การปรับปรุงสมบัติทางด้านเชื้อเพลิงของกะลาปาล์ม ด้วยกระบวนการทอร์รีแฟคชันโดยใช้ปฏิกรณ์แบบสกรูลำเลียง
คำสำคัญ:
สมบัติทางด้านเชื้อเพลิง, กะลาปาล์ม, ทอร์รีแฟคชัน, ปฏิกรณ์แบบสกรูลำเลียงบทคัดย่อ
วัตถุประสงค์และที่มา : วัสดุเศษเหลือจากปาล์มน้ำมันมีศักยภาพในการที่จะใช้เป็นแหล่งพลังงานได้อย่างยั่งยืน แม้ว่าจะมีคุณลักษณะทางด้านเชื้อเพลิงที่ต่ำ เพื่อแก้ไขปัญหาดังกล่าวจึงได้ใช้กระบวนการทอร์รีแฟคชันในการปรับปรุงเพื่อให้ได้เชื้อเพลิงแข็งที่มีประสิทธิภาพทางด้านพลังงาน
วิธีดำเนินการวิจัย : ได้ทำการออกแบบและสร้างปฏิกรณ์แบบสกรูลำเลียงที่ดำเนินการได้อย่างต่อเนื่องสำหรับกะลาปาล์มเพื่อปรับปรุงสมบัติทางด้านเชื้อเพลิงในช่วงอุณหภูมิ 200 - 300 oC และเวลาที่อยู่ในปฏิกรณ์ช่วง 50 – 500 วินาที
ผลการวิจัย : ร้อยละผลได้เชิงมวลจะแปรผกผันกับดัชนีความรุนแรงของการทำทอร์รีแฟคชัน โดยทอร์รีไฟด์กะลาปาล์มจะมีปริมาณคาร์บอนคงที่มากกว่ากะลาปาล์ม ในขณะที่ปริมาณความชื้นและปริมาณสารระเหยมีค่าลดลงเมื่ออุณหภูมิและเวลาที่อยู่ในปฏิกรณ์เพิ่มขึ้น ซึ่งส่งผลให้ปริมาณอะตอมของคาร์บอนและไนโตรเจนเพิ่มขึ้นแต่อะตอมของไฮโดรเจนและออกซิเจนลดลง โดยเมื่อพิจารณาสภาวะที่เหมาะสมจะพบว่าที่อุณหภูมิ 260oC และเวลา 500 วินาที จะมีค่า EMCI มากที่สุด ซึ่งสามารถทำให้ผลิตภัณฑ์ทอร์รีไฟด์กะลาปาล์มที่ได้มีปริมาณความชื้นและสารระเหยต่ำ ในขณะที่ปริมาณคาร์บอนคงตัวมีค่าสูงขึ้น เป็นผลให้ค่าความร้อนเพิ่มขึ้น 1.20 เท่า เมื่อเปรียบเทียบกับกะลาปาล์ม นอกจากนี้ ผลจากการศึกษาด้วย TGA แสดงให้เห็นว่าทอร์รีไฟด์กะลาปาล์มมีปริมาณความชื้น สารระเหยง่าย เฮมิเซลลูโลส และเซลลูโลสน้อยกว่ากะลาปาล์ม อีกทั้งผลของ SEM พบว่าพื้นผิวของทอร์รีไฟด์กะลาปาล์มมีความเรียบสูงกว่าซึ่งเป็นผลมาจากการสลายตัวของเฮมิเซลลูโลส และเซลลูโลสด้วยความร้อนจากกระบวนการทอร์รีแฟคชัน ผลิตภัณฑ์ทอร์รีไฟด์ที่ได้จึงสามารถนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงได้ดีกว่ากะลาปาล์ม
สรุปผลการวิจัย : ผลการศึกษาวิจัยแสดงให้เห็นว่าปฏิกรณ์แบบสกรูลำเลียงที่ดำเนินการได้อย่างต่อเนื่องมีประสิทธิภาพสำหรับกระบวนการทอร์รีแฟคชันเพื่อใช้ในการปรับปรุงคุณลักษณะทางด้านเชื้อเพลิงของชีวมวล
References
Abdulyekeen, K.A., Daud, W.M.A.W., Patah, M.F.A. & Abnisa, F. (2023). Torrefaction of municipal solid waste to enhanced hydrophobic solid fuel: parametric optimisation and optimised torrefied solid products characterisation, grindability, and pyrolysis behaviour. Biomass Conversion and Biorefnery, 1-18.
