ข้อมูลงานวิจัย การพัฒนาตัวดูดซับสารหนูจากวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรเพื่อเศรษฐกิจฐานชีวภาพ

ข้อมูลส่วนตัว
    • ชื่อ-นามสกุล (ภาษาไทย)ผศ.ดร.วีระศักดิ์ ละอองจันทร์
    • ชื่อ-นามสกุล (ภาษาอังกฤษ)ผศ.ดร.Weerasak Laoangjan
    • ตำแหน่งทางวิชาการผู้ช่วยศาสตราจารย์
    • ตำแหน่งปัจจุบันผู้ช่วยศาสตราจารย์
    • คณะ/หน่วยงานคณะวิศวกรรมศาสตร์
    • โทรศัพท์0867127XXX
    • E-Mail Addreswerasaky@yahoo.com
    • สาขาวิชาการที่มีความชำนาญวิศวกรรมโยธา
    อัพเดทล่าสุด
    09 ก.ย. 2566
    00045
    จำนวนคนดู
ข้อมูลโครงการงานวิจัย
ชื่อโครงการ การพัฒนาตัวดูดซับสารหนูจากวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรเพื่อเศรษฐกิจฐานชีวภาพ
ชื่อโครงการภาษาอังกฤษ Development of Arsenic Adsorbents from Agricultural residues for Biobased Economy
หน่วยงาน
หัวหน้าโครงการ ผศ.สมพิศ ตันตวรนาท
ผู้ร่วมวิจัย 1. ผศ.วีระศักดิ์ ละอองจันทร์
2. ผศ.กุลยา สาริชีวิน
พี่เลี้ยง
ที่ปรึกษา
ปีงบประมาณ 2562
คำสำคัญ การดูดซับ สารหนู ถ่านกัมมันต์
ผลลัพธ์
บทคัดย่อ (ภาษาไทย)
บทคัดย่อ (ภาษาอังกฤษ)
หลักการและเหตุผล การขับเคลื่อนประเทศไทยสู่ความมั่นคง มั่นคั่งและยั่งยืนผ่านยุทธศาสตร์ชาติระยะ 20 ปี ระหว่างปี พ.ศ. 2560-2579 โดยการวางเป้าหมายของรัฐบาลผ่านนโยบายไทยแลนด์ 4.0 เพื่อให้ประเทศไทยถูกจัดอยู่ในกลุ่มประเทศรายได้สูง กระทรวงอุตสาหกรรมจึงได้ขับเคลื่อนนโยบายดังกล่าวของรัฐบาลผ่านแนวคิด Industry 4.0 ที่เน้นการปรับตัวและส่งเสริมอุตสาหกรรมให้เกิดการเพิ่มผลิตภาพผ่านการใช้เทคโนโลยี ทรัพยากรมนุษย์ และปัจจัยแวดล้อมต่างๆ ในอุตสาหกรรมสาขาที่ไทยมีความชำนาญ เช่น อุตสาหกรรมการเกษตร อุตสาหกรรมอาหาร และการสร้างอุตสาหกรรมที่มีศักยภาพการเติบโตในอนาคตของไทย ได้แก่ อุตสาหกรรมชีวภาพ อุตสาหกรรมหุ่นยนต์ อุตสาหกรรมการบิน อุตสาหกรรมรถยนต์ไฟฟ้า อุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์อัจฉริยะ อุตสาหกรรมการดูแลสุขภาพ โดยที่การวางรากฐานของอุตสาหกรรมอนาคตในสาขาต่างๆ นั้นจะเน้นที่ความสำคัญของการใช้องค์ความรู้ ความคิดสร้างสรรค์ นวัตกรรม วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี การวิจัยและพัฒนา การสร้างเครือข่าย การพัฒนาทักษะแรงงาน และการเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม เข้ามาเป็นแกนหลักในการขับเคลื่อนการพัฒนาอุตสาหกรรม (นิอร สุขุม, 2560) และจากการพัฒนาอุตสาหกรรมในด้านต่างๆ ดังกล่าวย่อมหลีกเลี่ยงไม่ได้ที่จะก่อให้เกิดปัญหามลพิษต่อสิ่งแวดล้อมตามมา โดยเฉพาะอย่างยิ่งมลพิษทางน้ำที่อาจมีการปนเปื้อนทั้งสารอินทรีย์และสารอนินทรีย์ เช่น สี โลหะหนัก สารเป็นพิษ สารเคมีป้องกันกำจัดศัตรูพืช ฯลฯ ซึ่งก่อให้เกิดอันตรายต่อมนุษย์ สัตว์ และพืชได้ ดังนั้นจึงต้องมีการควบคุมคุณภาพน้ำทิ้งจากแหล่งอุตสาหกรรมต่างๆ โดยการบำบัดน้ำทิ้งก่อนปล่อยสู่แหล่งน้ำธรรมชาติ วิธีการบำบัดสารมลพิษที่ปนเปื้อนในน้ำเสียมีหลายวิธี ได้แก่ การตกตะกอนด้วยสารเคมี (chemical coagulation) จะมีค่าใช้จ่ายสูงสําหรับสารเคมีที่ใช้สร้างตะกอน และมีค่าใช้จ่ายในการกำจัดตะกอนที่เกิดขึ้น การแลกเปลี่ยนไอออน (ion exchange) ต้องใช้เรซินที่นำเข้าจากต่างประเทศซึ่งมีราคาแพง การบำบัดด้วยโอโซน (ozone treatment) มีราคาต้นทุนสูง รวมทั้งการติดตั้งระบบมีความยุ่งยาก และเทคโนโลยีเยื่อแผ่น (membrane technology) มักเกิดปัญหาการอุดตันของเยื่อแผ่น ทำให้ต้องใช้แรงดันสูง และต้องใช้สารเคมีในการทำความสะอาดระบบ จากวิธีการบำบัดต่างๆ เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการดูดซับด้วยถ่านกัมมันต์ พบว่าวิธีนี้เป็นวิธีที่ได้รับความสนใจและมีการศึกษาวิจัยอย่างต่อเนื่อง เนื่องจากต้นทุนต่ำ ใช้เวลาในการบำบัดน้อย สามารถใช้งานในสภาพอุณหภูมิและความดันปกติได้ และการปรับสภาพน้ำเสียไม่ต้องใช้สารเคมี (Moyo et al., 2013) นอกจากนี้ถ่านกัมมันต์ยังมีพื้นที่ผิวและรูพรุนจำนวนมากทำให้มีความสามารถในการดูดซับมลพิษได้สูง วัสดุที่นำมาเป็นวัตถุดิบในการผลิตถ่านกัมมันต์ต้องเป็นของแข็งที่มีปริมาณคาร์บอนสูง เช่น ชีวมวล (biomass) เซลลูโลส (cellulose) พีต (peat) ลิกไนต์ (lignite) ถ่านหิน (coal) (สัมฤทธิ์ โม้พวง, 2558) นอกจากนี้ยังมีวัสดุทางเลือกอีกกลุ่มหนึ่งที่นิยมนำมาใช้ในการผลิตถ่านกัมมันต์ และมีการศึกษาวิจัยค่อนข้างมากคือ วัสดุเหลือใช้ทางการเกษตร เนื่องจากหาได้ง่าย ราคาถูก และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม เช่น กะลามะพร้าว กะลาปาล์ม เปลือกมะพร้าว เปลือกปาล์ม ชานอ้อย ไม้ไผ่ เปลือกผลไม้ ซังข้าวโพด แกลบ กากกาแฟ เครือกล้วย ไม้มะกอก ลำต้นอินทผลัม และ ก้านดาวเรือง เป็นต้น โดยเทคโนโลยีที่ใช้ในการผลิตถ่านกัมมันต์มีสองขั้นตอนหลักๆ คือ ขั้นตอนการเผาให้ได้โครงสร้างคาร์บอนที่มีสัดส่วนมากขึ้น หรือเรียกว่า การไพโรไลซิส อุณหภูมิที่ใช้จะอยู่ในช่วง 400-700 องศาเซลเซียส และขั้นตอนการกระตุ้นโครงสร้างให้เกิดการออกซิเดชั่นของคาร์บอนเพิ่มขึ้นหรือเป็นการทำให้คาร์บอนบนผิวถ่านเกิดพันธะกับออกซิเจน ทำให้เกิดการรวมตัวแบบโครงสร้างตาข่ายนำไปสู่การเกิดของผสมคงตัวมีโครงสร้างการจัดเรียงตัวที่ดีขึ้น และมีความเป็นรูพรุนมากขึ้น ซึ่งอาจจะกระตุ้นด้วยวิธีทางกายภาพโดยการใช้ไอน้ำ อากาศ หรือ ก๊าซคาร์บอน ไดออกไซด์ ที่อุณหภูมิประมาณ 800-1,000 องศาเซลเซียส หรืออาจจะกระตุ้นทางเคมีโดยการเติมสารเคมีลงในวัตถุดิบก่อนการผลิตหรือเติมสารเคมีลงในถ่านที่ได้จากการไพโรไลซิส (Williams & Reed, 2006; Ahmad et al., 2007; Yagmur et al., 2008) ซึ่งการกระตุ้นทางเคมีเป็นวิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย เนื่องจากใช้ต้นทุนต่ำ มีขั้นตอนไม่ยุ่งยาก