สำนักงานราชบัณฑิตยสภา

วารสารราชบัณฑิตยสภา ปีที่ ๔๑ ฉบับที่ ๓ ก.ค.-ก.ย. ๒๕๕๙ 109 จงรักษ์ ผลประเสริฐ, ไกรลักษณ์ ฟักแก้ว, ธรรมรัตน์ คุตตะเทพ สมบัติทางเคมีของสิ่งปฏิกูลแห้งเปรียบเทียบกับถ่านไฮโดรที่ได้จากการทดลองเป็นดังที่แสดง ในตารางที่ ๑ จากการทดลองวัดพบว่า ค่าพลังงานความร้อนและอัตราผลผลิตของถ่านไฮโดรเป็น ๑๙-๒๐ เมกะจูลต่อกิโลกรัม และร้อยละ ๗๐-๗๓ โดยน�้ ำหนักของสิ่งปฏิกูลแห้ง ตามล� ำดับ จากผลการวิเคราะห์ องค์ประกอบขั้นต้น (proximate analysis) พบว่า ปริมาณคาร์บอนคงที่ (fixed carbon) ในถ่านไฮโดร ประมาณร้อยละ ๑๓-๑๕ มีค่าเพิ่มสูงขึ้นมากกว่าสิ่งปฏิกูลแห้ง (ร้อยละ ๑๐) ในทางกลับกัน ปริมาณสาร ระเหย (volatile matter) ในถ่านไฮโดรประมาณร้อยละ ๔๐-๔๔ มีค่าลดลงต�่ ำกว่าสิ่งปฏิกูลแห้ง (ร้อยละ ๕๗-๖๐) ทั้งนี้ อาจเนื่องมาจากปฏิกิริยาคาร์บอไนเซชันของสารระเหยเกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการ ไฮโดรเทอร์มัลคาร์บอไนเซชัน ท� ำให้เกิดคาร์บอนคงที่เพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม เมื่อพิจารณาจากสมดุลมวลสาร พบว่า การลดลงของปริมาณสารระเหยในสิ่งปฏิกูลแห้งมีค่ามากกว่าการเพิ่มขึ้นของคาร์บอนคงที่ ในถ่านไฮโดร แสดงให้เห็นว่า สารระเหยในสิ่งปฏิกูลยังถูกเปลี่ยนให้เป็นผลิตภัณฑ์ชนิดอื่น ๆ ในรูปแบบของ สารประกอบที่ละลายน�้ ำได้ เช่น กลูโคส สารประกอบเฟอร์ฟูรัล (furfural compounds) และกรดอินทรีย์ (organic acids) อีกทั้งในรูปแบบของแก๊ส เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ (CO 2 ) จากผลการวิเคราะห์ธาตุองค์ประกอบดังแสดงในตารางที่ ๑ พบว่า ปริมาณคาร์บอนในสิ่งปฏิกูล แห้งร้อยละ ๓๘ เพิ่มขึ้นอยู่ที่ประมาณร้อยละ ๓๙-๔๐ ในถ่านไฮโดร เนื่องมาจากปฏิกิริยาคายน�้ ำ (dehydration) ของสารอินทรีย์ที่เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการไฮโดรเทอร์มัลคาร์บอไนเซชัน และยัง ส่งผลท� ำให้ปริมาณไฮโดรเจนและออกซิเจนในถ่านไฮโดรลดลงด้วย รูปที่ ๓ เปรียบเทียบสัดส่วนอะตอม ส� ำหรับไฮโดรเจน/คาร์บอน และออกซิเจน/คาร์บอน ของสิ่งปฏิกูลแห้ง ถ่านไฮโดรจากสิ่งปฏิกูล ถ่านไฮโดร จากสารชีวมวลต่าง ๆ (เช่น กากตะกอนน�้ ำเสีย เซลลูโลส กระดาษ อาหาร ใยมะพร้าว ซังข้าวโพด) ถ่านหินธรรมชาติ (เช่น ลิกไนต์ บิทูมินัส และถ่านไม้) และถ่านชีวภาพ (biochar) แสดงไว้ในแผนภาพ Van Krevelen ปรากฏว่าสัดส่วนอะตอมของถ่านไฮโดรใกล้เคียงกับของถ่านลิกไนต์ แสดงให้เห็นว่า ถ่านไฮโดรสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงแข็งในกระบวนการเผาไหม้แทนถ่านหินธรรมชาติได้