตาแก๊ส LPG นี้สามารถให้ความร้อนได้มากกว่า 700 oC และสามารถหาซื้อได้ง่ายจากท้องตลาด โดยแก๊สที่ใช้เป็นแหล่งเชื้อเพลิงจะมีขนาด 4 kg ดังแสดงในภาพที่ 3.5 โดยสามารถน าปฏิกรณ์มาวางไว้ได้ ซึ่งปฏิกรณ์ในการทดลองนี้สร้างจากหม้อสแตนเลสขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 32 cm และมีความสูง 15 cm ดังแสดงในภาพที่ 3.6 และมีโครงสร้างของระบบไพโรไลซิสดังแสดงในภาพที่ 3.7 และ 3.8 ซึ่งท่อน าก๊าซนี้จะใช้ท่อทองแดงเส้นผ่านศูนย์กลางขนาด 5/8 นิ้ว และหุ้มฉนวนแอร์โรเฟลกซ์กันความร้อนถ่ายเทออกจากท่อน าก๊าซ แล้วต่อท่อนี้ไปยังส่วนควบแน่นซึ่งเป็นระบบควบแน่นแบบสัมผัสโดยจะให้ปลายท่อทองแดงอยู่ต่ าจากระดับน้ า 0.05 m ก๊าซที่ได้จะมีการสัมผัสกับน้ าหล่อเย็นโดยตรงและถ่ายเทความร้อนออกไปสู่น้ าหล่อเย็น และผลที่ได้นี้คือจะได้น้ ามันไพโรไลซิสที่แยกชั้นกับน้ าหล่อเย็นและไหลลงไปสู่ส่วนเก็บกักน้ ามัน

ภาพที่ 3.7 โครงสร้างของระบบไพโรไลซิสอย่างง่าย ที่ใช้ระบบควบแน่นก๊าซด้วยระบบควบแน่นแบบสัมผัส

22

ภาพที่ 3.8 ระบบไพโรไลซิสอย่างง่าย ที่ต่อสายวัดอุณหภูมิและเก็บผลข้อมูลด้วยเครื่องบันทึกข้อมูล data logger รุ่น MT100

3.3.2 การออกแบบส่วนควบแน่น (Condensation) ระบบการควบแน่นที่ใช้ในการระเหย แบ่งเป็นระบบควบแน่นพ้ืนผิว (Surface condenser) และระบบควบแน่นแบบสัมผัส (contact condenser) โดยที่ระบบการควบแน่นแบบพ้ืนผิวจะให้ความเย็นผ่านผนังกั้นเช่นเดียวกับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนท่ัวไป โดยให้ไอระเหยและน้ าระบายความร้อนไม่สัมผัสกันโดยตรง แต่เนื่องจากตัวเครื่องมีราคาสูง จึงใช้ในกรณีที่ต้องเดินเครื่องภายใต้สุญญากาศ (ความดันต่ ามากๆ) หรือกรณีที่ต้องน าของเหลวควบแน่นกลับมาใช้ใหม่โดยไม่ให้น้ าเย็นเข้าไปปนกับของเหลวควบแน่น หรือต้องน าของเหลวควบแน่นออกไปแปรรูปต่อ ส่วนระบบการควบแน่นแบบสัมผัสเป็นเครื่องควบแน่นที่จะให้ไอระเหยสัมผัสกับน้ าโดยตรง ซึ่งจะมีการระบายความร้อนจ านวนมากและมีโครงสร้างไม่ซับซ้อนและราคาถูก และยังมีประสิทธิภาพในการควบแน่นดีจึงเคยใช้กันมากที่สุดในการระเหย แต่ปัจจุบันเนื่องจากก่อปัญหาสิ่งแวดล้อม เนื่องจากสารระเหยกับน้ าจะผสมกันและต้องมีกระบวนการแยกสารออกในภายหลัง ดังแสดงในภาพที่ 3.7 และ 3.9 ซึ่ ง ในงานวิจั ยฉบับนี้ ผู้ วิ จั ย ได้ เลื อกใช้ วิ ธีการควบแน่นด้วยระบบการควบแน่นแบบสัมผัส (contact condenser) ซึ่งมีต้นทุนในการสร้างระบบที่ต่ ากว่าและง่ายต่อการใช้งานกว่าระบบการควบแน่นแบบพ้ืนผิว

23

(a)

(b)

ภาพที่ 3.9 (a) แบบจ าลองระบบควบแน่นพ้ืนผิว (Surface condenser) และ (b) ระบบควบแน่นแบบสัมผัส (contact condenser) 3.4 วิธีการทดลอง 3.4.1 การเตรียมวัตถุดิบ น าวัตถุดิบที่จะใช้ในการทดลองน าไปตากแดดเพ่ือไล่ความชื้นเป็นเวลา 1 วัน จากนั้นนาวัตถุดิบมาตัดให้มีขนาดที่เล็กลง โดยมีขนาดทดลอง คือ 1.0 ถึง 2.0 cm2 โดยวัตถุดิบที่ใช้ในการทดลองคือพลาสติก ชนิด PP และโฟม ชนิด PS 3.4.2 การทดสอบการใช้งานเตาไพโรไลซีส การพัฒนาเตาไพโรไลซีสอย่างง่าย ซึ่งได้ท าการออกแบบและจัดสร้างแล้วท าการทดสอบการใช้งาน โดยทดสอบสกัดน้ ามันดิบจากพลาสติก ชนิด PP (ถุงพลาสติก) น้ าหนัก 0.5 kg ด้วยจ านวนการสอดสอบทั้งหมด 4 ครั้ง 3.4.3 การทดลองสกัดน้ ามันดิบจากเตาไพโรไลซีส การทดลองสกัดน้ ามันดิบจากเตาไพโรไลซีส ด้วยวัตถุดิบที่ใช้ในการทดลองคือพลาสติก ชนิด PP และโฟม ชนิด PS เพ่ือสกัดตัวอย่างและน าไปตรวจวิเคราะห์องค์ประกอบทางฟิสิกส์และเคมีจากกรมวิทยาศาสตร์บริการ 3.4.4 ศึกษาระบบการควบแน่นสัมผัส (contact condenser) ในส่วนของการควบแน่นแก๊สระเหยที่ได้จากเตาปฏิกรณ์ จะสามารถตรวจวัดอุณหภูมิที่ได้เปรียบเทียบกับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิของน้ าหล่อเย็น และสามารถน าสู่ไปค านวณหาค่าการถ่ายเทความร้อนได้ ตามสมการสมดุลพลังงานความร้อน สมการที่ (3.1)

24

3.5 วิเคราะห์ผลการทดลอง การวิเคราะห์ผลการทดลองที่ได้สามารถวิเคราะห์ปริมาณตามในหัวข้อดังนี้ 3.5.1 วิเคราะห์ผลการทดสอบสกัดน้ ามันดิบจากพลาสติก ชนิด PP (ถุงพลาสติก) น้ าหนัก 0.5 kg จ านวนการสอดสอบทั้งหมด 4 ครั้ง โดยสามารถวิเคราะห์ด้วยจุดวัดอุณหภูมิดังแสดงในภาพที่ 3.8 และ 3.10 3.5.1.1 วิเคราะห์การใช้พลังงานความร้อนจากแก๊ส LPG ของเตาปฏิกรณ ์ 3.5.1.2 วิเคราะห์การถ่ายโอนความร้อนของส่วนควบแน่นด้วยวิธีการควบแน่นแบบสัมผัส 3.5.1.3 วิเคราะห์ปริมาณเชิงสถิติของผลิตภัณฑ์น้ ามันดิบที่ได้ดังนี้

1. การหาค่าเฉลี่ยของข้อมูลที่ไม่ได้แจกแจงความถี่ ̅ ∑

2. ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน SD √∑ [ ̅]

3.5.2 วิเคราะห์ปริมาณทางฟิสิกส์และเคมีน้ ามันดิบที่ได้จากกระบวนการไพโรไลซิสจาก พลาสติก ชนิด PP และโฟม ชนิด PS ได้แก่ ค่าpH ปริมาณความหนาแน่น จุดวาบไฟ ค่าความร้อนการเผาไหม้แบบกรอส และปริมาณน้ าและตะกอน 3.5.3 การวิเคราะห์อัตราการถ่ายโอนความร้อนของส่วนควบแน่นแบบสัมผัสโดยจะใช้น้ าเป็นสารหล่อเย็น จะได้อัตราการแลกเปลี่ยนความร้อนต่อเวลาจากไอระเหยไปสู่น้ าสามารถค านวณได้จากสมการที่ (3.1) สมการสมดุลพลังงาน

[ ]

(3.1)

