Page Header

การเพิ่มปริมาณมีเทนจากกากมันสำปะหลัง ด้วยกระบวนการย่อยสลายด้วยสารด่างและความร้อนร่วมกับเศษเหล็ก
Enhanced Methane Production from Cassava Pulp by Using Alkaline Hydrolysis and Heat with Scraps Iron

Thunchanok Phorndon, Nittaya Boontian, Chatlada Piasai, Mohamad Padri

Abstract


การเพิ่มปริมาณมีเทน (CH4) จากกากมันสำปะหลัง เกิดขึ้นเมื่อทำลาย เซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส และลิกนิน งานวิจัยนี้ใช้กระบวนการย่อยสลายด้วยด่าง (Alkaline Hydrolysis) และความร้อนร่วมกับเศษเหล็ก (Scrap Iron) ความเข้มข้น 50 ก.เศษเหล็ก/กก. ของของแข็งระเหยได้ทั้งหมด ระยะเวลาเก็บกัก (HRT) 20 วัน ดำเนินการทดลองแบบกึ่งต่อเนื่องในถังกวนสมบูรณ์ จำนวนทั้งสิ้น 3 สภาวะ (Con.) คือ Con. 1 ปรับ pH กากมันสำปะหลังเป็น 7 Con. 2 ใช้ Alkaline Hydrolysis ร่วมกับความร้อน ปรับ pH 10 ควบคุมอุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียส ระยะเวลา 30 นาที และ Con. 3 ควบคุมการทดลองเหมือน Con. 2 และเติม Scrap Iron ที่ Con. 3 ปริมาณ CH4 มีค่าสูงสุด 0.90 ลบ.ม. มีเทน/กก. ของของแข็งระเหยได้ทั้งหมดเพิ่มขึ้น 2.00 เท่าของ Con. 1 และเพิ่มขึ้น 1.55 เท่าของ Con. 2 เมื่อสิ้นสุดการทดลอง Scrap Iron อยู่ในรูป Fe2+ 15.90% และ Fe3+ 84.10% (อยู่ในรูป Fe3C สูงที่สุด) เนื่องจากจุลินทรีย์นำอิเล็กตรอนของเหล็ก (Fe2+) ไปใช้มีผลต่อการลดลงของคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) และไฮโดรเจนซัลไฟล์ (H2S) ส่งผลทำให้เกิด CH4 เพิ่มมากขึ้น เมื่อพิจารณาปริมาณ CH4 ใน Con. 3 มีค่าแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญ (α < 0.05) ที่ระดับความเชื่อมั่น 95% เมื่อเปรียบเทียบกับ Con. 1 และ Con. 2 ทดสอบสถิติ One-Way ANOVA : Post-hoc Tukey งานวิจัยนี้สามารถประยุกต์ใช้กับอุตสาหกรรมก๊าซชีวภาพที่เกิดการถ่ายเทพลังงานความร้อนเกิดขึ้นขณะที่เครื่องผลิตไฟฟ้าจากก๊าซชีวภาพทำงาน ใช้ร่วมกับ Scrap Iron ซึ่งเป็นวัสดุเหลือทิ้งจากอุตสาหกรรมเครื่องจักรกลมาใช้ประโยชน์ ในกรณีที่ไม่มีความร้อนเหลือทิ้งและ Scrap Iron ไม่จำเป็นต้องใช้กระบวนการย่อยสลายแบบ Alkaline Hydrolysis ร่วมกับความร้อน เนื่องจากเมื่อเปรียบเทียบ CH4 ใน Con. 1 และ Con. 2 มีค่าไม่แตกต่างกัน เมื่อทดสอบสถิติ Pair t-test ที่ระดับความเชื่อมั่น 95%

Methane (CH4) production from cassava pulp can be increased when cellulose, hemicellulose, and lignin are optimally degraded. In this study, alkaline hydrolysis and heat combined with scrap iron at a concentration of 50 g Scrap iron/kg TVS were processed in Hydraulic Retention Time (HRT) of 20 days. Semi-continuous experiments were conducted in a completely stirred tank reactor in 3 conditions (Con.). In Con. 1, the pH of cassava waste was adjusted to 7. In Con. 2, pH 10 cassava waste was used in alkaline hydrolysis with heat at the controlled temperature of 100 degrees Celsius for 30 minutes. Con. 3 was like Con. 2 with additional scrap iron. CH4 content had a maximum value of 0.90 m3 CH4/kg TVS in Con. 3, increasing by 2.00 times from Con. 1 and 1.55 times from Con. 2. After experiments, scrap iron was found in the form of Fe2+ (15.90 %) and Fe3+ (84.10 %) (the highest in the form of Fe3C) because when the microbes used iron electrons (Fe2+), they reduced carbon dioxide (CO2) and hydrogen sulfide (H2S) and caused the increase of CH4. When considering the amount of CH4 in Con. 3, there were significant differences (α <0.05) at a 95% confidence level compared with Con. 1 and Con. 2 using One-Way ANOVA : Post-hoc Tukey. This result can be applied to the biogas industries in which heat transfer energy occurs when the biogas power generator works simultaneously with scrap iron, waste material from the machinery industry. In the absence of waste heat and scrap iron, it is not necessary to use Alkaline hydrolysis with heat because when comparing CH4 in Con. 1 and Con. 2, there was no significant difference in the Pair t-test at a 95% confidence level.


Keywords



Full Text: PDF

DOI: 10.14416/j.kmutnb.2020.12.006

ISSN: 2465-4698