พลังงานชีวภาพจากสาหร่าย คือ พลังงานที่ได้จากการนำสาหร่ายมาแปรรูปเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพ เช่น ไบโอดีเซล ไบโอแอลกอฮอล์ ก๊าซชีวภาพ เป็นต้น พลังงานชีวภาพจากสาหร่ายเป็นพลังงานทดแทนที่มีศักยภาพสูง เนื่องจากสาหร่ายสามารถเติบโตได้อย่างรวดเร็ว สามารถใช้แหล่งน้ำและแสงแดดที่ไม่เหมาะสมสำหรับการเกษตร และสามารถดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากชั้นบรรยากาศได้ โดยในการทดลองปลูกสาหร่ายในพื้นที่ประมาณ 2.5 ไร่ จะให้ปริมาณน้ำมันมากถึงประมาณ 34,000 ลิตร
พลังงานชีวภาพจากสาหร่ายสามารถแบ่งออกเป็นประเภทต่างๆ ดังนี้
- ไบโอดีเซล เป็นเชื้อเพลิงชีวภาพประเภทหนึ่งที่ผลิตได้จากไขมันหรือน้ำมันพืช โดยสาหร่ายบางชนิดมีปริมาณน้ำมันสูง เช่น สาหร่ายสไปรูลิน่า สาหร่ายคลอเรลลา และสาหร่ายทะเล สามารถนำมาใช้ผลิตไบโอดีเซลได้
- ไบโอแอลกอฮอล์ เป็นเชื้อเพลิงชีวภาพประเภทหนึ่งที่ผลิตได้จากคาร์โบไฮเดรต โดยสาหร่ายบางชนิดมีปริมาณคาร์โบไฮเดรตสูง เช่น สาหร่ายน้ำตาล สาหร่ายซูโครโลส และสาหร่ายแลคโตส สามารถนำมาใช้ผลิตไบโอแอลกอฮอล์ได้
- ก๊าซชีวภาพ เป็นเชื้อเพลิงชีวภาพประเภทหนึ่งที่ผลิตได้จากวัสดุอินทรีย์ที่ย่อยสลายได้ โดยสาหร่ายสามารถย่อยสลายได้ จึงสามารถนำมาใช้ผลิตก๊าซชีวภาพได้
ขั้นตอนการแปรรูปสาหร่ายเป็นไบโอดีเซล
สาหร่ายผลิตไบโอดีเซลมีศักยภาพที่จะเป็นแหล่งพลังงานทดแทนที่สำคัญของโลก เนื่องจากสาหร่ายสามารถเจริญเติบโตได้เร็วและมีประสิทธิภาพ ช่วยลดปัญหาการแย่งพื้นที่ในการเพาะปลูกพืชน้ำมัน และสามารถดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากชั้นบรรยากาศได้ การศึกษาวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตไบโอดีเซลจากสาหร่ายอย่างต่อเนื่อง จะช่วยให้การผลิตไบโอดีเซลจากสาหร่ายมีประสิทธิภาพและลดต้นทุนการผลิตได้ ซึ่งจะนำไปสู่การใช้ประโยชน์จากสาหร่ายผลิตไบโอดีเซลอย่างแพร่หลายในอนาคต
กระบวนการผลิตไบโอดีเซลจากสาหร่าย ประกอบด้วยขั้นตอนหลักๆ ดังนี้
- การเพาะเลี้ยงสาหร่าย สาหร่ายสามารถเพาะเลี้ยงได้ในแหล่งน้ำต่างๆ เช่น ทะเล น้ำจืด และบ่อเลี้ยง การเพาะเลี้ยงสาหร่ายต้องควบคุมปัจจัยต่างๆ เช่น แสงแดด อุณหภูมิ และความเข้มข้นของสารอาหาร เพื่อให้สาหร่ายเจริญเติบโตได้ดี
- การสกัดน้ำมันจากสาหร่าย น้ำมันจากสาหร่ายสามารถสกัดได้โดยใช้วิธีต่างๆ เช่น การบีบอัด การละลายด้วยตัวทำละลาย และการสกัดด้วยคลื่นความถี่วิทยุ