เมื่อ q คือ อัตราการถ่ายเทความร้อน [W] m คือ มวลของน้ าหล่อเย็น [kg] cp คือ ค่าความจุความร้อนจ าเพาะของน้ า 4.187 kJ/kg.K TH คือ อุณหภูมิของน้ าที่เพ่ิมข้ึน [K] TC คือ อุณหภูมิของน้ าเริ่มต้น [K] t คือ เวลาของการน างานของส่วนควบแน่น [s]

25

ภาพที่ 3.10 จุดวัดอุณหภูมิเพ่ือวิเคราะห์ผลการทดสอบสกัดน้ ามันจากเตาไพโรไลซีส เมื่อ T1 คือ อุณหภูมิเฉลี่ยเตาปฏิกรณ์ (oC), T2 คือ อุณหภูมิเฉลี่ยน้ าหล่อเย็นของระบบความแน่นแบบสัมผัส (oC), T water คือ อุณหภูมิเฉลี่ยของน้ าหล่อเย็นเริ่มต้นที่ 29.8 oC และTambient คือ อุณหภูมิอากาศแวดล้อม (oC)

26

บทท่ี 4 ผลการศึกษาวิจัย

ในบทที่ 4 ได้มีการแสดงผลของการศึกษาวิจัยที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาปริมาณและประเภทของขยะชนิดต่างๆ ในภาพรวมของชุมชนในเขตพ้ืนที่จังหวัดซึ่งเป็นที่ตั้งเขตพ้ืนที่ที่ศึกษาวิจัย ได้ แก่ จังหวัดน่าน จังหวัดเชียงราย และจังหวัดเชียงใหม่ และได้ศึกษาผลของน้ ามันดิบที่สามารถสกัดได้จากพลาสติกชนิด PP และโฟมชนิด PS จากระบบไพโรไลซิสอย่างง่ายต้นทุนต่ าในรูปแบบของการวิเคราะห์ในเชิงฟิสิกส์และเคมี ซึ่งจะได้กล่าวในหัวข้อดังต่อไปนี้

4.1 อัตราการผลิตขยะของชุมชน จากการศึกษาปริมาณและประเภทของขยะชนิดต่างๆ ในภาพรวมเพ่ือเป็นการประมาณการของปริมาณการผลิตขยะประเภทต่างๆ ของชุมชนในเขตพ้ืนที่จังหวัดซึ่งเป็นที่ตั้งเขตพ้ืนที่ที่ศึกษาวิจัย ได้แก่ จังหวัดน่าน จังหวัดเชียงราย และจังหวัดเชียงใหม่ ซึ่งเป็นจังหวัดที่ตังอยู่ของ อบต.ป่าคา อ าเภอท่าวังผา จังหวัดน่าน, อบต.แม่พริก อ าเภอแม่สรวย จังหวัดเชียงราย และ อบต.บ่อแก้ว อ าเภอสะเมิง จังหวัดเชียงใหม่ และได้น าเสนอข้อมูลสถิติสถานการณ์ปริมาณขยะที่เกิดข้ึนในภาพรวมของจังหวัดได้ดังนี้ 4.1.1 อัตราการผลิตขยะเฉลี่ยของชุมชนในเขตจังหวัดน่าน จากการศึกษาจากแผนปฏิบัติการขยะมูลฝอยจังหวัดน่าน พ.ศ. 2560 ซึ่งเป็นข้อมูลในปี พ.ศ. 2559 พบว่า จังหวัดน่าน มีปริมาณขยะมูลฝอยจากชุมชนเฉลี่ยประมาณ 456.03 ตัน/วัน โดยมีขยะมูลฝอยที่มาจากองค์กรปกครองส่วนท้องถิ่นท่ีมีจัดเก็บ ขนส่ง และก าจัดอย่างเป็นระบบ ทั้งสิ้น 45 แห่ง เป็นจ านวน 250.79 ตัน/วัน และเป็นขยะมูลฝอยที่มาจากองค์กรปกครองส่วนท้องถิ่นที่ไม่มีระบบจัดเก็บ ขนส่ง และก าจัด จ านวน 54 แห่ง ซึ่งมีปริมาณเฉลี่ยประมาณ 205.25 ตัน/วัน และสามารถแบ่งเป็นประเภทของขยะได้ 4 ประเภท ดังแสดงในภาพที่ 4.1 ประกอบด้วยประเภทที่ 1 ขยะอินทรีย์ ประกอบด้วย เศษผัก เศษผลไม้ เศษอาหาร และใบไม้ เฉลี่ยร้อยละ 62, ประเภทที่ 2 ขยะรีไซเคิล ประกอบด้วย กระดาษ พลาสติก แก้ว โลหะ และกล่องนม เฉลี่ยร้อยละ 24, ประเภทที่ 3 ขยะทั่วไป ประกอบด้วย ซองบะหมี่ส าเร็จรูป ถุงพลาสติก เฉลี่ยร้อยละ 10 และถุงบรรจุขนม และประเภทที่ 4 ขยะอันตราย ประกอบด้วย แบตเตอร์รี่ ถ่านไฟฉาย และกระป๋องสเปรย์ เฉลี่ยร้อยละ 4

27

ภาพที่ 4.1 ร้อยละปริมาณขยะมูลฝอยจากชุมชนเฉลี่ยต่อวันของจังหวัดน่าน ข้อมูลในปี พ.ศ. 2559

(ส านักงานส่งเสริมการปกครองท้องถิ่นจังหวัดน่าน และ ส านักงานทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อมน่าน, 2559) จากภาพที่ 4.1 กลุ่มขยะประเภทที่ 2 ขยะรีไซเคิลนี้จะถูกผลิตขึ้นโดยชุมชนในเขตจังหวัดน่าน ซึ่งประกอบด้วย กระดาษ พลาสติก แก้ว โลหะ และกล่องนม จะมีปริมาณเฉลี่ยร้อยละ 24 ดังนั้นผู้วิจัยจะสามารถสันนิฐานและตั้งข้อสรุปได้ว่าขยะประเภทพลาสติกจะมีอยู่ในปริมาณที่ค่อนข้างสูงและคาดการณ์ว่าจะมีปริมาณมากกว่าครึ่งหนึ่งของปริมาณกลุ่มขยะประเภทที่ 2 4.1.2 อัตราการผลิตขยะเฉลี่ยของชุมชนในเขตจังหวัดเชียงราย จากการส ารวจการจัดเก็บขยะมูลฝอยขององค์กรปกครองส่วนท้องถิ่นในพ้ืนที่ จังหวัดเชียงราย พบว่า ปริมาณขยะในจังหวัดเชียงรายรวม 727 ตัน/วัน ซึ่งมอีงค์ประกอบของขยะมูลฝอยประเภทมูลฝอยเปียกมีปริมาณมากที่สุด คือ มีค่าร้อยละ 49.55 ที่เหลือถือเป็นขยะประเภทอ่ืนๆ ได้แก่ พลาสติกมีปริมาณค่าเฉลี่ยเป็นร้อยละ 16.78 ขยะประเภทแก้วมีค่าเฉลี่ยร้อยละ 9.57 ขยะประเภทไม้มีค่าเฉลี่ยร้อยละ 6.74 ขยะประเภทกระดาษมีค่าเฉลี่ยร้อยละ 6.64 ขยะประเภทเศษผ้ามีค่าเฉลี่ยร้อยละ 3.39 ขยะประเภทโลหะมีค่าเฉลี่ยร้อยละ 3.25 ขยะประเภทยาง/หนังมีค่าเฉลี่ยร้อยละ 2.3 และขยะประเภทอ่ืนๆ มีค่าเฉลี่ยคิดเป็นร้อยละ 1.78 ดังแสดงในภาพที่ 4.2 จากภาพที่ 4.2 กลุ่มขยะประเภทพลาสติกท่ีถูกผลิตจากชุมชนในเขตจังหวัดเชียงรายจะมีค่าเฉลี่ยร้อยละ 17 และผู้วิจัยคาดการณ์ว่าจะมีปริมาณที่จะเพ่ิมขึ้นเรื่อยๆ ตามจ านวนโครงสร้างประชากรของจังหวัดเชียงราย

ขยะอนิทรีย์ 62%

ขยะรีไซเคลิ 24%

ขยะท่ัวไป 10%

ขยะอันตราย

4%

28

ภาพที่ 4.2 ร้อยละปริมาณขยะมูลฝอยจากชุมชนเฉลี่ยต่อวันของจังหวัดเชียงราย ข้อมูลในปี พ.ศ. 2555

