Evaluation of biogas production from para grass (Brachiaria mutica) with co-digestion of buffalo dung

การประเมินผลการผลิตก๊าซชีวภาพจากหญ้าขนโดยกระบวนการหมักร่วมกับมูลกระบือ

Name: Ajchapapa Chuanchai

keyword: หญ้าขน

; ก๊าซชีวภาพ

; การผลิต

Abstract: การผลิตก๊าชชีวภาพเป็นเทคโนโลยีที่สำคัญอย่างหนึ่งที่ช่วยในการขับเคลื่อนแผนพัฒนาพลังานอย่างยั่งยืน ซึ่งมีวัตถุประสงค์เพื่อรองรับความต้องการในการใช้พลังงาน และเพื่อช่วยลดสภาวะการปลดปล่อยก๊าซเรือนกระจก การผลิตก๊าซชีวภาพสามารถทำได้โดยกระบนการย่อยสลายทางชีวภาพแบบไมใช้ออกซิเจน (AD) กระบนการย่อยสลายทางชีวภาพนี้ต้องอาศัยชีวมวลเป็นแหล่งพลังงาน ในการศึกษาครั้งนี้ได้ทำการศึกษาการประเมินการผลิตก๊าซชีวภาพจากการหมักร่วมระหว่างหญ้าขนและมูลกระบือ ซึ่งหญ้าขนถือว่าเป็นพืชน้ำที่เจริญได้ทั่วไปในพื้นที่ชุ่มน้ำและไม่มีภาวะแข่งขัน กับพืชอาหาร ดังนั้นการศึกษานี้ได้มุ่งเน้นวิธีการปรับสภาพวัตถุดิบหญ้าขน และการหมักร่วมกับมูลกระบือโดยแบ่งการทดลองออกเป็น 3 ส่วน ในส่วนแรก ทำการศึกษาลักษณะของวัตถุดิบและปรับสภาพด้วยความร้อนโดยการต้มที่ 100 องศาเชลเชียสเป็นเวลา 2 ชั่โมง และปรับสภาพด้วยสารเคมี โดยใช้โซเดียมใฮดรอกไซด์ เป็นเวลา 72 ชั่วโมง ทดสอบประสิทธิภาพของการปรับสภาพหญ้าขนโดยตรวจสอบด้วยภาพใต้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) การศึกษาส่วนที่ 2 ศึกษาประสิทธิภาพและอัตราส่วนระหว่างหญ้าขนและมูลกระบือต่อผลผลิตก๊าซชีวภาพระดับห้องทดลองที่ อุณหภูมิห้อง ผลผลิตก๊ซชีวภาพสูงที่สูดได้จากชุดการทดลองที่ปรับสภาพด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์2% เป็นเวลา 72 ชั่วโมง โดยผลผลิตก๊ซชีวภาพ มีค่าเท่ากับ 12.11 ลิตร และความเข้มข้นของก๊าซมีเทน มีค่าเท่ากับ 69.309 สภาวะที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการผลิตก๊าซชีวภาพ พบได้จากอัตราส่วน ของการหมักร่วมระหว่างหญ้าขนและมูลกระบือโนอัตราส่วน 2:1 ในส่วนที่ 3 การศึกษาการผลิตก๊าซชีวภาพในขนาดที่ใหญ่ขึ้นโดยใช้อัตราส่วนที่เหมาะสมที่ได้จากการทดลองที่ผ่านมา ชุดถังปฏิกรณ์การหมักมีขนาด 200 ลิตร ปริมาตรในการหมัก 150 ลิตร ผลการทดลองพบว่า ก๊าซชีวภาพที่ผลิตได้มี ปริมาตร 1,620.65 สิตร และความเข้มข้นของก๊าซมีเทน มีค่าเท่ากับ 69.70% ซึ่งวัตถุประสงค์อีกประการหนึ่งที่ต้องการคือ การศึกษาสภาวะที่เหมาะสมของกระบวนการและพัฒนารูปแบบทางวิศวกรรมหรือทางคณิตศาสตร์ ดังนั้นจึงมีการนำวิธีพื้นผิวตอบสนอง (RSM) วิเคราะห์ปัจจัยที่มีผลใน การผลิตก๊ซชีวภาพเพื่อให้ได้ผลผลิตก๊ซชีวภาพสูงที่สุด ในกรณีนี้ปัจจัยที่มีผลต่อการผลิตก๊าซชีวภาพ ที่นำมาใช้ในวิเคราะห์คือเวลาและอัตราส่วนของหญ้าขนและมูลกระบือ จากนั้นได้ทำการวัดค่าความร้อนของก๊าซชีวภาพที่ผลิตได้ ซึ่งค่าความร้อนที่ได้ มีค่าเท่ากับ 39.4 เมกะจูล/ลูกบาศก์เมตร ค่าความร้อนสูงสุด มีค่าเท่ากับ 27.80 เมกะจูล/ลูกบาศก์มตร และค่ความร้อนต่ำสุด มีค่าเท่ากับ 25.04 เมกะจูล/ลูกบาศก์เมตร ในการเพิ่มขนาดของงานทดลองมีวัตถุประสงค์เพื่อยืนยันผลในการประยุกติใช้จริงและเพื่อวิเคราะห์กระบวนการทางเทคโนโลยีเชิงเศรษฐศาสตร์ นอกจากนี้ยังทำการศึกษาสมดุลมวลจากการทตลองเพื่อใช้ในการวิเคราะห์ระบบทางกายภาพ จากผลการทดลองโดยรวม สรุปได้ว่าหญ้าขนที่หมักร่วมกับมูลกระบือสามารถเป็นวัตถุติบที่มีศักยภาพสูงในการผลิตก๊าซชีวภาพได้อย่างดีข้อดีอีกประการหนึ่งจากระบบการผลิตก๊าซชีวภาพคือ ของเหลือจากฎะบวนการย่อยสลายนั้น ประกอบไปด้วยมหธาตุและจุลธาตุมากมาย ซึ่งเหมาะสำหรับการใช้ประโยชน์ในการทำปุ๋ยต่อไป