Ahmad, R., Ahmad, A.G., Mohammed, S.A., Wan Ahmad, W.A.M., Vijean, V., Santiagoo, R., Ibrahim, N.R. & Udin, N. (2023). Influence of Torrefaction on Sewage Sludge. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1135(1), 012036.
Bampenrat, A., Sukkathanyawat, H. & Jarunglumlert, T. (2023). Agro-industrial Waste Upgrading via Torrefaction Process – A Case Study on Sugarcane Bagasse and Palm Kernel Shell in Thailand. Journal of Ecological Engineering, 24(3), 64-75.
Chantanumat, Y., Phetwarotai, W., Sangthong, S., Palamanit, A., Abu Bakar, M.S., Cheirsilp, B. & Phusunti, N. (2022). Characterization of bio-oil and biochar from slow pyrolysis of oil palm plantation and palm oil mill wastes. Biomass Conversion and Biorefinery, 13, 13813-13825.
Chen, D., Cen, K., Gan, Z., Zhuang, X. & Ba, Y. (2022a). Comparative study of electric-heating torrefaction and solar-driven torrefaction of biomass: Characterization of property variation and energy usage with torrefaction severity. Applications in Energy and Combustion Science, 9, 100051.
Chen, W.-H., Aniza, R., Arpia, A.A., Lo, H.-J., Hoang, A.T., Goodarzi, V. & Gao, J. (2022b). A comparative analysis of biomass torrefaction severity index prediction from machine learning. Applied Energy, 324, 119689.
Devaraja, U.M.A., Senadheera, S.S. & Gunarathne, D.S. (2022). Torrefaction severity and performance of Rubberwood and Gliricidia. Renewable Energy, 195, 1341-1353.
Doddapaneni, T.R.K.C., Pärn, L. & Kikas, T. (2022). Torrefaction of Pulp Industry Sludge to Enhance Its Fuel Characteristics. Energies, 15(17), 6175.
Gajera, B., Tyagi, U., Sarma, A.K. & Jha, M.K. (2022). Impact of torrefaction on thermal behavior of wheat straw and groundnut stalk biomass: Kinetic and thermodynamic study. Fuel Communications, 12, 100073.
Gan, M.J., Lim, W.S., Ng, H.X., Ong, M.H., Gan, S., Lee, L.Y. & Thangalazhy-Gopakumar, S. (2019). Enhancement of Palm Kernel Shell Fuel Properties via Wet Torrefaction: Response Surface, Optimization, and Combustion Studies. Energy&fuels, 33, 11009-11202.
Gao, X., Zhou, Z., Coward, B., Wang, J., Tian, H., Yin, Y. & Cheng, Y. (2022). Improvement of wheat (T. aestivum) straw catalytic fast pyrolysis for valuable chemicals production by coupling pretreatment of acid washing and torrefaction. Industrial Crops and Products, 187, 115475.
Granado, M.P.P., Gadelha, A.M.T., Rodrigues, D.S., Antonio, G.C. & De Conti, A.C. (2023). Effect of torrefaction on the properties of briquettes produced from agricultural waste. Bioresource Technology Reports, 21, 101340.
Hasan, M.F., Omar, M.S., Sukiran, M.A., Nyakuma, B.B. & Muhamad Said, M.F. (2022). Torrefaction of fibrous empty fruit bunch under mild pressurization technique. Renewable Energy, 194, 349-358.
Jezerska, L., Sassmanova, V., Prokes, R. & Gelnar, D. (2023). The pelletization and torrefaction of coffee grounds, garden chaff and rapeseed straw. Renewable Energy, 210, 346-354.
Jifara Daba, B. & Mekuria Hailegiorgis, S. (2023). Torrefaction of corncob and khat stem biomass to enhance the energy content of the solid biomass and parametric optimization. Bioresource Technology Reports, 21, 101381.
Junga, R., Pospolita, J. & Niemiec, P. (2020). Combustion and grindability characteristics of palm kernel shells torrefied in a pilot-scale installation. Renewable Energy, 147, 1239-1250.