(คณะกรรมการบริหารงานจังหวัดแบบบูรณาการจังหวัดเชียงราย, 2557) 4.1.3 อัตราการผลิตขยะเฉลี่ยของชุมชนในเขตเทศบาลนครเชียงใหม่ จังหวัดเชียงใหม่ จังหวัดเชียงใหม่เป็นจังหวัดที่ใหญ่เป็นอันดับสองรองจากกรุงเทพมหานคร เป็นศูนย์กลางของการท่องเที่ยว การศึกษา อุตสาหกรรม การขนส่ง ค้าขายและที่อยู่อาศัย จ านวนประชากรนับถึงวันที่ 30 พฤศจิกายน 2553 มีจ านวน 1,673,930 คน ไม่นับรวมผู้ที่เข้ามาอาศัยอยู่ชั่วคราวและนักท่องเที่ยวอีกวันละนับแสนคน ดังนั้นในแต่ละวันจึงมีขยะเกิดขึ้นมากมาย เฉพาะขยะมูลฝอยที่เกิดขึ้นในเขตเทศบาลนครเชียงใหม่ซึ่งมีประชากร ณ เดือนมกราคม พ.ศ. 2554 จ านวนทั้งสิ้น 141,361 คน มีปริมาณขยะเฉลี่ยต่อวันเพ่ิมขึ้นทุกปี โดยในปี พ.ศ. 2553 มีปริมาณถึง 284 ตันต่อวัน ลักษณะทางกายภาพของมูลฝอยในเขตเทศบาลนครเชียงใหม่ ซึ่งท าการศึกษาโดยส านักงานคณะกรรมการสิ่งแวดล้อมแห่งชาติและงานรักษาความสะอาด กองสาธารณสุขในปี พ.ศ. 2529 พบว่าส่วนใหญ่เป็นเศษพืช ใบไม้ ผ้า ซึ่งย่อยสลายได้รวมกันคิดเป็นร้อยละ 78.3 และมีลักษณะอ่ืนๆ ดังแสดงในภาพที่ 4.3 และสามารถคาดการณ์ปริมาณขยะจากจ านวนประชากรที่ก่อให้เกิดขยะที่มีอยู่ในพ้ืนที่ศึกษา โดยใช้ข้อมูลจากการศึกษาของคณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ พบว่าอัตราการเกิดมูลฝอยในเขตเทศบาลมีประมาณ 0.835 กิโลกรัมต่อคนต่อวัน จึงสามารถคาดการณ์ปริมาณขยะในแต่ละวันได้ จากอัตราการเกิดมูลฝอยในเขตเทศบาลนครเชียงใหม่ ซึ่งมีประมาณ 0.835 กก./คน/วัน สามารถแยกเป็นแหล่งต่างๆ ได้คือ บ้านเรือน จ านวน 132 ตัน/วัน, ตลาดจ านวน 18 ตัน/วัน, โรงแรมจ านวน 8 ตัน/วัน และ โรงพยาบาลจ านวน 1 ตัน/วัน เมื่อเปรียบเทียบกับเทศบาลเมืองล าพูน พบว่ามีขยะประมาณ 2.5–3.0 ตันต่อวัน และจากปริมาณขยะดังกล่าวสามารถแยกประเภทออกได้เป็น เศษพืช ผัก กิ่งไม้ ร้อยละ 75, แก้ว ขวด อิฐ โลหะ ร้อยละ 10, พลาสติก ร้อยละ 7.5, กระดาษ กล่อง ร้อยละ 5 และอ่ืนๆ ร้อยละ 2.5

มูลฝอยเปียก 49%

กระดาษ 7%

พลาสตกิ 17%

เศษผ้า 3%

แก้ว 10%

โลหะ 3%

ไม้ 7%

หนัง / ยาง 2%

อ่ืน ๆ 2%

29

ภาพที่ 4.3 อัตราการเกิดมูลฝอยในเขตเทศบาลนครเชียงใหม่ ข้อมูลในปี พ.ศ. 2554

(ศูนย์วิจัยและจัดการคุณภาพอากาศ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่, 2554)

จากภาพที่ 4.3 กลุ่มขยะประเภทพลาสติกที่ถูกผลิตจากชุมชนในเขตเทศบาลนครเชียงใหม่มีปริมาณร้อยละ 7 ซึ่งดูแล้วอาจจะน้อยกว่าของปริมาณขยะพลาสติกของจังหวัดน่านและเชียงราย เพราะว่าผู้วิจัยสามารถสืบค้นข้อมูลได้เฉพาะในเขตเทศบาลนครเชียงใหม่เท่านั้น และอีกเหตุผลหนึ่งซึ่งผู้วิจัยก็คาดการณ์ว่าน่าจะเกิดจากระบบบริหารจัดการระบบการจัดเก็บและท ารายขยะมูลฝอยที่มีประสิทธิภาพสูง 4.1.4 การผลิตขยะพลาสติกของชุมชนในพ้ืนที่เป้าหมาย จากการส ารวจอัตราการผลิตขยะเฉลี่ยของชุมชนในพ้ืนที่เป้าหมายเบื้องต้นจากการสังเกตในถังขยะในชุมชน (พ้ืนที่ อบต.ป่าคา อ าเภอท่าวังผา จังหวัดน่าน, อบต.แม่พริก อ าเภอแม่สรวย จังหวัดเชียงราย และ อบต.บ่อแก้ว อ าเภอสะเมิง จังหวัดเชียงใหม่) ซ่ึงได้พบว่าในชุมชนเหล่านี้จะมีอัตราการการผลิตขยะที่มีความคล้ายกัน คือ มีขยะพลาสติกชนิด PP เป็นส่วนมาก ซึ่งจะเป็นขยะประเภทถุงพลาสติกในอาหาร รองลงมาเป็นขยะพลาสติกชนิด PET ซึ่งเป็นขยะประเภทขวดพลาสติกใส่น้ าและเครื่องดื่มต่างๆ และในล าดับสุดท้ายเป็นขยะพลาสติกชนิดโฟม PS ซึ่งเป็นขยะประเภทภาชนะโฟมใส่อาหาร ในการส ารวจชนิดของขยะพลาสติกในเบื้องต้นนี้ สามารถระบุข้อสรุปได้ คือ ปริมาณขยะพลาสติกชนิด PP ประเภทขยะถุงพลาสติกใส่อาหารมีความเหมาะสมในการน ามาสกัดเป็นน้ ามันไพโรไลซิส มากที่สุด และรองลงมาเป็นขยะพลาสติกชนิดโฟม PS มีความเหมาะสมในการน าไปสกัดเป็นน้ ามันไพโรไลซิสเป็นอันดับถัดไป แต่ขยะพลาสติกประเภท PET ที่เป็นขยะพลาสติกที่เป็นภาชนะใส่น้ าและเครื่องดื่มมีความไม่เหมาะสมในการน ามาสกัดน้ ามันไพโรไลซิส เนื่องมาจากมีความสามารถที่จะน าไปจ าหน่ายต่อหรือแปรรูปเพ่ือการน ากลับไปใช้ใหม่ด้วนวิธีการรียูส (Reuse) หรือการน าไปรีไซเคิล (Recycle) โดยจะได้มูลค่าที่มากกว่าการน าไปสกัดน้ ามันไพโรไลซิส

เศษพืช ผัก กิ่งไม้ 75%

แก้ว ขวด อฐิ โลหะ 10%

พลาสตกิ 7%

กระดาษ กล่อง 5%

อ่ืนๆ 3%

30

4.2 ผลการทดสอบการใช้งานเตาไพโรไลซีส ผลการทดสอบการพัฒนาเตาไพโรไลซีสอย่างง่าย ซึ่งได้ท าการออกแบบและจัดสร้างแล้วท าการทดสอบการใช้งานของระบบ โดยทดสอบสกัดน้ ามันดิบจากพลาสติก ชนิด PP (ถุงพลาสติก) น้ าหนัก 0.5 kg จ านวนการสอดสอบท้ังหมด 4 ครั้ง เพ่ือศึกษาถึงผลผลิตที่ได้จากระบวนการไพโรไลซีสอย่างง่าย โดยมีรายละเอียดดังในหัวข้อต่อไปนี้ 4.2.1 ค่าความร้อนในเตาปฏิกรณ์และในส่วนควบแน่นแบบสัมผัส ในการทดสอบเตาไพโรไลซีสอย่างง่าย ในห้องปฏิบัติการมีค่าอุณหภูมิห้องเฉลี่ย (T ambient) ที่ประมาณ 31.5 oC และในการด าเนินการทดลองได้มีการวัดค่าความร้อนภายในเตาปฏิกรณ์ (T1) นั้น ผู้วิจัยได้ใช้เวลาในการเก็บข้อมูลทั้งหมดเป็นเวลา 90 นาที และจะเก็บข้อมูลอุณหภูมิทุกๆ 10 นาที พบว่าเตาไพโรไลซิสจะมีค่าความร้อนจากอุณหภูมิเริ่มต้นเฉลี่ยที่ 31.5 oC และจะเพ่ิมขึ้นเป็น 421.5 oC ในช่วงเวลา 50 นาที และนาทีที่ 60 ถึงนาทีที่ 90 อุณหภูมิเฉลี่ยภายในเตาปฏิกรณ์จะมีค่าของความร้อนที่คงที่ประมาณ 420 oC และในส่วนของอุณหภูมิของน้ าหล่อเย็นของส่วนควบแน่นแบบสัมผัสนั้น จะมีการเติมน้ าสะอาดจ านวน 25 kg และมีอุณหภูมิเฉลี่ยเริ่มต้นที่ 29.5 oC และหลังจากด าเนินการระบบพบว่า ในช่วงเวลาเริ่มต้นถึงนาทีที่ 20 อุณหภูมิจะเพ่ิมขึ้นจาก 29.5 oC ถึง 34.5 oC และนาทีที่ 30 ถึง 90 จะมีค่าอุณหภูมเิฉลี่ยของน้ าหล่อเย็นที่คงตัวที่ 35.5 oC ซึ่งได้แสดงในภาพที่ 4.4