- การแปลงน้ำมันเป็นไบโอดีเซล น้ำมันจากสาหร่ายสามารถแปลงเป็นไบโอดีเซลได้โดยใช้กระบวนการไฮโดรลิซิสหรือกระบวนการไฮดรอเทรชัน
สำหรับการแปรรูปนั้นจะใช้กระบวนการไฮโดรลิซิสในการผลิตไบโอดีเซล ใช้น้ำเป็นตัวทำละลายเพื่อสลายโมเลกุลของน้ำมันให้เป็นโมเลกุลของกรดไขมันอิสระและกลีเซอรอล กรดไขมันอิสระสามารถนำมาผลิตเป็นไบโอดีเซลได้ โดยกระบวนการทรานส์เอสเตอริฟิเคชัน ต้องมีการเตรียมน้ำมันจากสาหร่ายโดยใช้วิธีต่างๆ เช่น การบีบอัด การละลายด้วยตัวทำละลาย และการสกัดด้วยคลื่นความถี่วิทยุ น้ำมันจากสาหร่ายจะถูกเติมน้ำลงไปในปริมาณที่เหมาะสม จากนั้นจะถูกนำไปต้มที่อุณหภูมิประมาณ 60-70 องศาเซลเซียส เป็นเวลาประมาณ 2-3 ชั่วโมง เพื่อให้เกิดการแตกตัวของโมเลกุลของน้ำมัน กรดไขมันอิสระและกลีเซอรอลจะถูกแยกออกจากกันโดยใช้ตัวทำละลายที่เหมาะสม และจะถูกทำให้บริสุทธิ์โดยใช้กระบวนการต่างๆ เช่น การกลั่น การตกผลึก และการดูดซับ
กระบวนการไฮโดรลิซิสเป็นกระบวนการที่ใช้ในการผลิตไบโอดีเซลจากน้ำมัน กระบวนการนี้มีข้อดีหลายประการ เช่น เป็นกระบวนการที่ง่ายและสะดวก มีต้นทุนการผลิตต่ำ และสามารถใช้น้ำมันจากพืชหรือน้ำมันจากสัตว์เป็นแหล่งวัตถุดิบได้ อย่างไรก็ตาม กระบวนการไฮโดรลิซิสยังมีข้อจำกัดบางประการ เช่น กระบวนการใช้เวลานาน ต้องใช้อุณหภูมิและความดันสูง และผลิตภัณฑ์ที่ได้อาจมีความบริสุทธิ์ไม่สูง
ข้อดี
- สาหร่ายสามารถเจริญเติบโตได้เร็วและมีประสิทธิภาพ ใช้เวลาในการเพาะเลี้ยงเพียง 1-2 เดือน
- สาหร่ายสามารถเพาะเลี้ยงได้ในแหล่งน้ำต่างๆ เช่น ทะเล น้ำจืด และบ่อเลี้ยง ทำให้สามารถลดปัญหาการแย่งพื้นที่ในการเพาะปลูกพืชน้ำมัน
- สาหร่ายสามารถดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากชั้นบรรยากาศได้ ช่วยลดปัญหาภาวะโลกร้อน
ข้อจำกัด
- ต้นทุนการผลิตยังสูงอยู่ เนื่องจากสาหร่ายเป็นพืชทะเลที่มีราคาสูง
- เทคโนโลยีการผลิตยังต้องพัฒนาอีกมาก เพื่อให้สามารถผลิตไบโอดีเซลจากสาหร่ายได้มีประสิทธิภาพและลดต้นทุนการผลิต
- ยังมีการศึกษาวิจัยเกี่ยวกับผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากการผลิตไบโอดีเซลจากสาหร่ายอยู่
โครงการวิจัยและพัฒนาการผลิตไบโอดีเซลจากสาหร่าย เป็นโครงการที่เกิดขึ้นทั่วโลก เพื่อศึกษาและพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตไบโอดีเซลจากสาหร่ายให้มีประสิทธิภาพและลดต้นทุนการผลิต เพื่อให้สามารถผลิตไบโอดีเซลจากสาหร่ายเชิงพาณิชย์ได้ในอนาคต
