การกำจัดขยะพลาสติกด้วยวิธีการเผาไหม้ที่อุณหภูมิสูงแบบไม่ใช้ออกซิเจนโดยมีคลื่นไมโครเวฟช่วยในการให้ความร้อน

Abstract

งานวิจัยนี้ ศึกษาเทคนิคการกำจัดขยะประเภทพลาสติกที่เป็นมิตรแก่สิ่งแวดล้อม (environmental friendly) โดยมุ่งเน้นเทคนิคที่จะไม่กิอให้เกิดมลพิษ (clean technology) ไพโรไลซิส (pyrolysis) ซึ่งเป็นวิธีที่ย่อยสลายสารออการ์นิคโดยการให้ความร้อนภายใต้สภาวะปราศจากออกซิเจนหรือสารทำปฎิกิริยา (reagent) ตัวอื่นๆกำลังเป็นที่สนใจและยอมรับเท่าเทียมเทคโนโลยีที่ทันสมัยอื่นๆ วิธีนี้นอกจากจะช่วยลดปริมาณขยะแล้ว ยังสามารถทำให้เกิดเชื้อเพลิงที่มีค่าได้อีก งานวิจัยนี้ได้นำคลื่นไมโครเวฟมาช่วยในการให้ความร้อน เนื่องจากคลื่นไมโครเวฟสามารถทำให้เกิดความร้อนได้อย่างรวดเร็ว ระบบเผาไมโครเวฟถูกติดตั้งกับเครื่องแก๊สโครมาโตรกราฟฟี เพื่อให้สามารถวิเคราะห์ก๊าซผลิตภัณฑ์ได้ในระหว่างการไพโรไลซิส ตัวแปลสำหรับการทดลองได้แก่ โครงสร้างของพลาสติก ชนิดของตัวดูดซับคลื่นไมโครเวฟ ขนาดของพลาสติกและตัวดูดซับคลื่นไมโครเวฟ อัตราส่วนระหว่างพลาสติกและตัวดูดซับคลื่นไมโครเวฟ กำลังของคลื่นไมโครเวฟและเวลาในการไพโรไลซิส จากการทดลองโดยรวมทำให้ทราบว่า ก๊าซมีเทนจะเกิดขึ้นก่อนในกระบวนการไพโรไลซิส และเมื่อเวลาผ่านไป ปริมาณก๊าซมีเทนจะลดลง แต่ปริมาณก๊าซที่โมเลกุลใหญ่กว่า เช่น อีเทนและโพรเพน จะเพิ่มขึ้น ก๊าซผลิตภัณฑ์จะเกิดขึ้นภายใน 10 ถึง 20 นาที เมื่อเวลายาวนานกว่านี้ การเกิดก๊าซจะมีไม่มาก เมื่อทำการเพิ่มระดับพลังงานคลื่นไมโครเวฟจะทำให้อัตราการสลายตัวของพลาสติกเกิดเร็วขึ้นและได้ก๊าซที่ปริมาณมากขึ้นเช่นกัน พลาสติกเพียงอย่างเดียวไม่สามารถถูกไพโรไลซิสได้เนื่องจากพลาสติกมีความสามารถในการดูดซับคลื่นไมโครเวฟได้ต่ำ อุณหภูมิของพลาสติกจึงไม่สูงพอที่จะทำให้เกิดการสลายตัวได้ แต่ตัวดูดซับคลื่นไมโครเวฟสามารถถูกไพโรไลซิสได้ โดยที่ขี้เลื่อยให้ก๊าซเชื้อเพลิงมากที่สุด รองลงมา คือแกลบ และถ่านให้ก๊าซน้อยที้สุดผลการทดลองจาก TAG ยืนยันข้อสรุปนี้เช่นกัน เมื่อทำการไพโรไลซิสของผสมระหว่างพลาสติกและตัวดูดซับคลื่นไมโครเวฟพบว่า ตัวดูดซับคลื่นไมโครเวฟมีหน้าที่ในการดูดซับพลังงานจากคลื่นซึ่งจะอยู่ในรูปความร้อน แล้วส่งถ่ายความร้อนให้แก่พลาสติกด้วยกระบวนการนำความร้อน ส่วนพลาสติกมีหน้าที่เป็นแหล่งเชื้อเพลิงหลักซึ่งได้จากการสลายตัว ดังนั้นชนิดและพื้นที่ผิวของตัวดูดซับคลื่นไมโครเวฟจึงมีความสำคัญอย่างมาก ถ่านเป็นตัวดูดซับคลื่นไมโครเวฟที่ดีและส่งผลให้เกิดก๊าซผลิตภัณฑ์ในปริมาณมากเมื่อทำการไพโรไลซิสกับพลาสติก เช่นเดียวกันโครงสร้างและขนาดของพลาสติกก็มีความสำคัญเท่าเทียมกัน PP ถูกไพโรไลซิสได้ช้ากว่า PE แต่สามารถให้มีเทนได้มากกว่า อย่างไรก็ตาม อัตราส่วนระหว่างตัวดูดซับคลื่นไมโครเวฟและพลาสติกให้ผลกระทบที่ซับซ้อน งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นว่ากระบวนการไพโรไลซิสโดยใช้คลื่นไมโครเวฟเป็นตัวให้ความร้อนเป็นเทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพมากสำหรับการจัดการขยะพลาสติก ไม่เพียงเท่านั้น กระบวนการนี้ยังนำมาซึ่งเชื้อเพลงที่มีคุณค่า