ภาพที ่4.4 ความสัมพันธ์ระหว่างเวลาและอุณหภูมิภายในเตาปฏิกรณ์ (T1) อุณหภูมิของน้ าหล่อเย็น (T2) และอุณหภูมิห้อง (T ambient) 4.2.2 ปริมาณน้ ามันดิบที่สกัดได้และสัดส่วนของผลิตภัณฑ์ จากการด าเนินการทดลองสกัดน้ ามันจากพลาสติกชนิด PP ด้วยขนาด 0.5 kg เป็นจ านวน 4 ครั้ง และปริมาณน้ ามันดิบที่สกัดได้จากกระบวนการไพโรไลซิสอย่างง่ายมีปริมาณเฉลี่ยที่ 0.125 kg มีค่า

25.027.029.031.033.035.037.039.041.043.045.047.049.0

0.0

50.0

100.0

150.0

200.0

250.0

300.0

350.0

400.0

450.0

500.0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

อณุหภ

มูขิองน ำ้หลอ่เยน็ แล

ะอณุหภ

มูหิ้อง (องศำเซ

ลลเซียส)

อณุหภ

มูภิำยในเตำปฏิกร (องศำเซลลเซียส)

เวลำ (นำที)

อุณหภูมิภายในเตาปฏิกร (องศาเซลลเซียส) อุณหภูมิของน า้หล่อเยน็ ในส่วนควบแน่น (องศาเซลลเซียส) อุณหภูมิห้อง (องศาเซลลเซียส)

31

เบี่ยงเบนมาตรฐานที่ 2.94 โดยสามารถคิดเป็นร้อยละโดยมวลที่ 25% ในส่วนที่เป็นขี้เถ้าและส่วนที่เผาไหม้ไม่หมดรวมมีปริมาณเฉลี่ย 0.132 kg มีค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานที่ 1.29 โดยสามารถคิดเป็นร้อนละโดยมวลที่ 26% และในส่วนที่เป็นก๊าซและเกิดการระเหยไปมีปริมาณเฉลี่ยที่ 0.244 kg มีค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานที่ 3.87 โดยสามารถคิดเป็นร้อยละโดยมวลที่ 49% ซึ่งได้แสดงรายละเอียดดังในตารางที่ 4.1 และในภาพที่ 4.5 ตารางที ่4.1 ข้อมูลผลของผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการการทดลอง

การทดลองครั้งที่ 1 2 3 4 เฉลี่ย SD

น้ าหนักพลาสติก (kg) 0.5 0.5 0.5 0.5

น้ าหนักของน้ ามัน (kg) 0.125 0.126 0.128 0.121 0.125 2.94

น้ าหนักเถ้าและส่วนที่เผาไม่หมด (kg) 0.130 0.132 0.133 0.131 0.132 1.29

น้ าหนักก๊าซ (kg) 0.245 0.242 0.239 0.248 0.244 3.87

ภาพที ่4.5 สัดส่วนเฉลี่ยของผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการกสัดน้ ามันจากเตาไพโรไลซีสอย่างง่าย ที่น้ าหนักพลาสติกชนิด PP ขนาด 0.5 kg 4.2.3 การวิเคราะห์การถ่ายเทพลังงาน การวิเคราะห์การถ่ายเทพลังงานของส่วนควบแน่น ซึ่งเป็นระบบการควบแน่นแบบสัมผัส คือไอของก๊าซไพโรไลซิสที่ได้จากเตาปฏิกรณ์จะถูกควบแน่นในส่วนควบแน่นโดยอาศัยหลักการของการถ่ายเทความร้อนในกับน้ าหล่อเย็นโดยตรงและจะส่งผลท าให้น้ าหล่อเย็นมีอุณหภูมิที่สูงขึ้นดังแสดงในภาพที่ 4.4 และผลของอัตราการถ่ายเทพลังงานให้กับน้ าหล่อเย็นในส่วนควบแน่น ซึ่งใช้น้ าหล่อเย็นจ านวน 25 kg โดยในช่วงแรกนาทีที่ 0 ถึง 10 มีอัตราการถ่ายเทพลังงานให้กับน้ าที่ 26.17 kJ/นาที และจะเพ่ิมขึ้นเป็น 57.57 kJ/นาที ในช่วงนาทีที่ 10 ถึง 20 และหลังจากนั้นอัตราการถ่ายเทพลังงานให้กับน้ าหล่อเย็นจะค่อนข้างคงตัวที่ประมาณ 64.54 kJ/นาที ซึ่งได้แสดงในภาพที่ 4.6

น้ าหนักของน้ ามัน (kg)

25%

น้ าหนักเถ้าและส่วนที่เผาไม่หมด (kg)

26%

น้ าหนักก๊าซ (kg) 49%

32

ภาพที่ 4.6 ผลของอัตราการถ่ายเทพลังงานให้กับน้ าหล่อเย็นในส่วนควบแน่น ที่มีอุณหภูมิน้ าหล่อเย็นเริ่มต้น 29 oC และมีมวลน้ าหล่อเย็น 25 kg 4.3 ผลการทดลองสกัดน้ ามันดิบจากเตาไพโรไลซิส การทดลองสกัดน้ ามันดิบจากเตาไพโรไลซิส ด้วยวัตถุดิบที่ใช้ในการทดลองคือพลาสติก ชนิด PP ที่ปริมาณ 6 kg ซึ่งผลิตน้ ามันดิบจากเตาไพโรไลซิสได้ 820 cc และโฟม ชนิด PS ที่ปริมาณ 7 kg ซึ่งผลิตน้ ามันดิบจากเตาไพโรไลซิสได้ 550 cc และมีการวิเคราะห์ลักษณะองค์ประกอบทางฟิสิกส์และเคมีในห้องปฏิบัติการของคณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีและห้องปฏิบัติการของกรมวิทยาศาสตร์บริการ กระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี โดยได้ผลการวิเคราะห์ดังนี้ 4.3.1 ปริมาณน้ าและตะกอน จากการทดลองในงานวิจัยนี้ได้มีการน าตัวอย่างของน้ ามันไพโรไลซิสที่สกัดได้จากพลาสติกชนิด PP และโฟม ชนิด PS ส่งไปตรวจหาปริมาณน้ าและตะกอนเจือปน ณ กรมวิทยาศาสตร์บริการ กระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี โดยที่น้ ามันไพโรไลซิสที่สกัดได้จากพลาสติกชนิด PP ใช้วิธีวิเคราะห์หาน้ าและตะกอนแบบ ASTM D 2709-16 พบว่ามีค่าปริมาณน้ าและตะกอนที่น้อยกว่า 0.01 ร้อยละโดยปริมาตร และน้ ามันไพโรไลซิสที่สกัดได้จากโฟม ชนิด PS ใช้วิธีวิเคราะห์หาน้ าและตะกอนแบบ ASTM D 1796-11 พบว่ามีค่าปริมาณน้ าและตะกอนที่น้อยกว่า 0.05 ร้อยละโดยปริมาตร 4.3.2 ลักษณะสี ปริมาณความหนาแน่น และค่า pH ลักษณะของสีที่ได้จากน้ ามันไพโรไลซิสที่ได้จะแสดงในภาพที่ 4.7 โดยที่สีของน้ ามันไพโรไลซิสจากพลาสติก ชนิด PP จะมีสีเหลืองอ าพัน มีค่าความหนาแน่นที่ 0.74 g/cm3 และมีค่า pH ที่ประมาณ

5.00

15.00

25.00

35.00

45.00

55.00

65.00

75.00

0-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-60 60-70 70-80 80-90

อัตรากา

รถ่าย

เทพลั

งงาน

ให้กับ

น า้หล่

อเยน็

(kJ/นา

ที)