Abstract: Biogas production is an important technology in the improvement of sustainable energy source schemes that aims to reduce consumption of conventional fuel, therefore reducing greenhouse gas emissions. Biogas production can be accomplished through anaerobic digestion (AD), a biological process which uses biomass as an energy source. In this study, wetland aquatic plant (para grass) and buffalo dung substrates were used for biogas production. These substrates are widely available and hence do not compete with food production. This study focused on the pretreatment methods on para grass and co-digestion with buffalo dung which was divided into 3 parts. The first part was to evaluate raw material pretreatments: thermat pretreatment (hot water 100 #c with 2 h) and chemical pretreatment (2% NaOH with 72 hour). The effect of pretreatments on para grass was demonstrated by using scanning electron microscopy (SEM) images. in the second part, efficiency of pretreatment on para grass for biogas production and different ratios between para grass and buffalo dung was performed at a lab scale. The experiment was conducted at room temperature and the highest biogas yield was 12.11 L and the concentration of methane was at 69:30% by using 2% NaOH as pretreatment at 72 residence time. This aptimal condition of biagas production was obtained from co-digestion with a 2:1 ratio between para grass and buffalo dung. In the third,part, the best ratio was used in the final scale up experiment, Each reactor was made from a 200 L tank with working volume of 1:50 L. The biogas yield was 1,620.65 L with 69.70% methane. The other objective is to optimize the condition process and develop an engineering/mathematical model. Response Surface Methodology (RSM) can be employed to maximize bidgas production. An experiment was used to optimize operational factors. In this case, variables like time, ratio of para grass and buffalo dung were used as the factors on the response of biogas yield. Moreover, heating value of biogas was measured. The heating value of biogas was 39.40 MJ/m . High heating value (HHV) was 27.80 MJ/m and low heating value (LHV) was 25.04 MJ/m . The volume size was increased to ensure future large-scale applications; and techno-economic process was verified. The result of mass balance analysis suggested that this study apply conservation of mass to the analysis of physical systems. All in all, this study indicated that co-digestion of para grass and buffalo dung was a promising approach in improving biogas production. Also, digestate from the biogas systems containing many macro and micro nutritious can be used as an effective fertilizer.

Address: CHIANG MAI

Email: mjudc@mju.ac.th

Name: Rameshprabu Ramaraj

Role: Chair

Name: Natthawud Dussadee

Role: Committee

Name: Niwooti Whangchai

Role: Committee

Created: 2018

Modified: 2566-03-23

Issued: 2566-01-24

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

Th

eng

Spatial: เชียงใหม่

DegreeName: Master of Engineering in Renewable Energy

Level: ปริญญาโท

Descipline: Master of Engineering in Renewable Energy

Grantor: Maejo University

Descipline: Master of Engineering in Renewable Energy Engineering

©copyrights Maejo University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	abstract.pdf	1.66 MB
2	fulltext.pdf	64.95 MB

ใช้เวลา

0.023131 วินาที