นักวิทย์รุ่นเยาว์กับโครงงานเชื้อเพลิงเพื่อโลก
น้ำมันเชื้อเพลิงเป็นปัจจัยการผลิตสำคัญที่ขับเคลื่อนกิจกรรมต่างๆ แต่น้ำมันเชื้อเพลิงก็เป็นทรัพยากรที่ใช้แล้วหมดไป จึงมีความพยายามที่จะหาพลังงานรูปแบบอื่นๆ มาใช้แทน หรือหาวิธีผลิตน้ำมันเชื้อเพลิงให้มีประสิทธิภาพมากที่สุด รวมทั้งพัฒนาขั้นตอนการผลิตพลังงานเหล่านั้นให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุด ดังเช่นโครงงานของนักเรียนทุนพสวท. จากโรงเรียน พระปฐมวิทยาลัย จังหวัดนครปฐม ทั้งสามคนในคราวนี้
วนา พึ่งคำโครงงานชิ้นแรกเป็นของนาย วนา พึ่งคำ หรือ “หม่อน” ซึ่งทำโครงงานวิทยาศาสตร์ชื่อ การหาปัจจัยที่มีผลต่อคุณภาพไบโอดีเซล
ไบโอดีเซลเป็นพลังงานทางเลือก ซึ่งมีคุณสมบัติการเผาไหม้เหมือนกับดีเซลจากปิโตรเลียมมาก และใช้แทนกันได้ เมื่อนำมาผสมกับน้ำมันดีเซลเกรดที่ใช้กันในปัจจุบันในสัดส่วนร้อยละ 5-10 (B5- B10) ก็นำมาใช้งานในเครื่องยนต์ดีเซลได้โดยไม่ต้องดัดแปลงเครื่องยนต์เลย
ไบโอดีเซลยังมีคุณสมบัติสำคัญคือ ย่อยสลายได้เองตามกระบวนการชีวภาพในธรรมชาติและไม่เป็นพิษ ความสนใจของหม่อนเกี่ยวกับไบโอดีเซลอยู่ที่คุณภาพของไบโอดีเซลที่ผลิต ได้เอง จึงต้องการศึกษาว่าปัจจัยใดบ้างที่จะส่งผลต่อ คุณภาพของไบโอดีเซล จึงเป็นที่มาของโครงงานนี้
ไบโอดีเซลเกิดจากการทำปฏิกิริยาระหว่างน้ำมันพืช ไขมันสัตว์ หรือน้ำมันพืชที่ใช้แล้วกับแอลกอฮอล์ เช่น เมทานอล หรือเอทานอล โดยมีตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นกรดหรือด่าง โดยปกติแล้ว ในน้ำมันจะประกอบไปด้วยกรดไขมันอิสระ ฟอสโฟลิปิด สเตอรอล น้ำ และสิ่งเจือปนอื่นๆ การนำน้ำมันมาใช้เป็นเชื้อเพลิงจึงต้องผ่านกระบวนการต่างๆ เพื่อเปลี่ยนโครงสร้างให้เป็นโซ่สายตรง และหนึ่งในกระบวนการนั้นคือ ปฏิกิริยาทรานเอสเทอริฟิเคชัน (transesterification)
หม่อนทำการทดลองจากปฏิกิริยาทรานเอสเทอริฟิเคชันนี้ และค้นพบว่าคุณภาพของไบโอดีเซลที่ดีที่สุดในการทดลอง เกิดจากการใช้น้ำมันปาล์มและเมทิลเอสเทอร์ ในอัตราส่วน 4:1 และใช้โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ (0.5 เปอร์เซ็นต์ของน้ำหนักน้ำมันปาล์ม) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา อุณหภูมิของน้ำมันปาล์มก่อนทำปฏิกิริยา 75 องศาเซลเซียส และความเร็วขณะปั่นสารอยู่ที่ 30 เฮิรตซ์ จะมีผลทำให้คุณภาพของไบโอดีเซลดีที่สุด อาจกล่าวได้ว่า หม่อนเป็นผู้หาคำตอบให้แก่การพัฒนาพลังงานทดแทนของชาติไปเรียบร้อยแล้ว
ถิรวุฒิ นิลพนาพรรณโครงงานชิ้นที่สองเป็นโครงงานที่เกี่ยวเนื่องกับโครงงานแรก โดยเป็นผลงานของนาย ถิรวุฒิ นิลพนาพรรณ หรือ “นัด” ชื่อโครงงาน การผลิต กลีเซอรีนบริสุทธิ์จากปฏิกิริยา transesterification เป็น การศึกษาเกี่ยวกับการผลิตกลีเซอรอลที่ได้จากกระบวนการผลิตไบโอดีเซล ตามปกติผู้ ผลิตน้ำมันไบโอดีเซลจะทิ้งกลีเซอรอลที่เกิดขึ้นในกระบวนการผลิต ซึ่งหากเรานำกลีเซอรอลมาทำให้บริสุทธิ์เป็นกลีเซอรีนได้ ก็จะใช้ประโยชน์ต่อได้อีกมากมาย ยกตัวอย่างเช่น นำไปทำสบู่กลีเซอรีน ซึ่งปัจจุบันมีการผลิตเป็นสินค้าโอทอป อยู่แล้ว