ช่วงเวลา (นาที)

33

5.5 และสีของน้ ามันไพโรไลซิสจากโฟม ชนิด PS จะมีสีน้ าตาลเข้ม มีค่าความหนาแน่นที่ 0.93 g/cm3 และมีค่า pH ที่ประมาณ 5.7 และน าไปเปรียบเทียบกับสีของน้ ามันก๊าดที่มีลักษณะสีเหลืองอ่อนที่มีค่าความหนาแน่นที่ 0.80 g/cm3

(a)

(b)

(c)

ภาพที่ 4.7 ลักษณะของสีของน้ ามันไพโรไลซิส (a) น้ ามันไพโรไลซิสจากพลาสติก ชนิด PP (b) น้ ามันไพโรไลซิสจากโฟม ชนิด PS และ (c) น้ ามันก๊าด 4.3.3 การจุดติดไฟ ในการทดลองการจุดติดไฟของผลิตภัณฑ์น้ ามันดิบจากกระบวนการไพโรไลซิสที่ได้ ได้น ามาเปรียบเทียบกับน้ ามันที่ได้จาก พลาสติก ชนิด PP โฟม ชนิด PS และน้ ามันก๊าด ซึ่งแสดงในภาพที่ 4.8 โดยน้ ามันไพโรไลซิสจากพลาสติก ชนิด PP จะใช้เวลาในการจุดติดไฟประมาณ 2 วินาที และจะให้ลักษณะของเปลวไฟที่สะอาดมีเขม่าน้อย ส่วนน้ ามันไพโรไลซิสจากโฟม ชนิด PS จะใช้เวลาในการจุดติดไฟประมาณ 3 วินาที และจะให้ลักษณะของเปลวไฟที่ไม่สะอาดมีเขม่ามาก และลักษณะของเปลวไฟที่ได้จากน้ ามันก๊าดจะใช้เวลาในการจุดติดไปประมาณ 6 วินาที และจะได้เปลวไฟที่มีเขม่าน้อยกว่าเปลวไฟจากน้ ามันไพโรไลซิสจากโฟม ชนิด PS แต่จะมีเขม่ามากกว่าน้ ามันไพโรไลซิสจากพลาสติก ชนิด PP

(a)

(b)

(c)

ภาพที่ 4.8 ลักษณะของเปลวไฟของน้ ามันไพโรไลซิส (a) น้ ามันไพโรไลซิสจากพลาสติก ชนิด PP (b) น้ ามันไพโรไลซิสจากโฟม ชนิด PS และ (c) น้ ามันก๊าด

34

4.3.4 จุดวาบไฟ จุดวาบไฟ (Flash point) เป็นอุณหภูมิต่ าสุดที่สารจะให้ไอระเหยออกมาได้มากพอ และสามารถลุกติดไฟได้เมื่อมีแหล่งก าเนิดไฟ และเมื่อไอระเหยของสารหมดไป ไฟก็จะดับ แต่หากอุณหภูมิของสารสูงขึ้นเกินกว่าจุดวาบไฟ ท าให้สารให้ไอระเหยออกมาได้อีก ก็จะเกิดการลุกติดไฟต่อเนื่องไปเรื่อยๆ ที่อุณหภูมินี้ จะเรียกว่า จุดไหม้ไฟ (Fire point) มักจะสูงกว่าจุดวาบไฟประมาณ 10-20 oC และเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นเลยจุดไหม้ไฟไปอีก ก็จะถึง จุดลุกติดไฟได้เอง (Auto-ignition temperature) ซึ่งที่อุณหภูมินี้ สารนั้นจะสามารถลุกติดไฟได้เองโดยไม่ต้องมีแหล่งก าเนิดไฟ (ผู้จัดการออนไลน์, 2560) และการหาจุดวาบไฟนี้ ท าได้จากการการทดลอง โดยเอาสารที่ต้องการหาจุดวาบไฟใส่ในถ้วยโลหะ แล้วค่อยๆ เพ่ิมความร้อนให้สูงขึ้น พร้อมกับจุดไฟในช่วงที่อุณหภูมิสูงขึ้นแต่ละช่วง จนได้แสงวาบขึ้นเป็นครั้งแรก ซึ่งสารแต่ละชนิดจะมีจุดวาบไฟแตกต่างกันไป จุดวาบไฟจะมีหน่วยเป็นองศาเซลเซียส (oC) หรือ องศาฟาเรนไฮด์ (oF) จากการทดลองในงานวิจัยนี้ได้มีการน าตัวอย่างของน้ ามันไพโรไลซิสที่สกัดได้จากพลาสติกชนิด PP และโฟม ชนิด PS ส่งไปตรวจค่าจุดวาบไฟ ณ กรมวิทยาศาสตร์บริการ กระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ด้วยวิธีการตามมาตรฐาน ASTM D 56-16a และ ASTM D 240-17 ซึ่งเป็นการหาค่าจุดวาบไฟแบบถ้วยปิดแทก ซึ่งผลที่ได้คือน้ ามันไพโรไลซิสที่สกัดได้จากพลาสติกชนิด PP จะมีจุดวาบไฟที่ 14 oC และน้ ามันไพโรไลซิสที่สกัดได้จากโฟม ชนิด PS มีจุดวาบไฟที่ 35 oC และเปรียบเทียบกับค่าจุดวาบไฟของน้ ามันก๊าดอยู่ระหว่าง 35 oC ถึง 65 oC

4.3.5 ค่าความร้อนการเผาไหม้แบบกรอส การวิเคราะห์ค่าความร้อนการเผาไหม้เป็นการวิเคราะห์ปริมาณความร้อนที่ถูกปล่อยออกมาต่อหน่วยน้ าหนักเมื่อถ่านหินถูกน าไปเผา เราสามารถวิเคราะห์ได้โดยน าถ่านหินไปเผาในเครื่อง Bomb Calorimeter และบันทึกอุณหภูมิของน้ าที่เพ่ิมขึ้น ค่าความร้อนอาจรายงานเป็นหน่วยต่างๆกัน แล้วแต่ประเทศท่ีใช้เช่น MJ/kg, BTU/Lb, Cal/g หรือ kcal/kg (การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย, 2560) เราสามารถแบ่งค่าความร้อนออกเป็น 2 ประเภทคือ 1. Gross Calorific Value (High Heating Value) หมายถึง ค่าความร้อนที่ได้ทั้งหมดจากการเผาไหม้เชื้อเพลิง โดยปรกติแล้วในเชื้อเพลิง จะมีน้ าปนอยู่ด้วย และเมื่อเผาไหม้ น้ าส่วนนี้จะรวมกับ น้ าที่เกิดจากการเผาไหม้ของ Hydrogen ซึ่งจะมีความร้อนส่วนหนึ่งถูกน าไปใช้ในรูปความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ ความร้อนแฝงส่วนนี้ ไม่สามารถน ามาใช้ในทางปฏิบัติได้ ส าหรับค่า Gross Calorific Value นี้ไม่ได้หักค่าความร้อนแฝงส่วนนี้ออก 2. Net Calorific Value (Low Heating Value)

