เราสามารถผลิตพลังงานจากชีวมวลได้หลายวิธี เช่น การเผาโดยตรง การแปลงให้กลายเป็นก๊าซด้วยความร้อนแล้วเผา การแปลงให้เป็นถ่านแล้วเผา หรือการแปลงให้เป็นก๊าซด้วยกระบวนการหมัก (biogas) แล้วเผา การสกัดน้ำมันแล้วเผา เป็นต้น แต่ใจโพสต์นี้เราจะเน้นเพียงการเผาโดยใช้เตาชีวมวล ซึ่งวิธีนี้มีข้อดีหลายอย่าง เช่น
- แก๊สหุงต้มที่เราใช้เป็นพลังงานฟอสซิลที่ในอนาคตเดี๋ยวก็จะขาดแคลน
- ในขบวนการจัดจำหน่ายของแก๊สหุงต้มมีการใช้น้ำมันในการขนส่งซึ่งมีราคาแพง ขึ้นทุกวัน
- ชาวบ้านสามารถใช้ชีวมวลได้หลากหลาย ไม่จำเป็นต้องเป็นฟืนเสมอไป อาจจะเป็น เศษกิ่งไม้ ซังข้าวโพด แกลบ ขี้เลื่อย ฯลฯ ซึ่งเป็นเศษวัสดุทางการเกษตร มาใช้เป็นเชื้อเพลิงได้ง่าย ราคาถูก
- ในขบวนแปลงให้เป็นถ่านก่อนแล้วค่อยเผาจะสูญเสียความร้อนขึ้นจำนวนมากในขบวนการเผาถ่าน พลังงานความร้อนดังกล่าวถูกทิ้งไปเฉยๆ
ไม่ได้นำมาใช้ในการหุงต้ม ถ้าเราพิจารณาพลังงานความร้อนที่เราได้จากการเผาไม้ทั้งขบวนการ
การเผาไม้เป็นถ่าน
แล้วค่อยนำถ่านมาเผาจะให้ความร้อนน้อยกว่าการเผาไม้ที่มีปริมาตรเท่ากันโดยตรง
นอกจากนั้นเศษวัสดุทางการเกษตรหลายๆ ตัวไม่เหมาะที่จะมาเผาเป็นถ่าน เนื่องจากจะกลายเป็นขี่้เถ้าเยอะ และให้ถ่านที่เป็นผง ทำให้ต้องมาใช้กาวปั้นให้เป็นแท่งถ่านอีกครั้ง นับเป็นการสูญเสียในขบวนการ - การจุดไฟไม้ติดง่ายกว่าการจุดไฟถ่าน ทำให้ไม่ต้องมาสูญเสียพลังงานในการมาทำให้ถ่านติดไฟ
แต่ในปัจจุบันเทคโนโลยี เรื่องเตาฟืนมีความเจริญก้าวหน้าขึ้นจากผลงานวิจัยในช่วยทศวรรษ 1980 (ประมาณ 30 กว่าปีที่แล้ว) มนุษย์เริ่มมีความเข้าใจขบวนการในการเผาไม้ของชีวมวลต่างๆ (เช่น ไม้ฟืน กิ่งไม้ แกลบ ซังข้าวโพด ขี้เลื่อย) ในการเผาชีวมวลจะเกิดขบวนการต่างๆ 4 ขั้นตอนดังนี้
ขั้นตอนที่ 1 : การทำให้แห้ง (Drying)
ใน ขั้นตอนนี้น้ำที่ปนอยู่ในชีวมวล (biomass) จะถูกทำให้กลายเป็นไอน้ำ ยิ่งมีความชื้นในชีวมวลมากก็จะยิ่งต้องใช้พลังงานความร้อนในการทำให้แห้ง มาก และชีวมวลก็จะสูญเสียน้ำหนัก / ปริมาตรไปมาก
ขั้นตอนที่ 2 : การทำให้เป็นถ่าน (Pyrolysis หรือ Carbonization)
อุณหภูมิ ที่สูงขึ้นจะทำให้ชีวมวลเกิดการแตกสลายกลายเป็นไอส่วนหนึ่งเรียกว่า wood gas ส่วนที่เหลืออยู่จะเป็นถ่าน (biochar) ใน wood gas จะเป็นไอของสารที่มีองค์ประกอบของธาตุคาร์บอน และไฮโดรเจนซึ่งสามารถใช้ในการเผาไหม้ได้อีก ในขั้นตอนการทำให้เป็นถ่านนี้มีความจำเป็นที่ต้องมีอุณหภูมิสูงพอ (อย่างน้อย 700-900 องศา) แต่ไม่มีความจำเป็นต้องใช้ก๊าซออกซิเจนในการทำให้ชีวมวลกลายเป็นถ่าน
