- วัตถุดิบที่นิยมนำมาผลิตมีเทนชีวภาพ ได้แก่ ของเสียจากอาหาร ของเสียจากสัตว์ สิ่งปฏิกูล
น้ำเสีย ถ่าน และไม้แห้ง เป็นต้น ซึ่งวัตถุดิบจะขึ้นกับกระบวนการผลิต
- ปฏิกิริยาเคมีในกระบวนการผลิตก๊าซมีเทนชีวภาพแบบหมักมีอุณหภูมิที่ใช้ในการหมักทั้งระดับสูง กลาง และต่ำ โดยระบบที่มีอุณหภูมิสูงจะแสดงถึงสมรรถนะสูงในการผลิตเมื่อเทียบกับอุณหภูมิอื่น
- ข้อเสียของกระบวนการผลิตก๊าซมีเทนชีวภาพ คือ
- อัตราการย่อยต่ำ
- อัตราการกำจัดแอมโมเนียมและฟอสเฟสต่ำ
- ใช้ระยะเวลาบำบัดนาน และต้องใช้ความร้อนภายในกระบวนการ
แต่สิ่งที่ได้จากการหมักทั้งของเหลวและกากของเสียจะถูกนำกลับมาใช้ใหม่ในทางเกษตร เช่น ปุ๋ยอินทรีย์ เป็นต้น โครงสร้างของก๊าซมีเทนชีวภาพแสดงดังภาพ
ชื่อทางเคมีของก๊าซมีเทนชีวภาพ คือ Methane และชื่อทางการค้าของก๊าซมีเทนชีวภาพนิยมใช้ คือ Biomethane และ Bio-methane อีกทั้งยังสามารถเรียกได้ตามผลผลิตของวัตถุดิบในกระบวนการผลิต ได้แก่ Synthetic Natural Gas (SNG) เมื่อใช้วัตถุดิบจำพวกไม้ และชีวมวล Biogenic Synthetic Gas (BioSNG) เมื่อใช้วัตถุดิบเป็นก๊าซไฮโดรเจนและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากการอิเล็กโทรไลซิส Biogenic Synthetic Gas (BioSNG)
การสังเคราะห์ก๊าซมีเทนชีวภาพสามารถทำได้ 3 วิธี ได้แก่ การผลิตโดยอาศัยจุลินทรีย์ การไพโรไลซิส (Pyrolysis) และกระบวนการแปรสภาพเป็นก๊าซ (Gasification)
2.1 การผลิตโดยอาศัยจุลินทรีย์
การผลิตก๊าซมีเทนชีวภาพโดยอาศัยจุลินทรีย์ต่างๆ สามารถแบ่งกระบวนการหมักย่อยไร้อากาศเป็น 3 กระบวนการ ได้แก่ กระบวนการไฮโดรไลซิส กระบวนการแอซิโดเจนิซิสและแอซิโตเจนิซิส และกระบวนการมีเทโนเจนิซิส [1]
2.1.1 กระบวนการไฮโดรไลซิส
เป็นการลดขนาดโมเลกุลของสารอินทรีย์ให้มีขนาดเล็กลงและง่ายต่อการละลายน้ำโดยจะมีแบคทีเรียกลุ่มหนึ่งปล่อยเอนไซม์มาช่วยเร่งการแตกตัวของโมเลกุล ภาพที่ 4 แสดงถึงสารอินทรีย์ที่ได้หลังจากการลดขนาดด้วยกระบวนการไฮโดรไลซิส (Hydrolysis) โดยมีวัตถุดิบตั้งต้นเป็นคาร์โบไฮเดรตกลุ่มพอลิแซ็กคาไรด์ (Polysaccharides) ไขมัน และโปรตีน
2.1.2 กระบวนการแอซิโดเจนิซิสและแอซิโตเจนิซิส
กระบวนการแอซิโดเจนิซิส (Acidogenesis) เป็นการเปลี่ยนสารอินทรีย์ขนาดเล็กให้เป็นกรดอินทรีย์เพื่อให้สามารถซึมผ่านเข้าสู่ผนังเซลล์และย่อยสลายสารอินทรีย์ภายในเซลล์ให้กลายเป็นกรดอะซิติกและก๊าซไฮโดรเจน (กระบวนการอิซิโตเจนิซิส: Acetogenesis) ดังภาพ
2.1.3 กระบวนการมีเทโนเจนิซิส
กระบวนการนี้เป็นกระบวนการผลิตก๊าซมีเทน (Methanogenesis) โดยแบคทีเรียมีเทนโนเจน (Methanogens) จะทำการย่อยสลายและเปลี่ยนกรดอะซิติกและไฮโดรเจนให้เป็นก๊าซมีเทนและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ดังภาพ
ในกระบวนการสร้างก๊าซมีเทนมี 2 ขั้นตอนที่สำคัญที่ใช้ในการผลิตมีเทนคือ กระบวนการออกซิเดชัน (Oxidation) และรีดักชัน (Reduction) ในขั้นตอนแรกจะเป็นการเปลี่ยนกรดอะซิติกโดยการออกซิเดชันกับน้ำเพื่อเปลี่ยนให้เป็นคาร์บอนไดออกไซด์กับก๊าซไฮโดรเจนก่อน สำหรับผลผลิตที่ได้ในขั้นตอนนี้จะถูกรีดักชัน เพื่อเปลี่ยนให้เป็นก๊าซมีเทนและน้ำต่อไป ซึ่งทั้ง 2 ขั้นตอน คือ [1]
2.2 การผลิตก๊าซมีเทนชีวภาพแบบไพโรไลซิส
กระบวนการผลิตก๊าซมีเทนชีวภาพแบบไพโรไลซิสแสดงดังภาพที่ 8 การสังเคราะห์เชื้อเพลิงประกอบด้วยการพรีรีฟอร์มมิง (Pre-reforming) ตามด้วยกระบวนการเปลี่ยนก๊าซ (Water gas shift: WGS) รวมกับการทำกระบวนการมีเทโนเจน รูปแบบกระบวนการทั้งหมดจะแสดงดังภาพ
2.3 การผลิตก๊าซมีเทนชีวภาพแบบกระบวนการแปรสภาพเป็นก๊าซ
วัตถุดิบจะถูกป้อนเข้าระบบเพื่อทำการพรีทรีทเมนท์ก่อนเข้าระบบแปรสภาพเป็นก๊าซโดยเกิดการแตกตัวของสารประกอบไฮโดรคาร์บอนในสภาวะที่มีการควบคุมปริมาณออกซิเจนในสัดส่วนที่ต่ำกว่าค่าที่ทำ ให้เกิดการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ ซึ่งจะได้ผลิตภัณฑ์คือก๊าซสังเคราะห์ (Synthesis gas) ก๊าซที่ได้จะเข้าสู่กระบวนการปรับปรุงเพื่อให้มีคุณสมบัติที่เหมาะสมต่อการนำไปใช้งาน แสดงตัวอย่างกระบวนผลิตได้ดังภาพที่ 12 [5,6]
ยังไม่มีข้อมูล
ยังไม่มีข้อมูล