35

หมายถึง ค่าความร้อนที่สามารถน าไปใช้ในทางปฏิบัติได้ ซึ่งจะเท่ากับค่า Gross Calorific Value ลบด้วย (ค่าความร้อนแฝงของไอน้ า X น้ าหนักน้ าทั้งหมดต่อหน่วยน้ าหนักเชื้อเพลิง) ซึ่งค่าความแตกต่างระหว่างค่า Gross Calorific Value และ Net Calorific Value ส าหรับถ่านหินที่มีคุณภาพต่ า จะขึ้นอยู่กับปริมาณความชื้น และปริมาณไฮโดรเจนที่เกิดจากสารอินทรีย์ที่มีอยู่ในถ่านหิน ค่าความร้อนของถ่านหินจะมีความสัมพันธ์กับค่าปริมาณขี้เถ้าในถ่านหิน ถ่านหินที่มีค่าความร้อนต่ า จะมีปริมาณข้ีเถ้าสูง ถ่านหินที่มีค่าความร้อน สูง จะมีปริมาณข้ีเถ้าต่ า ในงานวิจัยนี้ได้มีการน าตัวอย่างของน้ ามันไพโรไลซิสที่สกัดได้จากพลาสติกชนิด PP และโฟม ชนิด PS ส่งไปตรวจค่าความร้อนจากการเผาไหม้ ณ กรมวิทยาศาสตร์บริการ กระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ด้วยวิธีการตามมาตรฐาน ASTM D 56-16a และ ASTM D 240-17 ซึ่งเป็นการหาค่าความร้อนจากการเผาไหม้แบบกรอส (Gross Calorific Value) ซึ่งผลที่ได้คือน้ ามันไพโรไลซิสที่สกัดได้จากพลาสติกชนิด PP จะมีค่าความร้อนจากการเผาไหม้ที่ 46.134 MJ/kg และน้ ามันไพโรไลซิสที่สกัดได้จากโฟม ชนิด PS มีค่าความร้อนจากการเผาไหม้ที่ 41.436 MJ/kg และเปรียบเทียบกับค่าความร้อนจากการเผาไหม้แบบกรอส (High Heating Value) ของน้ ามันก๊าดอยู่ที่ 46.2 MJ/kg 4.4 การวิเคราะห์ทางเศรษฐศาสตร์เบื้องต้น ในการผลิตน้ ามัน 0.5 ลิตร จะต้องใช้ปริมาณก๊าซหุงต้ม (LPG) เฉลี่ย 0.85 กิโลกรัม ซึ่งสามารถคิดเป็นเงินเท่ากับ 17.98 บาท โดยไม่รวมค่าเครื่องมือ ค่าสาธารณูปโภคและค่าแรงในกระบวนการนี้ ซึ่งอ้างอิงราคาก๊าซหุงต้ม กิโลกรัมละ 21.15 บาท จากเวป https://www.thairath.co.th/content /1061297 (ไทยรัฐออนไลน์) เมื่อวันที่ 6 ก.ย. 2560 การวิเคราะห์ราคาต้นทุนของเตาไฟโรไลซิสอย่างง่ายสามารถค านวณได้ โดยไม่รวมค่าเครื่องมือวัดทางฟิสิกส์และค่าทดสอบทางวัสดุศาสตร์ และอุปกรณ์แต่ละชนิดที่ใช้ทดลองสร้างระบบไฟโรไลซิสนี้อาจจะมีราคาไม่คงที่ขึ้นอยู่กับสถานที่จ าหน่าย ซึ่งมูลค่าของอุปกรณ์หลัก ๆ สามารถแสดงไดด้ังนี้ 1. อุปกรณ์ระบบควบแน่นด้วยท่อทองแดงขนาด 5/8 นิ้ว ราคา 811 บาท 2. อุปกรณ์ให้ความร้อนปฏิกรณด์้วยเตาแก๊สขนาด 4 kg ราคา 1,100 บาท 3. เตาปฏิกรณ์ไฟโรไลซิส หม้อสแตนเลสขนาด เส้นผ่านศูนย์กลาง 32 cm และสูง 15 cm ราคา 529 บาท 4. ระบบหล่อเย็นเพื่อควบแน่น ถังน้ า 20 ลิตร ราคา 179 บาท 5. อุปกรณเ์บ็ดเตล็ด ราคา 750 บาท รวมราคาอุปกรณ์ระบบ 3,369 บาท

36

บทท่ี 5 สรุปและอภิปรายผลการทดลอง

5.1 สรุปผลการวิจัย

จากการศึกษาในงานวิจัยนี้ พบว่าขยะพลาสติกประเภทพอลิโพพีลีน (Polypropylene: PP) เช่นถุงในอาหาร และพลาสติกประเภทโฟม (Polystyrene : PS) มีความเหมาะสมส าหรับการน ามาผลิตน้ ามันดิบด้วยวิธีการไพโรไลซิส ซึ่งมีในเหลือทิ้งในเขตพ้ืนที่จังหวัดน่าน ซึ่งประกอบด้วย กระดาษ พลาสติก แก้ว โลหะ และกล่องนม มีปริมาณเฉลี่ยร้อยละ 24, จังหวัดเชียงรายมีขยะพลาสติกเฉลี่ยในปริมาณร้อยละ 16.78 และเขตเทศบาลนครเชียงใหม่ จังหวัดเชียงใหม่ มีปริมาณเฉลี่ยของพลาสติกร้อยละ 7.5

การทดลองในงานวิจับนี้ได้ออกแบบและสร้างระบบของเตาไพโรไลซีสอย่างง่ายเพ่ือการสกัดน้ ามัน โดยมีการทดสอบระบบของเตาไพโรไลซิสด้วยการใช้พลาสติกชนิด PP ขนาด 0.5 kg ซึ่งมีการทดสอบซ้ าจ านวน 4 ครั้ง และแต่ละครั้งของการทดลองจะใช้เวลาในการท างานของระบบ 90 นาที และผลของค่าอุณหภูมิเฉลี่ยในเตาปฏิกรณ์จะมีค่าที่เพ่ิมขึ้นจากที่ 31.5 oC ถึง 421.5 oC ระหว่างช่วงเวลา 0-50 นาที และอุณหภูมิจะอยู่ในสภาวะคงตัวที่ประมาณ 420 oC ที่ระหว่างเวลา 60-90 นาที ซึ่งจากการทดลองจะได้ผลการกสัดน้ ามันเฉลี่ยที่ 0.125 kg คิดเป็นร้อยละโดยมวล 25% น้ าหนักเถ้าและส่วนที่เผาไม่หมด 0.132 kg คิดเป็นร้อยละโดยมวล 26% และมีค่าของส่วนที่เป็นก๊าซที่สามารถควบแน่นได้และระเหยออกไปที่ 0.244 kg และคิดเป็นร้อยละโดยมวล 49% และหลังจากนั้นได้ทดลองสกัดน้ ามันดิบจากเตาไพโรไลซิส ด้วยวัตถุดิบที่ใช้ในการทดลองคือพลาสติก ชนิด PP ที่ปริมาณ 6 kg พบว่าสามารถผลิตน้ ามันดิบจากเตาไพโรไลซิสได้ 820 cc และโฟม ชนิด PS ในปริมาณ 7 kg สามารถผลิตน้ ามันดิบด้วยเตาไพโรไลซสิได้ 550 cc ซึ่งในส่วนของน้ ามันไพโรไลซิสจากพลาสติก ชนิด PP จะมีสีเหลืองอ าพัน มีค่าความหนาแน่นที่ 0.74 g/cm3 มีค่า pH ที่ประมาณ 5.5 มีจุดวาบไฟที่ 14 oC และมีค่าความร้อนจากการเผาไหม้ที่ 46.134 MJ/kg ในส่วนของน้ ามันไพโรไลซิสจากโฟม ชนิด PS จะมีสีน้ าตาลเข้ม มีค่าความหนาแน่นที่ 0.93 g/cm3 มีค่า pH ที่ประมาณ 5.7 มีจุดวาบไฟที่ 35 oC และมีค่าความร้อนจากการเผาไหม้ที่ 41.436 MJ/kg

37

5.2 อภิปรายผล

เมื่อน าคุณสมบัติของน้ ามันไพโรไลซิสจากพลาสติก ชนิด PP และ น้ ามันไพโรไลซิสจากโฟม ชนิด PS ที่ได้จะการทดลองไปเปรียบเทียบกับคุณสมบัติกับน้ ามันก๊าดซึ่งเป็นเชื้อเพลิงที่มีขายตามท้องตลาดทั่วไป พบว่า สีของน้ ามันไพโรไลซิสจากพลาสติก ชนิด PP จะมีสีเหลืองอ าพัน มีค่าความหนาแน่นที่ 0.74 g/cm3 สามารถใช้เวลาในการจุดติดไฟประมาณ 2 วินาที และจะให้ลักษณะของเปลวไฟที่สะอาดมีเขม่าน้อย และน้ ามันไพโรไลซิสจากโฟม ชนิด PS จะมีสีน้ าตาลเข้ม มีค่าความหนาแน่นที่ 0.93 g/cm3 สามารถใช้เวลาในการจุดติดไฟประมาณ 3 วินาที และจะให้ลักษณะของเปลวไฟที่ไม่สะอาดมีเขม่ามาก และเปรียบเทียบกับสีของน้ ามันก๊าดที่มีลักษณะสีเหลืองอ่อนที่มีค่าความหนาแน่นที่ 0.80 g/cm3 ซึ่งจะใช้เวลาในการจุดติดไปประมาณ 6 วินาที และจะได้เปลวไฟที่มีเขม่าน้อยกว่าเปลวไฟจากน้ ามันไพโรไลซิสจากโฟม ชนิด PS แต่จะมีเขม่ามากกว่าน้ ามันไพโรไลซิสจากพลาสติก ชนิด PP ซึ่งลักษณะของการจุดติดไฟของเชื้อเพลิงทั้ง 3 ชนิดนี้ จะมีความสอดคล้องกับค่าจุบวาบไฟคือ น้ ามันไพโรไลซิสที่สกัดได้จากพลาสติกชนิด PP จะมีจุดวาบไฟที่ 14 oC และน้ ามันไพโรไลซิสที่สกัดได้จากโฟม ชนิด PS มีจุดวาบไฟที่ 35 oC และเปรียบเทียบกับค่าจุดวาบไฟของน้ ามันก๊าดอยู่ระหว่าง 35 oC ถึง 65 oC 5.3 ข้อเสนอแนะ ในการทดลองการสกัดน้ ามันไพโรไลซิสจากพลาสติก ชนิด PP และโฟม ชนิด PS ด้วยวิธีการใช้เตาปฏิกรณ์ที่ดัดแปรงมาจากวัสดุเครื่องครัว เป็นแนวทางในการสร้างเตาปฏิกรณ์ไพโรไลซิส ซึ่งมีการใช้ร่วมกับระบบเตาแก็ส LPG ขนาด 4 kg เป็นส่วนระบบให้ความร้อนที่เหมาะสมกับระบบไพโรไลซิสขนาดเล็ก ซึ่งอุปกรณ์ทุกอย่างสามารถที่มีขายในท้องตลาดท าให้ราคาต้นทุนในการสร้างระบบที่ค่อนข้างต่ า

