การศึกษาผลของศักยภาพการย่อยสลายทำให้เกิดก๊าซมีเทน ของผักตบชวา ร่วมกับน้ำทิ้งจากโรงงานผลิตยีสต์สกัด

Abstract

ผักตบชวา (water hyacinth) เป็นพืชน้ำล้มลุก มีลำต้นสั้นแตกใบเป็นกอลอยไปตามน้ำ ถ้าน้ำตื้นก็จะหยั่งรากลงดิน สามารถพบเห็นได้ทั่วไปในแม่น้ำลำคลอง ปัจจุบันปัญหาใหญ่ที่เกิดจากผักตบชวา คือ มีการขยายพันธ์แพร่ระบาดอย่างรวดเร็ว ก่อให้เกิดผลเสียต่อเศรษฐกิจ สังคม และสิ่งแวดล้อม ผักตบชวาเป็นพืชที่มีความชื้นสูง มีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นสารอินทรีย์จำพวกคาร์โบไฮเดรต และใบผักตบชวามีโปรตีนสูง มีสัดส่วนของแข็งระเหยได้ ร้อยละ 80-86 ของน้ำหนักแห้ง ผักตบชวาขนาดพื้นที่ 1 ไร่ ที่รอบการเจริญเติบโต 1 ปี หากพิจารณานำมาผลิตเป็นก๊าซชีวภาพ อาจสามารถให้ก๊าซมีเทนประมาณ 4,200 ลบ.ม.หรือทดแทน LPG ได้ประมาณ 2,100 กิโลกรัม/ไร่/ปี

การศึกษาและค้นคว้าในงานวิจัยฉบับนี้ ได้นำสภาพปัญหาของผักตบชวา และน้ำทิ้งที่เกิดขึ้นในโรงงานอุตสาหกรรม บวกกับแนวโน้มการใช้ LPG ภาคครัวเรือนที่มีราคาสูงขึ้นตามกลไกตลาด จึงมุ่งหมายศึกษาศักยภาพและประสิทธิภาพการเกิดก๊าซมีเทน ที่ได้จากกระบวนการหมัก ผักตบชวาร่วมกับน้ำทิ้งจากโรงงานผลิตยีสต์สกัด ภายใต้สภาวะไม่ต้องการออกซิเจน (Anaerobic digestion) โดยการออกแบบการศึกษา และสร้างระบบหมักย่อยแบบถังเดี่ยว โดยใช้ถังพลาสติก ขนาด 20 ลิตร ต่อเข้ากับชุดเก็บก๊าซ     ที่สามารถอ่านปริมาณก๊าซที่ได้ ด้วยวิธีการแทนที่น้ำ (Fluid Displacement) พร้อมกำหนดขอบเขตของ ผักตบชวาและน้ำทิ้ง ที่นำมาใช้ศึกษาครั้งนี้ คือ ส่วนลำต้นของผักตบชวาสับละเอียด และน้ำทิ้งจากโรงงานผลิตยีสต์สกัด ที่มีค่าซีโอดี (Chemical Oxygen Demand, COD) ระหว่าง 40,000-45,000 มิลลิกรัมต่อลิตร ที่ pH 6.6-7 เริ่มต้นกระบวนการหมักแบบกะ (Batch fermentation) เติมวัตถุดิบครั้งเดียว ทำการบันทึกข้อมูลกายภาพในการย่อยสลายให้เกิดมีเทน รวมถึงองค์ประกอบอื่นๆ คือ คาร์บอนไดออกไซด์ ออกซิเจน และไฮโดรเจนซัลไฟด์หรือแก๊สไข่เน่า พร้อมวิเคราะห์ศักยภาพก๊าซมีเทนจากอัตราส่วนที่ทำการศึกษา 

ผลการศึกษาการหมัก (ผักตบชวา:น้ำเสีย) ในถังพลาสติก 20 ลิตร จำนวน 6 อัตราส่วน ดังนี้ 4:1, 2:1, 1:1, 0:1, 1:0 และ 1:2 โดยการหมักย่อยที่สภาวะไม่ต้องการออกซิเจน แบบถังเดี่ยว (Single-stage digester) พร้อมกัน ควบคุมอุณหภูมิที่ 35±1 °C เป็นเวลา 50 วัน พบว่าที่อัตราส่วน 2:1 ให้ปริมาณก๊าซมีเทนสะสมสูงสุดเฉลี่ย คือ 4.05 ลิตร โดยสามารถให้อัตราการเกิดก๊าซมีเทนสูงสุดเฉลี่ยร้อยละ 50.3 อัตราการเกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เฉลี่ยร้อยละ 37.4 ก๊าซออกซิเจนเฉลี่ยร้อยละ 0.8 และก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์เฉลี่ย 4546 ppm ในวันที่ 50 โดยมีก๊าซชีวภาพสูงสุดในวันที่ 6 คือ 0.68 ลิตรต่อวัน และพบว่าที่อัตราส่วน 1:1 มีอัตราการเกิดก๊าซมีเทนสูงสุดเฉลี่ยร้อยละ 61.1 ในวันที่ 44 จากผลการทดลองแสดงให้เห็นว่า ผักตบชวาสามารถนำมาใช้ในการหมักร่วมกับน้ำเสียจากโรงงานผลิตยีสต์สกัด เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตก๊าซชีวภาพได้ทางหนึ่ง