องค์ประกอบชีวมวลส...
2
www.seen.up.ac.th ดร.ศักดิ์สิทธิ์ อิ่มแมน คณะพลังงานและสิ่งแวดล้อม มหาวิทยาลัยพะเยา สาขาวิชาวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม SEEN Leaflet : 4 / 2019 องค์ประกอบ ชีว มวลสาหรับการแปรรูปเป็นพลังงาน ชีว มวล ( Biomass for Biorefinery ) หมายถึงพลังงานที่ได้จากการแปรสภาพชีวมวลต่างๆ เช่นพลังงานความร้อน ไบโอเอทานอล (Bioethanol) เป็นต้น ชีวมวลมีองค์ประกอบหลักที่สามารถเปลี่ยนรูปไปเป็นพลังงานชีวมวล ได้แก่ เซลลูโลส (Cellulose) มีปริมาณ 40-50% ขององค์ประกอบทั้งหมด เฮมิเซลลูโลส (Hemicellulose) มีปริมาณ 20-30% ขององค์ประกอบทั้งหมด และ ลิกนิน (Lignin) มีปริมาณ 20-30% ขององค์ประกอบทั้งหมด โดยองค์ประกอบทั้ง 3 ส่วน ในชีวมวล สามารถแสดงได้ดังรูปที่ 1 ภาพที่ 1 องค์ประกอบของชีวมวล [N. Lertwattanasakul., 2012] พลังงานชีวมวล (Bio-energy) เซลลูโลส (C 6 H 10 O 5 ) n เป็นพอลิแซ็กคาไรด์ (Polysaccharide) และเป็นส่วนประกอบหลักของชีวมวล ที่มีโมเลกุลของหน่วย D-glucose เชื่อมโยงกันด้วยพันธะ β-1,4 glycosidic โครงสร้างประกอบด้วยเครือข่าย พันธะไฮโดรเจนซึ่งจะทาการผูกหน่วยกลูโคสให้แน่น เซลลูโลสในชีวมวลประกอบด้วยโครงสร้างเป็นผลึกเส้นใยและ ไม่ละลายน้า ดังรูปที่ 2 เซลลูโลส (Cellulose) ภาพที่ 2 โครงสร้างของเซลลูโลส [Airong Xu et al., 2010]
Transcript of องค์ประกอบชีวมวลส...
www.seen.up.ac.th
ดร.ศักดิ์สิทธิ์ อิ่มแมน
คณะพลังงานและสิ่งแวดล้อม มหาวิทยาลัยพะเยาสาขาวิชาวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม
SEEN Leaflet : 4/2019
องค์ประกอบชีวมวลส าหรับการแปรรูปเป็นพลงังานชีวมวล(Biomass for Biorefinery)
หมายถึงพลังงานที่ได้จากการแปรสภาพชีวมวลต่างๆ เช่นพลังงานความร้อน ไบโอเอทานอล(Bioethanol) เป็นต้น ชีวมวลมีองค์ประกอบหลักที่สามารถเปลี่ยนรูปไปเป็นพลังงานชีวมวล ได้แก่ เซลลูโลส (Cellulose) มีปริมาณ 40-50% ขององค์ประกอบทั้งหมด เฮมิ เซลลูโลส (Hemicellulose) มีปริมาณ 20-30% ขององค์ประกอบทั้งหมด และ ลิกนิน (Lignin) มีปริมาณ 20-30% ขององค์ประกอบทั้งหมด โดยองค์ประกอบทั้ง 3 ส่วน ในชีวมวล สามารถแสดงได้ดังรูปที่ 1
ภาพที่ 1 องค์ประกอบของชีวมวล [N. Lertwattanasakul., 2012]
พลังงานชีวมวล (Bio-energy)
เซลลูโลส (C6H10O5)n เป็นพอลิแซ็กคาไรด์ (Polysaccharide) และเป็นส่วนประกอบหลักของชีวมวล ที่มีโมเลกุลของหน่วย D-glucose เชื่อมโยงกันด้วยพันธะ β-1,4 glycosidic โครงสร้างประกอบด้วยเครือข่าย พันธะไฮโดรเจนซึ่งจะท าการผูกหน่วยกลูโคสให้แน่น เซลลูโลสในชีวมวลประกอบด้วยโครงสร้างเป็นผลึกเส้นใยและ ไมล่ะลายน้ า ดังรูปที่ 2
เซลลูโลส (Cellulose)
ภาพที่ 2 โครงสร้างของเซลลูโลส [Airong Xu et al., 2010]
www.seen.up.ac.th
SEEN Leaflet : 4/2019
ในการแปรสภาพชีวมวลต่างๆ ไปเป็นพลังงานชีวมวล จ าเป็นต้องอาศัยกระบวนการต่างๆ ทั้งกระบวนการทางกายภาพ เคมี ชีวภาพ เพ่ือแยกองค์ประกอบที่ไม่ต้องการออกจากองค์ประกอบหลักที่ต้องการ โดยองค์ประกอบหลักที่ได้ จะถูกเรียกว่า Value-added products ส าหรับน าไปผลิตเป็นพลังงานชีวมวล หรือ Raw materials ส าหรับอุตสาหกรรมปิโตรเคมีต่อไปได้
เฮมิเซลลูโลสเป็นเมทริกซ์ของ polysaccharides มีโครงสร้างแบบอสัณฐาน ซึ่งประกอบด้วยหน่วย โมโนแซคคาไรด์ 5 และ 6 คาร์บอนที่แตกต่างกัน เช่น เพนโทส, เฮกเซส และน้ าตาลอะเซทิล แต่มีโครงสร้างหลัก คือ พอลิเมอร์ของน้ าตาลไซโลส ที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะ β-1,4 glycosidic ที่เชื่อมกับกิ่งกับ pentose hexose หรือ uronic acid ดังรูปที่ 3
ภาพที่ 3 โครงสร้างของเฮมิเซลลูโลส [Hongli et al., 2017]
เฮมิเซลลูโลส (Hemicellulose)
ลิกนินเป็นสารประกอบเชิงซ้อนอะโรมาติก เป็นโพลีแซคคาไรด์ ซึ่งมีโมเลกุลขนาดใหญ่ ประกอบด้วยหน่วย ฟีนิลโพรเพน (Phenylpropane) วงแหวนเบนซีน (Benzene ring) เชื่อมต่อกันเป็นลักษณะ 3 มิติ ดังรูปที่ 4
ภาพที่ 4 แสดงการเช่ือมโยงท่ีหลากหลายของโครงสร้างของลิกนิน
[Kumar, H., 2016]
ลิกนิน (Lignin)
