เปลี่ยน “น้ำมันปาล์มเป็รส่วนประกอบเชื้อเพลิงอากาศยานยั่งยืน” ด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา Ni/HUSY โดยไม่ต้องเติมไฮโดรเจนจากภายนอก
ดร.ศุภากร เศรษฐบุตร ศาสตราจารย์ ดร. ธราพงษ์ วิทิตศานต์ และ ศาสตราจารย์ ดร.ชวลิต งามจรัสศรีวิชัย นักวิจัยจาก CBRC จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ประสบความสำเร็จในการพัฒนาเส้นทาง catalytic hydrothermolysis สำหรับแปรรูปน้ำมันปาล์มให้เป็นไฮโดรคาร์บอนช่วงเชื้อเพลิงอากาศยานชีวภาพ (Sustainable aviation fuel, SAF) โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา Nickel (Ni) บน HUSY zeolite ที่ผ่านการดัดแปรด้วยกรด ในระบบ alcohol–water co-solvent โดยไม่ต้องพึ่งพาก๊าซ H2 จากภายนอก
งานวิจัย “Structure–acidity interplay in Ni/HUSY catalysts for external H₂-free hydrothermal conversion of palm oil in alcohol–water media” ได้รับการเผยแพร่ในวารสาร Biomass and Bioenergy (Tier1 Journal, Citescore = 11.0, Impact factor = 5.8)
การปรับสมดุลโครงสร้าง–ความเป็นกรดของตัวรองรับ HUSY zeolite ผ่านกระบวนการ dealumination ด้วยกรดไนตริก (HNO3) เพื่อปรับปรุงตำแหน่งกรด ขนาดรูพรุน และการกระจายตัวของ Ni ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการเปลี่ยนไตรกลีเซอไรด์และสารมัธยันต์ในปฏิกิริยา เช่น กรดไขมันในน้ำมันปาล์มให้เป็นแอลเคนที่มีปริมาณคาร์บอนในช่วง 9-18 อะตอม (C9–C18 alkanes) ซึ่งเป็นช่วงคาร์บอนสำคัญของส่วนประกอบเชื้อเพลิงอากาศยานชีวภาพ
ระบบ methanol–water co-solvent มีบทบาทสำคัญมาก โดย methanol ช่วยผลิต H2 ในระบบ (in-situ H2) ผ่านปฏิกิริยา reforming และ water-gas shift reaction แต่หากมีมากเกินไปจะกระตุ้น esterification และทำให้เกิดการสะสมของสารประกอบอินทรีย์ในกลุ่มเอสเทอร์แทน ขณะที่น้ำช่วยส่งเสริมการเกิด hydrolysis ของไตรกลีเซอไรด์และกรดไขมันให้เกิดปฏิกิริยา hydrodeoxygenation (HDO) ได้ดีขึ้น และช่วยลดการเกิดอะโรมาติก (aromatics) ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ที่ไม่ต้องการใน SAF
ไฮไลท์สำคัญของงานวิจัย
- ตัวเร่งปฏิกิริยา Ni/HUSY-0.10M ที่ผ่านการดัดแปรด้วยกรดให้สมดุลที่ดีที่สุดระหว่างปริมาณกรด, ความเป็นรูพรุนแบบเมโส และการกระจายตัวของ Ni
- ให้ liquid yield สูงถึง 4% ภายใต้ภาวะที่เหมาะสม โดยใช้อัตราส่วนสารตั้งต้นและตัวทำละลาย oil:water:methanol = 2:1:1 และ feedstock:solvent = 1:1 ที่ 400 °C
- ให้การเลือกจำเพาะต่อ C9–C18 alkanes สูงถึง 4% ภายใต้ระบบ external H₂-free hydrothermolysis
- สามารถลดปริมาณ aromatics ได้ประมาณ 30% เมื่อเทียบกับระบบ hydrothermal ที่ใช้น้ำเป็นตัวทำละลายเพียงอย่างเดียว
- ที่อุณหภูมิต่ำลงถึง 350 °C ระบบยังคงให้ alkane selectivity มากกว่า 50% แสดงถึงศักยภาพของกระบวนการที่ใช้พลังงานลดลง
งานวิจัยนี้สะท้อนแนวทางการยกระดับน้ำมันพืชหมุนเวียนให้เป็นส่วนประกอบเชื้อเพลิงอากาศยานยั่งยืน ผ่านการออกแบบตัวเร่งปฏิกิริยาแบบสองหน้าที่ ซึ่งปรับสมดุลระหว่างตำแหน่งโลหะและตำแหน่งกรดได้อย่างเหมาะสม สนับสนุนการพัฒนา SAF และ องค์ประกอบ bio-jet fuel components และเทคโนโลยีพลังงานสะอาดสำหรับอุตสาหกรรมการบินในอนาคต
อ่านรายละเอียดงานวิจัยได้ที่: https://10.1016/j.biombioe.2026.109152