ในการสร้างระบบการทดลองการสกัดน้ ามันไพโรไลซิสต้นทุนต่ าขนาดเล็กนี้สามารถสรุปข้อเสนอแนะต่างๆ ควรน ามาปรับปรุงแก้ไขได้ดังนี้

1. ส่วนของระบบปฏิกรณ์ในการสร้างปฏิกิริยาไพโรไลซิสซึ่งเป็นระบบที่ให้ความร้อนด้วยระบบเตาไฟจากแก๊ส LPG และใช้ส่วนของเตาปฏิกรณ์ที่ดัดแปรงมาจากหม้อสแตนเลสขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 32 นิ้ว สูง 15 cm ซึ่งเป็นขนาดของเตาปฏิกรณ์ที่มีขนาดเล็กซึ่งจะทดแรงดันที่ เกิดขึ้นได้ไม่มาก ดังนั้นจึงความเพ่ิมขนาดของเตาปฏิกรณ์ที่มีขนาดที่ใหญ่มากขึ้นและต้องมีการสร้างฝาของเตาปฏิกรณ์ที่ ท าจากแผ่นเหล็กยึดเป็นหน้าแปลนเข้ากับตัวเตาด้วยน๊อต ก็จะสามารถท าให้เตาปฏิกรณ์สามารถทนแรงดันได้มากขึ้นและสามารถใส่วัตถุดิบในการผลิตได้มากขึ้นไปด้วย แต่ในทางกลับกันอาจจะต้องสิ้นเปลืองพลังงานมากข้ึน เนื่องจากระบบของการให้ความร้อนนี้จะต้องมีขนาดที่ใหญ่ขึ้นตามไปด้วย

38

2. ส่วนของระบบควบแน่นไอระเหย ในการทดลองนี้ใช้ระบบของการควบแน่นแบบระบบสัมผัสซึ่งไอระเหยที่ได้จากเตาปฏิกรณ์นั้นจะมีการสัมผัสกับน้ าหล่อเย็นโดยตรง ซึ่งไอระเหยจะถ่ายเทความร้อนไปสู่น้ าหล่อเย็นและกลั่นตัวแยกชั้นกันกับน้ า ซึ่งระบบการควบแน่นแบบสัมผัส (contact condenser) นี้เป็นระบบที่มีการสร้างที่ราคาถูกกว่าระบบของการควบแน่นแบบพ้ืนผิว (Surface condenser) แต่จะให้ประสิทธิภาพของการควบแน่นไอระเหยที่มากกว่าแบบระบบการควบแน่นแบบสัมผัส

3. ในการทดลองสกัดน้ ามันด้วยระบบไพโรไลซิสอย่างง่ายนี้ ในการทดลองระบบเบื้องต้น มีการผลิตน้ ามัน 0.5 ลิตร จะต้องใช้ปริมาณก๊าซหุงต้ม (LPG) เฉลี่ย 0.85 กิโลกรัม ซึ่งสามารถคิดเป็นเงินเท่ากับ 17.98 บาท โดยไม่รวมค่าเครื่องมือ ซึ่งอ้างอิงราคาก๊าซหุงต้ม กิโลกรัมละ 21.15 บาท (อ้างอิงจากเวปไทยรัฐออนไลน์ ราคาเมื่อวันที่ 6 ก.ย. 2560 https://www.thairath.co.th/content/1061297) ซึ่งสามารถวิเคราะห์ราคาต้นทุนเชื้อเพลิงในการผลิตต่อหน่วยได้ว่า ต้นทุนเชื้อเพลิงที่ใช้ในการผลิตต่อหน่วยยังค่อนข้างสูงอยู่เมื่อเทียบกับราคาเชื้อเพลิงในการผลิต (LPG) คือน้ ามันไพโรไลซิส 1 ลิตร จะใช้ราคาเชื้อเพลิงในการผลิต 35.96 บาท และเมื่อน าไปเปรียบเทียบกับราคาน้ ามันแก๊สโซฮอล์ 91 คือ 28.03 บ า ท ต่ อ ลิ ต ร ( อ้ า ง อิ ง จ า ก เ ว ป เ ช ล ล์ ป ร ะ เ ท ศ ไ ท ย ร า ค า เ มื่ อ วั น ที่ 1 1 พ . ย . 2 5 6 0 http://www.shell.co.th/th_th/motorists/shell-fuels/fuel-price/app-fuel-prices.html) ดั งนั้ นสามารถสรุปได้ว่าการผลิตน้ ามันดิบจากพลาสติกเหลือทิ้งด้วยวิธีการไพโรไลซิส ณ เวลาในปัจจุบันอาจจะยังไม่มีความคุ้มค่าต่อการลงทุนเพ่ือเป็นพลังงานทดแทนในชุมชนเชิงพาณิชย์ แต่การน าขยะพลาสติกไปแปรรูปด้วยกระบวนการรีไซเคิลจะมีมูลค่าและความคุ้มทุนท่ีดีกว่า

39

บรรณานุกรม การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย. (2560). ค่าความร้อน. [ออนไลน์]. แหล่งที่มา: http://maemohmine.egat.co.th/mining_technology/coal_analysis3.html กรมอุตสาหกรรมพ้ืนฐานและการเหมืองแร่. (2560). เชื้อเพลิงจากขยะพลาสติก. [ออนไลน์]. แหล่งที่มา: www.dpim.go.th/service/download?articleid=3499. คณะกรรมการบริหารงานจังหวัดแบบบูรณาการจังหวัดเชียงราย. (2557). แผนพัฒนาจังหวัดเชียงราย พ.ศ. 2557 – 2560 (ฉบับทบทวน). สานักงานจังหวัดเชียงราย ศาลากลางจังหวัด เชียงราย. หน้า 86-89. เดช เหมือนขาว, ยงยุทธ ดุลยกุล และชัยยุทธ มีงาม. (2556). การศึกษาและออกแบบการผลิตน้ ามันดิบ จากขยะพลาสติก. การประชุมวิชาการ การพัฒนาชนบทที่ยั่งยืน 2556 ครั้งที่ 3 “ชุมชนท้องถิ่น ฐานรากการพัฒนาประชาคมอาเซียน” 9-10 พฤษภาคม 2556 (502-508). ผู้จัดการออนไลน์. (2560). จุดวาบไฟ. [ออนไลน์]. แหล่งที่มา: http://www.manager.co.th/ science/ScienceShowWord.aspx?wordday_id=233&Alphabet=f. รินลดา สิริแสงสว่าง, จรรยา โพธิ์บาย, ชนิกาญจน์ เพชรเลิศ, และธัญชนก เพ็ชรย้อย. (2558). การศึกษา การใช้ประโยชน์จากผลิตภัณฑ์ท่ีได้จากการไพโรไลซิสเมล็ดมะขามแบบช้า. วารสาร วิศวกรรม ราชมงคลธัญบุรี, 13(2), 35-42. วิสาข์ มานะสมบูรณ์พันธ์ และ สุวรรณี จรรยาพูน. (2556). การศึกษาสภาวะที่เหมาะสมในการ ไพโรไลซิสน ้ามันหล่อลื่นที่ใช้แล้วเพ่ือผลิตเชื้อเพลิงเหลว. วารสารวิทยาศาสตร์ ลาดกระบัง, 22(1), เดือนมกราคม ถึง มิถุนายน, 100-106. สภาบันพลาสติก. (2560). การไพโรไลซิสยางล้อเก่า. [ออนไลน์]. แหล่งที่มา: http://readgur.com /doc/2388168/การไพโรไลซิสยางล้อเก่า. ส านักงานส่งเสริมการปกครองท้องถิ่นจังหวัดน่าน และ ส านักงานทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม น่าน. (2559). แผนปฏิบัติการขยะมูลฝอยจังหวัดน่าน พ.ศ. 2560. หน้า 7-12. สุวิเชียร ผ่องนัยเลิศ. (2555). การควบคุมเตาไพโรไลซิสเพื่อก าจัดยางรถยนต์เก่าของสหกรณ์ การเกษตรวานรนิวาส จ ากัด จังหวัดสกลนคร. วิทยานิพนธ์หลักสูตรวิทยาศาสตร มหาบัณฑิต (การจัดการสิ่งแวดล้อม) สถาบันบัณฑิตพัฒนบริหารศาสตร์. โครงการส่งเสริมการใช้เทคโนโลยีการน าวัสดุเหลือใช้และกากของเสียมาใช้ประโยชน์ กรมอุตสาหกรรม พ้ืนฐาน และการเหมืองแร่. (2560). เทคโนโลยีการผลิตพลังงาน/เชื้อเพลิงจากขยะพลาสติก. [ออนไลน์]. แหล่งที่มา: www.dpim.go.th/service/download?articleid=3499

