การศึกษาองค์ประกอบและค่าความร้อนของก๊าซชีวภาพจากการย่อยร่วมผักตบชวากับมูลวัวในระดับห้องปฏิบัติการ
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาคุณสมบัติเบื้องต้นของผักตบชวาและมูลวัว และเปรียบเทียบองค์ประกอบและค่าความร้อนต่อหน่วยปริมาตรของก๊าซชีวภาพจากการย่อยร่วมที่อัตราส่วนแตกต่างกัน เพื่อใช้เป็นข้อมูลเบื้องต้นสำหรับการพัฒนาและทดสอบระบบในระดับนำร่อง การทดลองดำเนินการในถังหมักแบบไม่ใช้ออกซิเจนขนาด 5 ลิตร โดยกำหนดอัตราส่วนผักตบชวาต่อมูลวัวตามน้ำหนักแห้ง 5 อัตราส่วน ได้แก่ 100:0, 75:25, 50:50, 25:75 และ 0:100 และวิเคราะห์องค์ประกอบก๊าซชีวภาพ ได้แก่ ก๊าซมีเทน (CH4) ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ก๊าซออกซิเจน (O2) และก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) ผลจากการวัดองค์ประกอบก๊าซจำนวน 3 ครั้งพบว่า อัตราส่วน 50:50 ให้สัดส่วนมีเทนเฉลี่ยสูงที่สุดภายใต้เงื่อนไขการทดลองนี้ เท่ากับ 60.80 ± 0.66% ขณะที่ CO2, O2 และ H2S มีค่าเฉลี่ยเท่ากับ 36.50 ± 0.46%, 1.90 ± 0.10% และ 141.00 ± 3.61 ppm ตามลำดับ เมื่อคำนวณค่าความร้อนจากสัดส่วนมีเทน พบว่าก๊าซชีวภาพจากอัตราส่วน 50:50 มีค่าความร้อนต่อหน่วยปริมาตร 21.77 MJ/m³ ซึ่งเป็นค่าสูงที่สุดในกลุ่มอัตราส่วนที่ศึกษา ทั้งนี้ การศึกษายังประเมินศักยภาพด้านพลังงานและเศรษฐศาสตร์ในรูป สถานการณ์สมมติ ที่กำหนดให้ระบบระดับประยุกต์ผลิตก๊าซชีวภาพได้ 1.00 m³/day โดยค่าดังกล่าวไม่ได้เป็นปริมาณก๊าซที่วัดจากถังหมักขนาด 5 ลิตร ภายใต้สมมติฐานเงินลงทุน 18,000 บาท ค่าใช้จ่ายดำเนินงานและบำรุงรักษา 1,000 บาท/ปี และมูลค่าการประหยัดพลังงานขั้นต้น 4,701.20 บาท/ปี จะมีกระแสเงินสดสุทธิ 3,701.20 บาท/ปี และมีระยะเวลาคืนทุนประมาณ 4.86 ปี ผลการศึกษาจึงเป็นข้อมูลระดับห้องปฏิบัติการที่แสดงแนวโน้มว่าอัตราส่วน 50:50 ให้สัดส่วนมีเทนและค่าความร้อนต่อหน่วยปริมาตรก๊าซชีวภาพสูงในชุดการทดลองนี้ อย่างไรก็ตาม จำเป็นต้องศึกษาปริมาณก๊าซ ผลผลิตก๊าซต่อหน่วย VS เสถียรภาพของกระบวนการ และทดสอบในระบบระดับนำร่องก่อนสรุปความเหมาะสมสำหรับการใช้งานในระดับครัวเรือนหรือชุมชน
Article Details
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
บทความที่ได้รับตีพิมพ์ในวารสารนี้เป็นลิขสิทธิ์ของคณะเทคโนโลยีอุตสาหกรรม มหาวิทยาลัยราชภัฏนครศรีธรรมราช
อนึ่งผลงานวิจัยและผลงานทางวิชาการที่ปรากฏเผยแพร่ในวารสารฯ เป็นความคิดเห็นอิสระของผู้แต่ง โดยผู้แต่งเป็นผู้รับผิดชอบต่อผลทางกฎหมายใด ๆ ที่อาจจะเกิดขึ้นจากบทความเผยแพร่นั้น ซึ่งกองบรรณาธิการและคณะผู้จัดทำวารสารฯ ไม่จำเป็นต้องเห็นด้วยเสมอไป
เอกสารอ้างอิง
Khalid, A. and et al. 2011. "The anaerobic digestion of solid organic waste," Waste Management, 31(8): pp. 1737-1744. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2011.03.021
International Energy Agency. 2020. Outlook for Biogas and Biomethane: Prospects for Organic Growth. Paris, France: IEA
Rajendran, K., Aslanzadeh, S. and Taherzadeh, M. J. 2012. "Household biogas digesters—A review," Energies, 5(8): pp. 2911-2942. [Online]. Available: https://doi.org/10.3390/en5082911
O’Sullivan, C. A. and et al. 2010. "Anaerobic digestion of harvested aquatic weeds: Water hyacinth (Eichhornia crassipes), cabomba (Cabomba caroliniana) and salvinia (Salvinia molesta)," Ecological Engineering, 36(10): pp. 1459-1468. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2010.06.027
Priya, P. and et al. 2018. "Biomethanation of water hyacinth biomass," Bioresource Technology, 255: pp. 288-292. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2018.01.119
Tasnim, F., Iqbal, S. A. and Chowdhury, A. R. 2017. "Biogas production from anaerobic co-digestion of cow manure with kitchen waste and water hyacinth," Renewable Energy, 109: pp. 434-439. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.renene.2017.03.044
