ดร. อติคุณ โชติรัตนโชติ นายศุภธีร์ เชาวมาลี นายวงศกร คำมี และ ศ. ดร. ชวลิต งามจรัสศรีวิชัย นักวิจัยของ CBRC ร่วมกับ Prof. Dr. Toshiyuki Yokoi (Nanospace Catalysis Research Unit, Institute of Science Tokyo) เสนอแนวทางการพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดใหม่สำหรับการผลิตโอเลฟินเบา (Light olefins) จากกลีเซอรอล (Glycerol) เหลือใช้ในกระบวนการแบบขั้นตอนเดียว ซึ่งสอดคล้องกับหลักการวิศวกรรมสีเขียวเพื่อสร้างกระบวนการที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและเพิ่มมูลค่าให้กับของเหลือใช้
ผลงานวิจัยเรื่อง One-pot production of light olefins via selective C–O hydrogenolysis over Pt-based hierarchical core–shell zeolite–mesoporous silica structured catalysts ตีพิมพ์ในวารสาร Fuel (Tier 1 Journal, JCR IF = 6.7)
ไบโอดีเซล (Biodiesel) เป็นเชื้อเพลิงทางเลือกที่ใช้ทดแทนน้ำมันดีเซลจากแหล่งปิโตรเลียม ไบโอดีเซลในเชิงพาณิชย์ผลิตผ่านกระบวนการทรานส์เอสเทอริฟิเคชัน (Transesterification) ของน้ำมันพืช (Vegetable oil) ซึ่งก่อให้เกิดกลีเซอรอลเป็นผลพลอยได้ (By-product) ในปริมาณมาก ในขณะเดียวกัน ความต้องการ
โอเลฟินเบาที่เพิ่มสูงขึ้นอย่างต่อเนื่องตามการเติบโตของอุตสาหกรรมปิโตรเคมี ส่งผลให้มีงานวิจัยจำนวนมากมุ่งเน้นการผลิตโอเลฟินเบาจากวัตถุดิบหมุนเวียน การเปลี่ยนกลีเซอรอลเป็นโอเลฟิน (Glycerol to olefins, GTO) จึงเป็นทางเลือกที่น่าสนใจ ซึ่งไม่เพียงช่วยเพิ่มมูลค่าให้กับกลีเซอรอล แต่ยังผลิตโอเลฟินเพื่อตอบสนองความต้องการในภาคอุตสาหกรรม
กระบวนการ GTO ผ่านไฮโดรจีโนไลซิส (Hydrogenolysis) ของกลีเซอรอลเป็นโพรพานอล (Propanol) ตามด้วยดีไฮเดรชัน (Dehydration) เพื่อผลิตโอเลฟินเบา ถือเป็นทางเลือกที่ดีที่สุด ซึ่งดำเนินการภายใต้ภาวะที่ไม่รุนแรง แพลทินัม (Platinum, Pt) บนซีโอไลต์ (zeolite) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่ถูกใช้งานอย่างแพร่หลายในการเพิ่มมูลค่าให้กับกลีเซอรอล อย่างไรก็ตาม Pt มีความสามารถในการเกิดไฮโดรจิเนชัน (Hydrogenation) และการแตกพันธะคาร์บอน–คาร์บอน (C–C cleavage) ที่สูง ส่งผลให้ผลิตภัณฑ์ที่ได้เป็นมีเทน (CH4) และพาราฟิน (Paraffins) การเติมโลหะชนิดที่สอง เช่น แพลเลเดียม (Palladium, Pd) อิริเดียม (Iridium, Ir) รีเนียม (Rhenium, Re) หรือ ทังสเตน (Tungsten, W) สามารถปรับสมบัติของตัวเร่งปฏิกิริยาให้มีความจำเพาะต่อการเปลี่ยนกลีเซอรอลเป็นโอเลฟินได้ นอกจากนี้ การพัฒนาวัสดุตัวรองรับที่สามารถปรับแต่งสมบัติความเป็นกรด (Acidity) และสมบัติความพรุน (Porosity) ก็เป็นอีกทางเลือกที่น่าสนใจในการเพิ่มผลได้ของโอเลฟิน
งานวิจัยนี้พัฒนาระบบการปฏิกิริยาชนิดใหม่สำหรับกระบวนการ GTO เพื่อผลิตโอเลฟินเบา โดยในขั้นแรก วัสดุรูพรุนแบบไฮราซิคัล (Hierarchical porous material) ที่มีโครงสร้างแบบแกน-เปลือก (Core–shell structure) โดยใช้ซีโอไลต์ชนิด ZSM-5 เป็นแกน และเฮกซะโกนอลเมโซพอรัสซิลิกา (Hexagonal mesoporous silica, HMS) เป็นเปลือก ถูกพัฒนาขึ้น โดยมีชื่อว่า HZ5M เมื่อนำวัสดุนี้ไปใช้เป็นตัวรองรับ Pt พบว่า Pt/HZ5M มีการกระจายตัวของ Pt ได้สูงกว่า และสามารถเร่งปฏิกิริยา GTO ได้ดีกว่า Pt/ZSM-5 ในส่วนของการใช้โลหะชนิดอื่นร่วมในการเร่งปฏิกิริยาพบว่า การเติม Ir ช่วยปรับปรุงอันตรกิริยาระหว่าง Pt กับ HZ5M ในขณะที่การเติม Re ช่วยเพิ่มสัดส่วน Pt0 บนผิวของตัวเร่งปฏิกิริยา ส่งเสริมการเปลี่ยน
กลีเซอรอลเป็นโอเลฟิน จึงทำให้ PtIrRe/HZ5M มีผลได้ของโอเลฟินสูงถึง 20.8%
อ่านรายละเอียดงานวิจัยนี้ได้ที่: doi.org/10.1016/j.fuel.2024.133984