กลีเซอรอลที่ได้จากกระบวนการผลิตไบโอดีเซลจะมีแอลกอฮอล์ น้ำมัน มอนอกลีเซอไรด์ ไดกลีเซอไรด์ สบู่ และสิ่งสกปรกอื่นๆ ปนกันอยู่ การทำกลีเซอรีนบริสุทธิ์ทำได้โดยนำกลีเซอรอลมาทำปฏิกิริยากับกรด เพื่อให้กลายเป็นกรดไขมันและเกลือ พร้อมทั้งเติมสารละลายเฮกเซนเพื่อละลายสิ่งเจือปนต่างๆ ให้แยกออกจากชั้นกลีเซอรีน จากนั้นนำกลีเซอรีนไปเติมผงถ่านและกรองออก จะได้กลีเซอรีนที่ใสสะอาด เมื่อกลั่นเอาแอลกอฮอล์ออก ก็จะได้กลีเซอรีนบริสุทธิ์ในที่สุด
ความรู้จากโครงงานนี้สามารถนำไปพัฒนาการผลิตกลีเซอรีนบริสุทธิ์ด้วยวิธีที่ง่าย ราคาไม่แพง การผลิตไบโอดีเซลก็จะนำสิ่งเหลือใช้มาสร้างมูลค่าได้มากขึ้น เนื่องจากปัจจุบันราคากลีเซอรีน 99 เปอร์เซ็นต์อยู่ที่กิโลกรัมละประมาณ 55-90 บาท ซึ่งหากเราผลิตกลีเซอรีนเองได้ ก็จะลดการนำเข้ากลีเซอรีน จากต่างประเทศลงได้อีกด้วย
คณิต ตำนานทองโครงงานที่สามนับเป็นโครงงานที่ก้าวล้ำไปอีกขั้น เมื่อนาย คณิต ตำนานทอง หรือ “คิว” คิดหาประโยชน์สองต่อจากการแก้ปัญหาขยะพลาสติก โดยนำพลาสติกมารีไซเคิลเป็นน้ำมันเชื้อเพลิงเสียเลย
โครงงานนี้มีชื่อว่า การแปรรูปพลาสติกชนิดพอลิเอทิลีนและพอลิโพรพิลีนเป็นน้ำมัน โดยมีแนวคิดที่ว่าการนำพลาสติกไปย่อยสลายด้วยกระบวนการไพโรไลซิส (pyrolysis) หรือการแตกตัวด้วยความร้อนในบริเวณที่ไม่มีออกซิเจนพลาสติกจะแตกตัวได้โมเลกุลขนาดเล็กซึ่งเป็นน้ำมันเชื้อเพลิง ดังนั้น ถ้ากำจัดพลาสติกโดยนำมาเผาด้วยวิธีดังกล่าว นอกจากจะช่วยกำจัดขยะพลาสติก เพื่อลดปัญหาสิ่งแวดล้อมแล้ว ยังเป็นการรีไซเคิลพลาสติกให้กลายมาเป็นน้ำมันเชื้อเพลิงที่ไม่มีกำมะถันเป็นส่วนประกอบอีกด้วย คิวได้รับคำแนะนำจากอาจารย์ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยศิลปากร ในการทดลองโดยใช้เตาเผาไพโรไลซิสแบบบุญฤทธิ์ของภาควิชาฯ การเผาดังกล่าวได้ผลเป็นน้ำมันและแก๊สจำนวนหนึ่ง จากนั้นนำน้ำมันที่ได้ไปกลั่นเพื่อแยกหาปริมาณของน้ำมันแต่ละชนิด จากการทดลองพบว่าที่ความดันในการเผา 73.5 psi ได้ปริมาณแก๊สมากที่สุด และที่ความดัน 44.1 psi ได้ปริมาณน้ำมันมากที่สุด ผลจากการทดลองเผาพลาสติกทั้งสองชนิดพบว่าได้ผลเป็นน้ำมันดีเซลมากที่สุด
ส่วนทัศนคติของนักวิทย์รุ่นเยาว์ทั้งสามต่ออาชีพนักวิทยาศาสตร์และอนาคตของตนนั้น หม่อนมองว่าอาชีพนักวิทยาศาสตร์เป็นอาชีพที่ต้องใช้ความพยายามมาก จึงจะเป็นนักวิทยาศาสตร์ที่ดีได้ ส่วนนัดคิดว่า การทำโครงงานวิทยาศาสตร์นั้นแม้จะมีปัญหามากมายให้แก้ไขแต่ก็สนุก ทำให้ได้เห็นและศึกษาสิ่งใหม่ที่ไม่เคยพบเห็นมาก่อนในบทเรียน ในอนาคตนัดอยากเป็นนักวิจัย เพราะรู้สึกว่าเป็นอาชีพที่น่าภาคภูมิใจ ส่วนคิวก็ได้เรียนรู้จากการทำงานของตนเองว่า การทำงานทางวิทยาศาสตร์นั้นมีปัญหามาให้เราแก้ไขเสมอ ในอนาคตก็อยากจะมีผลงานวิจัยสักชิ้นที่ทำประโยชน์ ด้วยความเชื่อที่ว่า ถ้าไม่มีอาชีพนักวิทยาศาสตร์แล้ว เทคโนโลยีต่างๆ คงไม่เกิดขึ้น
หากความตั้งใจและมุ่งมั่นของพวกเขาทั้งสามคนเป็นจริงในวันข้างหน้า เชื่อว่าโลกแห่งพลังงานของไทยต้องสดใสอย่างแน่นอน
ค้นหาทุกอย่างในเว็บครูบ้านนอก :