Omondi, E. A., Njuru, P. G. and Ndiba, P. K. 2019. "Anaerobic co-digestion of water hyacinth (E. crassipes) with ruminal slaughterhouse waste for biogas production," International Journal of Renewable Energy Development, 8(3): pp. 253-259. [Online]. Available: https://doi.org/10.14710/ijred.8.3.253-259
Rahman, M. M. and et al. 2014. "Hybrid application of biogas and solar resources to fulfill household energy needs: A potentially viable option in rural areas of developing countries," Renewable Energy, 68: pp. 35-45. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.renene.2014.01.030
Garfí, M. and et al. 2012. "Evaluating benefits of low-cost household digesters for rural Andean communities," Renewable and Sustainable Energy Reviews, 16(1): pp. 575-581. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.rser.2011.08.023
Ali, S. S. and et al. 2022. "Exploring the potential of anaerobic co-digestion of water hyacinth and cattle dung for enhanced biomethanation and techno-economic feasibility," Fuel, 329: p. 125397. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2022.125397
Soeprijanto, S. and et al. 2021. "The utilization of water hyacinth for biogas production in a plug flow anaerobic digester," International Journal of Renewable Energy Development, 10(1): pp. 27-35. [Online]. Available: https://doi.org/10.14710/ijred.2021.21843
Lerkmahalikhit, Y. and Sasananan, S. 2021. "Enhancement of biogas production potential of water hyacinth (Eichhornia speciosa Kunth) using integrated solar radiation and co-digestion," Srinakharinwirot University Engineering Journal, 16(2): pp. 1-15. [Online]. Available: https://ph02.tci-thaijo.org/index.php/sej/article/view/243494 (in Thai)
Kaewpuang, T. and et al. 2025. "High-rate biogas production from water hyacinth via co-digestion with cattle manure: Kinetic assessment, process stabilization, and energy recovery in an invasive-plant biorefinery," Maejo International Journal of Energy and Environmental Communication, 7(2): pp. 64-74. [Online]. Available: https://doi.org/10.54279/mijeec.v7i2.264510
Damrongsak, D. and Chaichana, C. 2020. "Biogas initiative from municipal solid waste in northern Thailand," Energy Reports, 6(Suppl. 2): pp. 428-433. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.egyr.2019.11.098
Surendra, K. C. and et al. 2014. "Biogas as a sustainable energy source for developing countries: Opportunities and challenges," Renewable and Sustainable Energy Reviews, 31: pp. 846-859. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.rser.2013.12.015
International Renewable Energy Agency. 2020. Renewable Power Generation Costs in 2019. Abu Dhabi, United Arab Emirates: IRENA
Mata-Alvarez, J. and et al. 2014. "A critical review on anaerobic co-digestion achievements between 2010 and 2013," Renewable and Sustainable Energy Reviews, 36: pp. 412-427. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.rser.2014.04.039
Weiland, P. 2010. "Biogas production: Current state and perspectives," Applied Microbiology and Biotechnology, 85(4): pp. 849-860. [Online]. Available: https://doi.org/10.1007/s00253-009-2246-7
Angelidaki, I. and et al. 2018. "Biogas upgrading and utilization: Current status and perspectives," Biotechnology Advances, 36(2): pp. 452-466. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2018.01.011
Tufaner, F. and Avşar, Y. 2016. "Effects of co-substrate on biogas production from cattle manure: A review," International Journal of Environmental Science and Technology, 13(9): pp. 2303-2312. [Online]. Available: https://doi.org/10.1007/s13762-016-1069-1