หมายเหตุ 1 ท่านที่ศึกษาการเผาถ่านมาก่อนจะทราบว่าเมื่ออุณหภูมิภายในเตาเผาถ่านสูงมาก พอ เราจะต้องปิดให้อากาศเข้าไปน้อยลงเพื่อให้เป็นถ่าน เนื่องจากถ้าอากาศเข้ามากไปจะเกิดการเผาต่อเนื่องในขั้นต่อไปจนกลายเป็นขี้ เถ้า จะทำให้ได้ถ่านน้อยลง
หมายเหตุ 2 องค์ประกอบไฮโรคาร์บอนที่กลายเป็นไอในขั้นตอนนี้เป็นก๊าซพิษถ้าไม่ถูกสันดาป หมด (ในขั้นตอนที่ 4) ในร้านหมูกระทะทั้งหลายซึ่งใช้เตาแบบธรรมดาจึงต้องใช้ถ่าน (ซึ่งจะผ่านขั้นตอน carbonization ไปแล้ว) แทนที่จะใช้ฟืน เพื่อไม่ให้ลูกค้าต้องสูดดมก๊าซพิษ และควันเข้าไปตอนรับประทานอาหาร พวกท่านจะได้กลับมาทานกันบ่อยๆ 555
ขั้นตอนที่ 3 : การทำให้ถ่านเป็นแก๊ส (Char-gasification)
ใน ขั้นตอนนี้จะต้องการอ๊อกซิเจน และอุณหภูมิที่สูงพอ (ตอบคำถามว่าทำไมถ่านติดไฟยากกว่าฟืน) โดยธาตุคาร์บอนในถ่านจะกลายเป็นไอของคาร์บอน ซึงต่อมาจะสันดาปกับอ๊อกซิเจน กลายเป็นก๊าซคาร์บอนไดอ๊อกไซด์ (CO2) หรือ ก๊าซคาร์บอนมอน๊อกไซด์ (CO) ในขั้นตอนที่ถ่านกลายเป็นก๊าซนี้จะเกิดการคลายพลังงานความร้อนออกมา ส่วนที่ไม่ใช่ธาตุคาร์บอนในถ่านก็จะกลายเป็นขี้เถ้าไป
ขั้นตอนที่ 4 : การสันดาปของก๊าซ (Gas-Combustion)
เมื่อ wood gas จากขั้นตอนที่ 2 และ char gas จากขั้นตอนที่ 3 ได้รับก๊าซอ๊อกซิเจนเพียงพอจะเกิดการสันดาปและปลดปล่อยพลังงานความร้อนออกมา เปลวไฟที่เกิดจากการเผาแบบนี้จะไม่สี
หาก char gas เกิดการสันดาปสมบูรณ์ธาตุคาร์บอนจะกลายเป็นก๊าซคาร์บอนไดอ๊อกไซด์ (CO2) และถ้าอ๊อกซิเจนไม่พอก็จะกลายเป็นก๊าซคาร์บอนมอน๊อกไซด์ (CO)
ส่วน wood gas เกิดการสันดาปสมบูรณ์ธาตุคาร์บอนจะกลายเป็นก๊าซคาร์บอนไดอ๊อกไซด์ (CO2) ส่วนธาตุไฮโดรเจนจะกลายเป็นไอน้ำ ถ้าอุณหภูมิเกิดไม่สูงพอที่จะทำให้เกิดการสันดาป wood gas จะกลายเป็นไอสีขาวๆ และอาจจะมีกลิ่นเหม็นที่เราเรียกกันว่า "ควันไฟ" นั่นเอง ในควันไฟก็จะมีไอของสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่เป็นพิษ (เช่น น้ำมันดิน) และถ้าอ๊อกซิเจนไม่พอก็จะกลายเป็นก๊าซคาร์บอนมอน๊อกไซด์ (CO)
ในการเผาชีวมวลแบบที่ไม่มีการควบคุม จะมีบางส่วนกลายเป็นถ่าน แต่ไม่ถูกเผากลายเป็นไอ และมีควันไฟ/เขม่าเกิดขึ้น
แนว คิดของเตาชีวมวลสมัยใหม่คือ เตาควรจะให้เกิดการเผาแบบที่ควบคุมให้มีการเผาชีวมวลจนกลายเป็นแก๊ส และพยายามให้อากาศที่เพียงพอเข้าไปเพื่อทำให้เกิดการสันดาปของ wood gas และ char gas ซึ่งจะทำให้เกิดความร้อนมากขึ้น และทำให้ไม่มีควัน รวมทั้งไม่มีก๊าซคาร์บอนมอน๊อกไซด์ (CO) ที่เป็นพิษกับมนุษย์
ติดตามข้อมูลเพิ่มเติมที่ http://www.kasetporpeang.com/forums/index.php?topic=79810.0
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น