ดร.สุรเชษฐ์ หงส์ไกรเลิศ ศ.ดร.ชวลิต งามจรัสศรีวิชัย และ ศ.ดร.นพิดา หิญชีระนันทน์ นักวิจัยของ CBRC ร่วมกับ นายศุภณัฐ พุ่มประดิษฐ์ และ น.ส.ชนิสรา แผ่นผา (ภาควิชาเคมีเทคนิค จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย) รศ.ดร.อดิศักดิ์ ปัตติยะ (หน่วยวิจัยพลังงานชีวภาพและทรัพยากรหมุนเวียน มหาวิทยาลัยมหาสารคาม) และ Prof. Dr. Toshiyuki Yokoi (Nanospace Catalysis Research Unit, Institute of Science Tokyo) นำเสนอแนวทางการพัฒนากระบวนการผลิตฟีนอล (Phenol) จากชีวมวล (Biomass) ที่มีศักยภาพสูง โดยมุ่งเน้นการปรับแต่งคุณสมบัติทางเคมีกายภาพของตัวเร่งปฏิกิริยา เพื่อเสริมสร้างความสามารถทางเทคโนโลยีภายใต้กรอบแนวคิดไบโอรีไฟเนอรี่ (Biorefinery) ของประเทศไทยอย่างยั่งยืน
ผลงานวิจัยเรื่อง Bio-phenols production via hydrodeoxygenation of lignin-derived guaiacol and bio-oil over high water-tolerant NiMo/Al2O3-ZrO2 catalysts ตีพิมพ์ในวารสาร Cleaner Engineering and Technology (T1 Journal, JCR IF = 5.3)
ลิกนิน (Lignin) เป็นหนึ่งในองค์ประกอบหลักของชีวมวลลิกโนเซลลูโลส (Lignocellulosic biomass) ประมาณ 30% โดยน้ำหนัก และมีโครงสร้างแอโรมาติก (Aromatic) ที่เหมาะสมสำหรับการผลิตสารประกอบฟีนอลิก (Phenolic compounds) มูลค่าสูง เช่น ฟีนอล โครงสร้างสารต้นแบบที่ได้จากลิกนิน (Lignin-derived model compound) ที่สำคัญ คือ กวัยอะคอล (Guaiacol) สามารถเปลี่ยนเป็นฟีนอลผ่านปฏิกิริยาไฮโดรดีออกซิจิเนชัน (Hydrodeoxygenation: HDO) ซึ่งเป็นทางเลือกที่มีความยั่งยืน ทดแทนการผลิตแบบดั้งเดิมที่พึ่งพาทรัพยากรฟอสซิล เช่น กระบวนการคิวมีน (Cumene process) หรือเทคโนโลยีถ่านหิน-ทาร์ (Coal-tar technology)
นิกเกิล-โมลิบดีนัมบนตัวรองรับอะลูมินา (NiMo/Al2O3) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีศักยภาพสำหรับปฏิกิริยา HDO เนื่องด้วยการมีเสถียรภาพทางความร้อน ความเป็นกรด และพื้นที่ผิวจำเพาะที่ดี อย่างไรก็ดี น้ำที่เกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยาทำให้อะลูมินาเปลี่ยนเฟสเป็นไฮเดรตโบเอไมต์ (Hydrate boehmite: AlO(OH)) และนิกเกิลถูกออกซิไดซ์เป็นนิกเกิลออกไซต์ ซึ่งลดสมรรถนะในการเร่งปฏิกิริยา การใช้วัสดุคอมโพสิตเซอร์โคเนีย-อะลูมินา (Al2O3-ZrO2) เป็นตัวรองรับแทนอะลูมินาเพียงอย่างเดียว เป็นทางเลือกที่น่าสนใจ เนื่องจากช่วยเพิ่มความทนทานต่อน้ำและส่งเสริมการกระจายตัวของโลหะ ทั้งนี้ยังไม่มีการประยุกต์ใช้คอมโพสิตเซอร์โคเนีย-อะลูมินา สำหรับปฏิกิริยา HDO ของกวัยอะคอล
งานวิจัยนี้ศึกษาการเปลี่ยนกวัยอะคอลเป็นฟีนอล โดยใช้ NiMo/Al2O3-ZrO2 เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา จากการศึกษาพบว่า NiMo/Al2O3-ZrO2 มีเสถียรภาพในภาวะที่มีน้ำได้อย่างดีเยี่ยม โดยสามารถรักษาการเปลี่ยน (Conversion) ของกวัยอะคอลและการคัดเลือก (Selectivity) ต่อฟีนอลไว้ในระดับสูงเช่นเดิม ในขณะที่ NiMo/Al2O3 มีสมรรถนะการเร่งปฏิกิริยาที่ลดลงอย่างชัดเจน นอกจากนี้ งานวิจัยนี้ยังได้ศึกษาการเปลี่ยนไบโอออยล์ (Bio-oil) ที่ได้มาจากการไพโรไลซิส (Pyrolysis) ของลำต้น Leucaena leucocephala เป็นฟีนอลโดยตรงแทนการใช้สารโครงสร้างสารต้นแบบ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตไบโอฟีนอล และส่งเสริมการผลิตสารเคมีสีเขียวจากชีวมวล
อ่านรายละเอียดงานวิจัยนี้ได้ที่: doi.org/10.1016/j.clet.2024.100858