ในประเทศไทย มีหน่วยงานและองค์กรต่างๆ กำลังศึกษาวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตไบโอดีเซลจากสาหร่าย โดยมีโครงการนำร่องต่างๆ เกิดขึ้น ซึ่งมีการศึกษาและวิจัยกันมาหลายปีแล้ว เช่น
- โครงการวิจัยและพัฒนาการผลิตไบโอดีเซลจากสาหร่าย โดยกรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน ร่วมกับบริษัทบางจาก คอร์ปอเรชั่น จำกัด (มหาชน) และบริษัท ผลิตไฟฟ้าราชบุรีโฮลดิ้ง จำกัด (มหาชน)
- โครงการวิจัยและพัฒนาการผลิตไบโอดีเซลจากสาหร่าย โดยจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
- โครงการวิจัยและพัฒนาการผลิตไบโอดีเซลจากสาหร่าย โดยมหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์
โครงการวิจัยและพัฒนาการผลิตไบโอดีเซลจากสาหร่ายในประเทศไทย ยังคงอยู่ในช่วงเริ่มต้น แต่มีแนวโน้มที่จะประสบความสำเร็จในอนาคต เนื่องจากประเทศไทยมีศักยภาพสูงในการเพาะเลี้ยงสาหร่ายเพื่อผลิตไบโอดีเซล โดยมีแหล่งน้ำและแสงแดดเพียงพอสำหรับการเติบโตของสาหร่าย นอกจากนี้ ประเทศไทยยังมีนโยบายส่งเสริมการผลิตพลังงานชีวภาพจากสาหร่าย ซึ่งจะช่วยสนับสนุนการพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตไบโอดีเซลจากสาหร่ายให้มีประสิทธิภาพและลดต้นทุนการผลิต
นอกจากนี้ในประเทศไทยยังได้มีการจัดตั้ง ชมรมสาหร่ายและแพลงก์ตอนแห่งประเทศไทย โดยจะมีการจัดประชุมเพื่อนำเสนองานวิจัยเกี่ยวกับสาหร่ายและแพลงก์ตอนอย่างต่อเนื่อง โดยจะมีการหมุนเวียนการจัดงานไปตามมหาวิทยาลัยต่างๆ ที่เข้าร่วม โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อเป็นเวทีสำหรับการนำเสนอและเผยแพร่ผลงานวิจัยเกี่ยวกับชีววิทยา นิเวศวิทยา การเพาะเลี้ยง และการใช้ประโยชน์จากสาหร่ายและแพลงก์ตอน เปิดโอกาสให้มีการแลกเปลี่ยนความรู้ประสบการณ์ระหว่างผู้ทรงคุณวุฒิ นักวิชาการ นักวิจัยรุ่นใหม่ นิสิต นักศึกษาและผู้สนใจ อันจะก่อให้เกิดความร่วมมือทางวิชาการในอันที่จะใช้ประโยชน์จากสาหร่ายและแพลงก์ตอนอย่างยั่งยืน และเพื่อพัฒนาศักยภาพเชิงวิชาการของบุคลากรรุ่นใหม่ และนำไปสู่การพัฒนางานด้านสาหร่ายและแพลงก์ตอนให้ก้าวหน้าต่อไป
ปัจจุบันมีโครงการใหม่ๆ เกี่ยวกับการวิจัยเรื่องนี้เกิดขึ้นมากมาย คาดว่าในอนาคตหากได้รับความสนใจ ในการลงทุนแบบจริงจัง เราอาจจะเห็นการผลิตไบโอดีเซลจากสาหร่ายเพื่อใช้งานจริงๆ ได้ แบบเดียวกับการผลิตไบโอดีเซล จากปาล์มน้ำมันที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบันนั่นเอง