เวลาที่ใช้ในการกระตุ้นน้อย อุณหภูมิในการกระตุ้นต่ำ และถ่านกัมมันต์ที่ได้มีพื้นที่ผิวและปริมาณรูพรุนสูง ประเทศไทยควรนำวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรมาผลิตเป็นถ่านกัมมันต์เพื่อใช้ภายในประเทศและขยายตลาดเพื่อการส่งออกได้ในอนาคต เนื่องจากประเทศไทยเป็นประเทศเกษตรกรรม มีอุตสาหกรรมทางการเกษตรครบวงจรเพื่อนำผลผลิตทางการเกษตรออกสู่ตลาดทั้งในและนอกประเทศ ดังนั้นจึงทำให้มีวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรและกากจากผลิตภัณฑ์ทางการเกษตรที่หลากหลาย และมีศักยภาพในการนำมาใช้ผลิตเป็นถ่านกัมมันต์ได้ โดยวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรที่น่าสนใจ คือ เปลือกทุเรียน เนื่องจากทุเรียนเป็นผลไม้เศรษฐกิจที่สำคัญของประเทศไทย จึงมีปริมาณการบริโภคสูงทั้งในรูปผลสดและแปรรูป โดยมีแนวโน้มความต้องการในการบริโภคเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ ดังจะเห็นได้จากการคาดการณ์ปริมาณผลผลิตของทุเรียนในปี 2562 ว่าจะมีผลผลิตออกสู่ตลาด 956,605 ตัน เพิ่มขึ้น 27.08% จากปี 2561 ซึ่งมีผลผลิต 752,760 ตัน (สำนักงานเศรษฐกิจการเกษตร, 2562) และในแต่ละปีช่วงที่ผลิตผลทุเรียนออกสู่ตลาดจะมีเปลือกทุเรียนกองทิ้งเป็นขยะจำนวนมาก เนื่องจากทุเรียนจะมีสัดส่วนของเปลือกสูงถึง 59% (ลือพงษ์ และจรูญ, 2552) ดังนั้นจึงเป็นการดีที่จะนำเปลือกทุเรียนมาพัฒนาเป็นวัสดุดูดซับเพื่อเพิ่มมูลค่า และช่วยรักษาสิ่งแวดล้อมได้อีกทางหนึ่ง ซึ่งสอดคล้องกับการพัฒนาเศรษฐกิจฐานชีวภาพ คือ การนำเทคโนโลยีทันสมัยมาใช้ในการเพิ่มมูลค่าของผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการเกษตร เพื่อให้มีมูลค่าทางเศรษฐกิจที่สูงขึ้น งานวิจัยนี้มุ่งเน้นศึกษาการพัฒนาวัสดุดูดซับสารหนูที่ปนเปื้อนในน้ำ เนื่องจากมีการตรวจพบการปนเปื้อนของสารหนูลงสู่สิ่งแวดล้อมในหลายประเทศทั่วโลก ซึ่งสารหนูเป็นสารก่อมะเร็งจึงเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตอย่างมาก โดยสาเหตุของการปนเปื้อนของสารหนูมาจากการปล่อยของเสียจากทั้งจากอุตสาหกรรมและเกษตรกรรม เช่น อุตสาหกรรมอัลลอยด์ อุตสาหกรรมฟอกหนัง โรงงานถลุงโลหะ การทำเหมืองแร่ การเกษตรที่ใช้สารกำจัดศัตรูพืช ฯลฯ นอกจากนี้การปนเปื้อนสารหนูยังสามารถเกิดขึ้นได้เองตามธรรมชาติอีกด้วย สำหรับการพัฒนาวัสดุดูดซับนี้จะนำวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตร คือ เปลือกทุเรียน มาผลิตเป็นถ่านกัมมันต์เพื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพการดูดซับกับถ่านกัมมันต์เชิงการค้า
วัตถุประสงค์ 1. เพื่อศึกษาสภาวะที่เหมาะสมในการผลิตถ่านกัมมันต์จากเปลือกทุเรียนเพื่อเป็นวัสดุดูดซับสารหนูในน้ำ 2. เพื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพในการดูดซับสารหนูของถ่านกัมมันต์จากเปลือกทุเรียนที่ผลิตได้กับถ่านกัมมันต์เชิงการค้า