ศ.ดร.นพิดา หิญชีระนันทน์ ศ.ดร.ชวลิต งามจรัสศรีวิชัย รศ.ดร.ประเสริฐ เรียบร้อยเจริญ และ ผศ.ดร.ดวงกมล ตุงคะสมิต นักวิจัยของ CBRC ร่วมกับ นายวโรดม ฮุ่นศิริ และ น.ส.ณิชาบูล ชายหาด ศึกษาการปรับสภาพซีโอไลต์ชนิดเบต้า (Beta zeolite) เพื่อใช้เป็นตัวรองรับในการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาฐานนิกเกิล สำหรับการเปลี่ยนน้ำมันปาล์มเป็นเชื้อเพลิงอากาศยานชีวภาพ (Bio-jet fuel)
ผลงานวิจัยเรื่อง Branched-chain biofuels derived from hydroisomerization of palm olein using Ni/modified beta zeolite catalysts for biojet fuel production ตีพิมพ์ในวารสาร Fuel Processing Technology (Tier1 Journal, JCR IF = 8.129)
การขนส่งทางอากาศ (Air Transportation) เป็นหนึ่งในกิจกรรมทางเศรษฐกิจที่สำคัญ อย่างไรก็ดีการขนส่งทางอากาศมีส่วนสำคัญในการปลดปล่อยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2 emission) สู่ชั้นบรรยากาศ ด้วยเหตุนี้ องค์การการบินพลเรือนระหว่างประเทศ (International Civil Aviation Organization, ICAO) ได้กำหนดแนวทางในการลดการปลดปล่อย CO2 โดยสนับสนุนการใช้เชื้อเพลิงอากาศยานที่ยั่งยืน (Sustainable aviation fuels, SAF) ซึ่งสามารถผลิตได้ด้วยเทคโนโลยี Hydrotreated esters and fatty acids (HEFA) โดยใช้น้ำมันปาล์มเป็นวัตถุดิบราคาถูก
ตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิลบนตัวรองรับซีโอไลต์ (Ni/zeolite) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีราคาถูกกว่าตัวเร่งปฏิกิริยาฐานโลหะมีตระกูล (Noble metal-based catalysts) ซึ่งสามารถเปลี่ยนน้ำมันปาล์มเป็นเชื้อเพลิงอากาศยานชีวภาพได้ แต่ให้ปริมาณเชื้อเพลิงที่ต่ำ เนื่องจากข้อจำกัดในการถ่ายโอนมวลสารผ่านรูพรุนขนาดเล็กของซีโอไลต์ นอกจากนี้สภาพกรดที่สูงของซีโอไลต์ทำให้เชื้อเพลิงชีวภาพที่ผลิตได้มีสายโซ่คาร์บอนสั้น ซึ่งมีสมบัติไม่เหมาะสมในการนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงอากาศยานชีวภาพ การดัดแปรสมบัติของซีโอไลต์ด้วยกรดไฮโดรฟลูออริกและแอมโมเนียมฟลูออไรด์ (Hydrofluoric acid, HF)/ammonium fluoride, NH4F) สามารถเพิ่มขนาดรูพรุนและปรับสภาพกรดโดยไม่ทำลายโครงสร้างของซีโอไลต์
งานวิจัยนี้ประยุกต์เทคนิคดังกล่าวในการปรับแต่งสมบัติของซีโอไลต์ชนิดเบต้าด้วย HF/NH4F เพื่อใช้เป็นตัวรองรับในการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาฐานนิกเกิล สำหรับการผลิตเชื้อเพลิงอากาศยานชีวภาพจากน้ำมันปาล์ม จากการศึกษาพบว่า ซีโอไลต์ชนิดเบต้าที่ผ่านการดัดแปรด้วยสารละลาย HF/NH4F ที่มีความเข้มข้น HF 0.25 โมลาร์ มีรูพรุนขนาดมีโซ (Mesopore) ที่ใหญ่ขึ้น และมีปริมาตรรูพรุนสูงขึ้น ยับยั้งการรวมตัวกัน (Agglomeration) ของอนุภาคนิกเกิลระหว่างการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยา นอกจากนี้ยังลดสภาพกรดของซีโอไลต์ ส่งผลให้สามารถเปลี่ยนน้ำมันปาล์มเป็นเชื้อเพลิงอากาศยานชีวภาพได้สูงถึง 43.4% และมีสัดส่วนของ iso-alkanes สูงถึง 22.1% โดยน้ำหนัก ภายใต้ความดันของแก๊สไฮโดรเจนเริ่มต้นที่ 40 บาร์ อุณหภูมิ 340 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 5 ชั่วโมง เชื้อเพลิงอากาศยานชีวภาพที่ผลิตได้สามารถนำไปผสมกับ Jet A-1 ที่อัตราส่วนการผสมสูงสุดตามข้อกำหนดที่ 50/50 โดยปริมาตร และมีสมบัติตรงตามข้อกำหนดของ American Society for Testing and Materials (ASTM)
อ่านงานวิจัยนี้ได้ที่: doi.org/10.1016/j.fuproc.2023.107825
