Abstract
This research attempted to compare the amount of biogas produced by anaerobic co-digestion between pig manure with rubber leaves and pig manure with palm frond. The pig manure was blended with the rubber leaves or palm frond in the ratio of 15 : 1 by weight. The blends were fed into the two reactors of 150 L in two times, first time in the first day and second time in the third day. The experiment was set under room temperature. It was found that the cumulative amount of the gas for the fifteen days digestion was 73.12 L and 91.68 L for rubber leaves mixed and palm frond mixed, respectively. In addition, the produced biogas
was burnt to find out the total thermal energy by heating water. It was found that the thermal energy were about 17.4 kcal and 129.6 kcal for rubber leaves mixed and palm frond mixed, respectively. The study indicated that the amount of gas from the co-digestion of pig manure with the palm frond is much than the pig manure with rubber leaves. And also the methane in biogas is over 60%.
ปฏิกิริยาการเกิดก๊าซชีวภาพ
การวิจัยในครั้งนี้เป็นการศึกษาเพื่อเปรียบเทียบปริมาณก๊าซชีวภาพจากการหมักมูลสุกรร่วมกับใบยางพาราและมูลสุกรร่วมกับทางปาล์ม ในอัตราส่วน 15 : 1 กิโลกรัม เติมวัสดุหลังจากหมักไปแล้ว 3 วัน ในถังหมักขนาด 150 L ภายใต้อุณหภูมิห้อง จากการศึกษาพบว่าปริมาณก๊าซชีวภาพสะสมเท่ากับ 73.12 L และ91.68 L ตามลำดับ ตลอดระยะเวลาการหมัก 15 วัน และเมื่อนำก๊าซชีวภาพไปเผาต้มน้ำ พบว่า ให้พลังงานความร้อน 17.4 kcal และ 129.6 kcal ตามลำดับ จากผลการศึกษาบ่งชี้ให้เห็นว่าปริมาณก๊าซชีวภาพจากการหมักมูลสุกรร่วมกับทางปาล์มมากกว่าการหมักมูลสุกรร่วมกับใบยางพาราและจากผลการตรวจสอบก๊าซที่ได้พบว่ามีก๊าซมีเทนสูงกว่า 60% ของก๊าซมาตรฐาน
กระบวนการย่อยสลายแบบไร้อากาศ (AnaerobicDigestion)ประกอบไปด้วย 3 ขั้นตอน
ขั้นตอนที่ 1 การย่อย ( Hydrolysis )ในขั้นตอนนี้ สารอินทรีย์โมเลกุลใหญ่ ได้แก่
คาร์โบไฮเดรต โปรตีน และไขมัน จะถูกแบคทีเรียย่อยสลายให้กลายเป็นสาอินทรีย์โมเลกุลเล็ก ความเร็วของกระบวนการย่อยสลายขึ้นอยู่กับเอนไซม์ที่ถูกปล่อยออกมาจากแบคทีเรีย รวมถึงความเข้มข้นของสารอินทรีย์ ความเข้มข้นของเอนไซม์ อุณหภูมิและการสัมผัสระหว่างเอนไซม์กับสารอินทรีย์ เป็นต้น
ขั้นตอนที่ 2 และ 3 การสร้างกรด ( Acidogenesis andAcetogenesis)
ในขั้นตอนนี้ สารอินทรีย์โมเลกุลเล็กซึ่งเป็นสารผลิตภัณฑ์ของการย่อยในขั้นแรก จะถูกเปลี่ยนเป็นกรดอินทรีย์ชนิดโมเลกุลเล็ก เช่น กรดอะซิติก (Acitic Acid) กรดโพรไพโอนิก (PropionicAcid) กรดวาเลอริก (Valeric Acid) และกรดแลคติก (LacticAcid) โดยแบคทีเรียสร้างกรดโดยกรดที่เกิดขึ้นจะมีกรดอะซิติกสูงสุดในปริมาณที่มากที่สุด และมีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ และไฮโดรเจนเกิดขึ้นในขั้นตอนนี้ด้วย อัตราการเจริญเติบโตของแบคทีเรียสร้างกรดจะสูงและทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมได้ดีกว่าแบคทีเรียสร้างมีเทน เนื่องจากระบวนการสร้างมีเทนส่วนใหญ่ต้องการใช้กรดอะซิติกเป็นสารตั้งต้น แต่กรดไขมันระเหยง่ายที่ได้จากกระบวนการย่อยสลายสารอินทรีย์มีหลายชนิด ซึ่งบางชนิดแบคทีเรียสร้างมีเทนไม่สามารถนำไปใช้ในกระบวนการสร้างมีเทนได้ โดยเป็นกรดไขมันระเหยง่ายขนาดใหญ่ เช่น กรดโพรไพโอนิก กรดบิวทิริก เป็นต้น ทำให้เกิดการสะสมของกรดอินทรีย์ประเภทนี้ในระบบ ธรรมชาติจึงได้สร้างกระบวนการในการเปลี่ยน
กรดไขมันระเหยง่ายที่มีขนาดใหญ่ให้กลายเป็นกรดอะซิติก(Acetogenesis) ซึ่งช่วยทำให้ไม่เกิดการสะสมของกรดอินทรีย์ในระบบ