40

ศูนย์วิจัยและจัดการคุณภาพอากาศ. (2554). รายงานการทบทวนวรรณกรรม การเผาขยะชุมชนในที่ โล่งแจ้งและการจัดการ. มหาวิทยาลัยเชียงใหม่. หน้า 10-13. A. Lopez-Urionabarrenechea, I. de Marco, B.M. Caballero, M.F. Laresgoiti and A. Adrados. (2015). Upgrading of chlorinated oils coming from pyrolysis of plastic waste. Fuel Processing Technology, 137, 229–239. Achyut K. Panda, R.K. Singh and D.K. Mishra. (2010). Thermolysis of waste plastics to liquid fuel A suitable method for plastic waste management and manufacture of value added products—A world prospective. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14, 233–248

Alberto Pavlick Caetani, Luciano Ferreira and Denis Borenstein. (2016). Development of an integrated decision-making method for an oil refinery restructuring in Brazil. Energy, 111, 197-210. BidhyaKunwar, H.N.Cheng, SriramRChandrashekaran and BrajendraKSharma. (2016). Plastics to fuel : a review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 54, 421–428. foodnetworksolution. (2560). Hdpe. [ออนไลน์]. แหล่งที่มา: http://www.foodnetwork solution.com/wiki/word/1909/hdpe-high-density-polyethylene. . (2560). polystyrene. [ออนไลน์]. แหล่งที่มา: http://www.foodnetwork solution.com/wiki/word/1452/polystyrene-ps-%E0%B8%9E%E0%B8%AD%E0%B8 %A5%E0%B8%B4%E0%B8%AA%E0%B9%84%E0%B8%95%E0%B8%A3%E0%B8% B5%E0%B8%99. . (2560). polypropylene. [ออนไลน์]. แหล่งที่มา: http://www.foodnetwork solution.com/wiki/word/1611/polypropylene-pp-%E0%B8%9E%E0%B8%AD% E0%B8%A5%E0%B8%B4%E0%B9%82%E0%B8%9E%E0%B8%A3%E0%B9%84%E0 %B8%9E%E0%B8%A5%E0%B8%B5%E0%B8%99. Munier Elsherif, Zainuddin Abdul Manan and Mohd Zaki Kamsah. (2015). State-of-the-art of hydrogen management in refinery and industrial process plants. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 24, 346-356. Phunphen Waicharern. (2560). นักวิทยาศาสตร์พบขยะพลาสติกใกล้ล้นโลก. [ออนไลน์].

แหล่งที่มา: http://www.masciinnoversity.com/?p=22721.

41

Viswanath K. Kaimal and P. Vijayabalan. (2016). A study on synthesis of energy fuel from waste plastic and assessment of its potential as an alternative fuel for diesel engines. Waste Management, 51, 91–96. R. Miandad, M.A. Barakat, Asad S. Aburiazaiza, M. Rehan and A.S. Nizami. (2016). Catalytic pyrolysis of plastic waste : A review. Process Safety and Environmental Protection, 102, 822–838. R. Miandad, M.A. Barakat, Asad S. Aburiazaiza, M. Rehan, I.M.I. Ismail and A.S. Nizami. (2016). Effect of plastic waste types on pyrolysis liquid oil. International Biodeterioration & Biodegradation, 1-14. Rohit Kumar Singh and Biswajit Ruj. (2016). Time and temperature depended fuel gas generation from pyrolysis of real world municipal plastic waste. Fuel, 174, 164–171. Shafferina Dayana Anuar Sharuddin, Faisal Abnisa, Wan Mohd Ashri Wan Daud and Mohamed Kheireddine Aroua. (2016). A review on pyrolysis of plastic wastes. Energy Conversion and Management, 115, 308–326. S.L. Wong, N.Ngadi, T.A.T.Abdullah and I.M.Inuwa. (2015). Current state and future prospects of plastic waste as source of fuel: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 50, 1167–1180. Wikipedia. (2017). Kerosene. [Online] Available at: https://en.wikipedia.org/ wiki/Kerosene. Accessed December 8, 2017.

42

ภาคผนวก

43

1. แบบแปลนระบบไพโรไลซีสเพื่อการผลิตน้ ามันจากขยะพลาสติก

ภาพที่ 1 แบบแปลนระบบไพโรไลซีสเพื่อการผลิตน้ ามันจากขยะพลาสติก

44

2. รายงานผลการทดสอบจากกรมวิทยาศาสตร์บริการ

ภาพที่ 2 รายงานผลการทดสอบจากกรมวิทยาศาสตร์บริการ กระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

45

3. น้ ามันไพโรไลซิสที่สกัดจากพลาสติกชนิด PP

ภาพที่ 3 ลักษณะน ามันไพโรไลซิสที่สกัดจากพลาสติกชนิด PP ที่มีสีเหลืองอ าพัน

ภาพที่ 4 ลักษณะเปลวไฟจากการเผาไหม้ของน ามันไพโรไลซิสที่สกัดจากพลาสติกชนิด PP

46

4. น้ ามันไพโรไลซิสที่สกัดจากพลาสติกชนิด PS

ภาพที่ 5 ลักษณะน ามันไพโรไลซิสที่สกัดจากพลาสติกชนิด PS ที่มีสีน้ าตาลเข้ม

ภาพที่ 6 ลักษณะเปลวไฟจากการเผาไหม้ของน ามันไพโรไลซิสที่สกัดจากพลาสติกชนิด PS

47

5. อุณหภูมิภายในเตาปฏิกรณ์ (oC) เวลาที่ (นาที) ทดลองครั้งที่ 1 ทดลองครั้งที่ 2 ทดลองครั้งที่ 3 ทดลองครั้งที่ 4 เฉลี่ย

0 31.5 32.0 33.0 32.5 32.3 10 95.5 95.0 95.0 97.0 95.6 20 156.5 155.0 154.0 154.0 154.9 30 180.0 180.0 178.0 181.0 179.8 40 300.0 302.0 303.0 305.0 302.5 50 421.5 420.0 419.0 410.0 417.6 60 401.5 401.0 405.0 400.0 401.9 70 402.0 405.0 405.0 404.0 404.0 80 401.0 405.0 405.0 405.0 404.0 90 405.5 405.0 408.0 404.0 405.6

6. อุณหภูมิของน้ าหล่อเย็นในส่วนควบแน่น (oC) เวลาที่ (นาที) ทดลองครั้งที่ 1 ทดลองครั้งที่ 2 ทดลองครั้งที่ 3 ทดลองครั้งที่ 4 เฉลี่ย

0 29.5 28.5 29.0 29.0 29.0 10 31.5 31.5 32.0 30.0 31.3 20 34.5 33.5 34.0 34.0 34.0 30 35.0 36.5 37.0 34.5 35.8 40 35.0 36.0 36.5 34.5 35.5 50 34.5 35.5 36.0 34.0 35.0 60 35.5 36.5 37.0 36.0 36.3 70 35.5 36.5 37.0 35.0 36.0 80 35.0 36.0 36.5 35.0 35.6 90 35.5 35.0 35.5 36.0 35.5

48

7. อุณหภูมิห้อง (oC) เวลาที่ (นาที) ทดลองครั้งที่ 1 ทดลองครั้งที่ 2 ทดลองครั้งที่ 3 ทดลองครั้งที่ 4 เฉลี่ย

0 31.5 31.0 32.0 31.5 31.5 10 32.5 33.0 34.0 32.5 33.0 20 32.5 32.0 33.0 33.0 32.6 30 32.0 32.5 33.5 33.0 32.8 40 32.5 33.0 34.0 33.0 33.1 50 32.5 32.0 33.0 32.5 32.5 60 32.5 33.0 34.0 33.5 33.3 70 32.0 31.5 32.5 32.5 32.1 80 32.5 33.0 34.0 33.0 33.1 90 32.5 32.0 33.0 34.0 32.9