การประเมินสมบัติเชื้อเพลิงและประสิทธิภาพทางความร้อนของน้ำมันไพโรไลซิสจากพลาสติกรวมด้วยระบบเตาปฏิกรณ์แบบ Compact Skid เพื่อการจัดการขยะชุมชนอย่างยั่งยืน

Fuel property assessment and thermal efficiency of Mixed plastic pyrolysis oil from a compact skid reactor for austainable municipal waste management

Abstract

ปัญหาขยะพลาสติกตกค้างและการจัดการที่ไม่ถูกวิธีเป็นวาระเร่งด่วนที่ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพประชาชน งานศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาศักยภาพและประเมินสมบัติเชื้อเพลิงของการเปลี่ยนขยะพลาสติกเป็นพลังงาน (Waste-to-Energy) ผ่านกระบวนการไพโรไลซิส โดยทำการเก็บตัวอย่างน้ำมันไพโรไลซิส (Pyrolysis Oil) จากกระบวนการผลิตจริงของ บริษัท เคอร์เรนท์ เอ็นเนอร์จี จำกัด ซึ่งใช้ระบบเตาปฏิกรณ์แบบกะทัดรัด (Compact Skid) และนำมาวิเคราะห์สมบัติทางเคมีและฟิสิกส์ตามมาตรฐาน ASTM
ผลการทดสอบเชิงลึกพบว่า น้ำมันไพโรไลซิสที่ได้มีค่าดัชนีซีเทน (Cetane Index) สูงถึง 59.6 และมีค่าความร้อนรวม (Gross Heating Value) 10,184 cal/g ซึ่งบ่งชี้ถึงประสิทธิภาพการจุดระเบิดและการให้พลังงานความร้อนที่เทียบเท่ากับน้ำมันดีเซลเชิงพาณิชย์ นอกจากนี้ ยังมีปริมาณกำมะถันต่ำเพียง 26.92 ppm ซึ่งจัดเป็นเชื้อเพลิงสะอาดที่เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับภาคอุตสาหกรรม จุดเด่นที่สำคัญคือกระบวนการแตกตัวทางความร้อนที่สมบูรณ์ ปราศจากแว็กซ์หนัก (Heavy waxes) ที่ก่อให้เกิดการอุดตัน อย่างไรก็ตาม สมบัติด้านความหนืดจลน์ (1.359 cSt) และจุดวาบไฟ (< 40 °C) ยังต่ำกว่าเกณฑ์มาตรฐานสำหรับเครื่องยนต์ดีเซลหมุนเร็ว เนื่องจากลักษณะการปนเปื้อนของสารประกอบไฮโดรคาร์บอนโมเลกุลเบากลุ่มแนฟทา (Naphtha) ที่มีช่วงจุดเดือดกว้าง (83.7 - 280.5 °C)
งานศึกษานี้สรุปได้ว่า ระบบ Compact Skid มีศักยภาพสูงในการผลิตเชื้อเพลิงทางเลือกสำหรับการเผาไหม้ภายนอก เช่น หม้อไอน้ำอุตสาหกรรม หรือเตาเผาทางการเกษตร และเสนอแนะแนวทางการปรับปรุงคุณภาพน้ำมันด้วยกระบวนการกลั่นลำดับส่วน (Fractional Distillation) เพื่อแยกสารประกอบส่วนเบาที่มีจุดเดือดต่ำกว่า 150 °C ออก ซึ่งจะช่วยยกระดับความปลอดภัยและสมบัติให้เทียบเท่ามาตรฐานยานยนต์ สอดคล้องกับเป้าหมายการพัฒนาที่ยั่งยืน (SDGs) ด้านการจัดการขยะชุมชนและพลังงานสะอาดอย่างเป็นรูปธรรม

Plastic waste management is a critical environmental challenge requiring sustainable solutions. This research evaluates the potential of converting mixed plastic waste into energy via pyrolysis. The study analyzed pyrolysis oil samples obtained from Current Energy Co., Ltd., utilizing a compact skid reactor process. The physicochemical properties of the resultant oil were assessed based on ASTM standards.

The results demonstrate superior fuel characteristics, with a Cetane Index of 59.6 and a Gross Calorific Value of 10,184 cal/g, indicating high combustion efficiency comparable to commercial diesel. Notably, the sulfur content is exceptionally low at 26.92 ppm, qualifying it as a clean alternative fuel. However, the viscosity (1.359 cSt) and flash point (<40°C) are below standard diesel requirements due to the presence of light hydrocarbon fractions, as evidenced by the distillation range (83.7 - 280.5°C). The study concludes that while the pyrolysis oil is viable for industrial boilers and low-speed engines, a fractional distillation process is recommended to enhance safety and engine compatibility. This innovation supports the Circular Economy model by turning waste into high-value energy.