ขั้นตอนที่ 4 การสร้างมีเทน (Methanogenesis)
ก๊า ซ มีเ ท น จ ะ ส ร้า ง จ า ก ก ร ด อ ะ ซิติก ก๊า ซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) และก๊าซไฮโดรเจน (H2) ที่ได้จากกระบวนการสร้างกรด โดยแบคทีเรียสร้างมีเทน (MethaneFormer Bacteria) การสร้างก๊าซมีเทน มี 2 แบบ แบบแรกเกิด
จากการเปลี่ยนกรดอะซิติกเป็นก๊าซมีเทน คิดเป็น 70% ของก๊าซมีเทนที่เกิดขึ้นได้ในระบบ อีกแบบหนึ่งเกิดจากการรวมตัวกันของคาร์บอนไดออกไซด์และไฮโดรเจน
แบคทีเรียที่เป็นตัวสร้างมีเทนเจริญเติบโตได้ช้าและสภาพแวดล้อมมีผลต่อการเจริญเติบโตค่อนข้างมาก ช่วงค่าพีเอชที่เหมาะสมต่อการทำงานของแบคทีเรียแคบ โดยสามารถเจริญเติบโตได้ดีในช่วงพีเอชประมาณ 6.8 - 7.2 (Yadvika et
al., 2004) นอกจากนี้อุณหภูมิก็มีผลต่ออัตราการเจริญเติบโตเช่นกัน อีกทั้งแบคทีเรียในกลุ่มนี้ต้องการสารอาหารที่โครงสร้างไม่ซับซ้อนในการดำรงชีพ ดังนั้นการเติบโตของแบคทีเรียที่เป็นตัวสร้างมีเทนจึงขึ้นอยู่กับการทำงานของแบคทีเรียในขั้นตอนไฮโดรไลซีสและการสร้างกรด โดยแบคทีเรียทุกกลุ่มต้องทำงาน
อย่างสัมพันธ์กัน
2.1 ปริมาณก๊าซชีวภาพจากการหมักมูลสุกรร่วมกับใบยางพาราและมูลสุกรร่วมกับทางปาล์มผลการศึกษาปริมาณก๊าซชีวภาพจากการหมักมูลสุกรร่วมกับใบยางพาราและมูลสุกรร่วมกับทางปาล์ม พบว่าปริมาณก๊าซชีวภาพที่ได้จากการหมักมูลสุกรร่วมกับใบยางพารา และมูลสุกรร่วมกับทางปาล์ม เท่ากับ 73.12 L และ 91.68 L ตามลำดับจะเห็นว่า ก๊าซชีวภาพสะสมจากการหมักมูลสุกรร่วมกับทางปาล์ม มากกว่าการหมักมูลสุกรร่วมกับใบยางพารา
2.2 ปริมาณความร้อนที่ได้จากการเผาไหม้ก๊าซชีวภาพที่ได้จากการหมักมูลสุกรร่วมกับใบยางพาราและมูลสุกรร่วมกับทางปาล์ม ด้วยวิธีการต้มน้ำ ดังตารางที1
ผลการศึกษาปริมาณความร้อนที่ได้จากการต้มน้ำระหว่างก๊าซชีวภาพที่ได้จากการหมักมูลสุกรร่วมกับใบยางพาราและก๊าซชีวภาพที่ได้จากการหมักมูลสุกรร่วมกับทางปาล์มพบว่าปริมาณความร้อนที่ได้จากการหมักมูลสุกรร่วมกับทางปาล์ม มากกว่าการหมักมูลสุกรร่วมกับใบยางพาราจากผลการวิจัย ปริมาณก๊าซชีวภาพที่ได้จากการหมักมูลสุกรร่วมกับใบยางพาราและการหมักมูลสุกรร่วมกับทางปาล์ม
มีปริมาณใกล้เคียงกัน แต่ปริมาณความร้อนที่ได้แตกต่างกันเนื่องมาจากถังเก็บก๊าซจากการหมักมูลสุกรร่วมกับใบยางพาราเกิดรอยรั่วบริเวณบอลวาล์วด้านบน ทำให้ปริมาณความร้อนที่ได้เกิดความคลาดเคลื่อน
3) สรุป
การศึกษาปริมาณก๊าซชีวภาพจากการหมักมูลสุกรร่วมกับใบยางพาราและมูลสุกรร่วมกับทางปาล์ม พบว่าการหมักมูลสุกรร่วมกับทางปาล์ม เกิดก๊าซชีวภาพมากกว่าการหมักมูลสุกรร่วมกับใบยางพารา และ ปริมาณความร้อนที่ได้จากการหมัก
มูลสุกรร่วมกับใบยางพาราและมูลสุกรร่วมกับทางปาล์ม ด้วยวิธีการต้มน้ำปรากฏผลปริมาณความร้อนที่ได้จากการหมักมูลสุกรร่วมกับทางปาล์ม ให้พลังงานความร้อนมากกว่า และจากผลการตรวจสอบก๊าซที่ได้พบว่ามีก๊าซมีเทนสูงกว่า 60 เปอร์เซ็นต์ของก๊าซมาตรฐาน
เอกสารอ้างอิง
[1] ก๊าซชีวภาพ : จากปัญหาสิ่งแวดล้อมสู่ประโยชน์ทางด้านพลังงาน[ระบบออนไลน์].http://www.tj.co.th/optnews/modules/articles/article.php?id=234
(วันที่ 18 เม.ย. 2553)
[2] สมฤดี ฤทธิ์ยากุล. 2552. ประสิทธิภาพของการผลิตก๊าซชีวภาพจากการหมักมูลสุกรร่วมกับสาหร่ายหนามจากทะเลสาบสงขลา.มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ วิทยาเขตหาดใหญ่.
[3] Yadvika,Santosh,Sreekrishnan,T.R.,Kohli,S.andRana,V.2004. Enhancement of biogas production from solid substrates using different techniques – a review. Bioresource Technology. vol 95 page 1-10.
ขอขอบคุณ
บทความวิจัย จากเว็ป ครูเพาะพันธุ์ปัญญา
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น