Karelius, Dirgantara, M., Rumbang, N., Suastika, K.G. & Akbar, A.R.M. (2020). Torrefaction of palm kernel shell using COMB method and its physicochemical properties. Journal of Physics: Conference Series, 1422, 1-7.
Krysanova, K., Krylova, A., Kulikova, M., Kulikov, A. & Rusakova, O. (2022). Biochar characteristics produced via hydrothermal carbonization and torrefaction of peat and sawdust. Fuel, 328, 125220.
Lokmit, C., Nakason, K., Kuboon, S., Jiratanachotikul, A. & Panyapinyopol, B. (2023). A comparison of char fuel properties derived from dry and wet torrefaction of oil palm leaf and its techno-economic feasibility. Materials Science for Energy Technologies, 6, 192-204.
Longo, A., Nobre, C., Sen, A., Panizio, R., Brito, P. & Gonçalves, M. (2022). Torrefaction Upgrading of Heterogenous Wastes Containing Cork and Chlorinated Polymers. Environments, 9(8), 1-21.
Nebyvaev, A.V., Milovanov, O.Yu., Klimov, D.V., Kuz’min, S.N., Ryzhenkov, A.V., Dubina, V.A. & Zavizhenets, R.V. (2023). Studying the Sunflower Husk Ash Properties after Husk Treatment Using Various Torrefaction Methods. Thermal Engineering, 70(4), 290-298.
Orisaleye, J.I., Jekayinfa, S.O., Pecenka, R., Ogundare, A.A., Akinseloyin, M.O. & Fadipe, O.L. (2022). Investigation of the Effects of Torrefaction Temperature and Residence Time on the Fuel Quality of Corncobs in a Fixed-Bed Reactor. Energies, 15, 5284.
Piersa, P., Unyay, H., Szufa, S., Lewandowska, W., Modrzewski, R., Slezak, R. & Ledakowicz, S. (2022). An Extensive Review and Comparison of Modern Biomass Torrefaction Reactors vs. Biomass Pyrolysis—Part 1. energies, 15(6), 1-34.
Sarker, T.R., Azargohar, R., Stobbs, J., Karunakaran, C., Meda, V. & Dalai, A.K. (2022). Complementary effects of torrefaction and pelletization for the production of fuel pellets from agricultural residues: A comparative study. Industrial Crops and Products, 181, 114740.
Sarker, T.R., Nanda, S., Dalai, A.K. & Meda, V. (2021a). A Review of Torrefaction Technology for Upgrading Lignocellulosic Biomass to Solid Biofuels. BioEnergy Research, 14(2), 645-669.
Sarker, T.R., Azargohar, R., Dalai, A.K. & Meda, V. (2021b). Enhancement of fuel and physicochemical properties of canola residues via microwave torrefaction. Energy Reports, 7, 6338-6353.
Slezak, R., Unyay, H., Szufa, S. & Ledakowicz, S. (2023). An Extensive Review and Comparison of Modern Biomass Reactors Torrefaction vs. Biomass Pyrolizers—Part 2. energies, 16(5), 1-25.
Soponpongpipat, N., Nanetoe, S. & Comsawang, P. (2020). Thermal and Torrefaction Characteristics of a Small-Scale Rotating Drum Reactor. Processes, 8, 489.
Tumuluru, J.S., Ghiasi, B., Soelberg, N.R. & Sokhansanj, S. (2021). Biomass Torrefaction Process, Product Properties, Reactor Types, and Moving Bed Reactor Design Concepts. Frontiers in Energy Research, 9, 728140.
Waheed, A., Naqvi, S.R. & Ali, I. (2022). Co-Torrefaction Progress of Biomass Residue/Waste Obtained for High-Value Bio-Solid Products. Energies, 15(21), 8297.
Zhang, C., Ho, S.-H., Chen, W.-H., Xie, Y., Liu, Z. & Chang, J.-S. (2018). Torrefaction performance and energy usage of biomass wastes and their correlations with torrefaction severity index. Applied Energy, 220, 598-604.
Downloads
เผยแพร่แล้ว
How to Cite
ฉบับ
บท
License
Copyright (c) 2024 คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยบูรพา
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Burapha Science Journal is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-NC-ND 4.0) licence, unless otherwise stated. Please read our Policies page for more information
