บทคัดย่อ
บทความนี้สรุปงานวิจัยเรื่อง "การศึกษาสมบัติทางความร้อนของถ่านไม้มังคุดอัดแท่งผสมคาร์บอนแบล็ค" ซึ่งมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการเปลี่ยนแปลงของค่าความร้อน, ปริมาณความชื้น, และปริมาณเถ้าในถ่านอัดแท่งจากไม้มังคุด โดยทำการผสมคาร์บอนแบล็คในอัตราส่วนต่างๆ กัน ผลการศึกษาชี้ให้เห็นว่าการเติมคาร์บอนแบล็คสามารถปรับปรุงคุณสมบัติทางความร้อนของถ่านอัดแท่งได้อย่างมีนัยสำคัญ ทำให้เป็นเชื้อเพลิงทางเลือกที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้น
บทนำ
จังหวัดจันทบุรีเป็นแหล่งเพาะปลูกผลไม้ที่สำคัญของประเทศไทย โดยเฉพาะมังคุดซึ่งมีผลผลิตจำนวนมากในแต่ละปี กระบวนการดูแลรักษาต้นมังคุดหลังการเก็บเกี่ยวผลผลิต ก่อให้เกิดเศษวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตร เช่น กิ่งไม้ที่ถูกตัดแต่ง ซึ่งมีศักยภาพในการนำมาผลิตเป็นพลังงานทดแทนในรูปแบบถ่านอัดแท่ง อย่างไรก็ตาม คุณภาพของถ่านอัดแท่งโดยทั่วไปยังสามารถพัฒนาให้ดีขึ้นได้ งานวิจัยนี้จึงมุ่งเน้นการปรับปรุงคุณสมบัติของถ่านไม้มังคุดอัดแท่งโดยใช้คาร์บอนแบล็คเป็นส่วนผสม ซึ่งเป็นสารประกอบคาร์บอนที่มีคุณสมบัติดูดซับความชื้นและความร้อนได้ดี เพื่อเพิ่มค่าความร้อนและลดปริมาณเถ้า
วิธีการดำเนินงานวิจัย
การเตรียมวัตถุดิบ: นำถ่านไม้มังคุดบดละเอียดปริมาณ 3.0 กิโลกรัม มาผสมกับแป้งมันสำปะหลัง 0.25 กิโลกรัม และน้ำ 2.0 ลิตร เพื่อใช้เป็นตัวประสาน
การผสมคาร์บอนแบล็ค: แบ่งส่วนผสมออกเป็นกลุ่มต่างๆ และเติมผงคาร์บอนแบล็คในปริมาณ 20, 30, และ 40 กรัม ตามลำดับ เพื่อเปรียบเทียบกับกลุ่มควบคุมที่ไม่มีการเติมคาร์บอนแบล็ค
การอัดขึ้นรูป: นำส่วนผสมทั้งหมดไปอัดเป็นแท่งด้วยเครื่องอัดแท่งด้วยวิธีอัดเย็น (Cold Press)
การวิเคราะห์คุณสมบัติ: ทำการวิเคราะห์สมบัติทางความร้อนตามมาตรฐาน ASTM โดยศึกษาค่าความร้อน (ASTM D5865) , ปริมาณความชื้น (ASTM D3173) , และปริมาณเถ้า (ASTM D3174)
ผลการศึกษา
ผลการศึกษาพบว่า การเพิ่มปริมาณคาร์บอนแบล็คส่งผลโดยตรงต่อคุณสมบัติทางความร้อนของถ่านไม้มังคุดอัดแท่ง โดยทำให้ค่าความร้อนสูงขึ้น ในขณะที่ปริมาณความชื้นและปริมาณเถ้ามีค่าลดลง โดยถ่านอัดแท่งสูตรที่ผสมคาร์บอนแบล็ค 40 กรัม ให้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด ดังตาราง
ตารางที่ 1: เปรียบเทียบคุณสมบัติทางความร้อนของถ่านไม้มังคุดอัดแท่งที่ปริมาณคาร์บอนแบล็คแตกต่างกัน
สรุปและอภิปรายผล
ถ่านไม้มังคุดอัดแท่งที่ผสมคาร์บอนแบล็ค 40 กรัม มีค่าความร้อนสูงถึง
25,699 ± 124 กิโลจูลต่อกิโลกรัม ซึ่งสูงกว่าเกณฑ์มาตรฐานผลิตภัณฑ์ชุมชนถ่านไม้ (มผช.657/2547) ที่กำหนดไว้ไม่น้อยกว่า 25,120 กิโลจูลต่อกิโลกรัม สาเหตุเนื่องจากคาร์บอนแบล็คมีองค์ประกอบของคาร์บอนสูง ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานหลักในการเผาไหม้
ขณะเดียวกัน ปริมาณความชื้นและปริมาณเถ้าลดลงเหลือเพียง 6.94% และ 3.88% ตามลำดับ ซึ่งต่ำกว่าเกณฑ์มาตรฐานที่กำหนดไว้ไม่เกิน 10% และ 8% ตามลำดับ การลดลงของความชื้นเป็นผลมาจากคุณสมบัติในการดูดซับความชื้นของคาร์บอนแบล็ค ส่งผลให้ถ่านติดไฟเร็วและเผาไหม้ได้สมบูรณ์ขึ้น ซึ่งนำไปสู่ปริมาณเถ้าที่ลดลง
อย่างไรก็ตาม งานวิจัยตั้งข้อสังเกตว่าการเติมคาร์บอนแบล็คในปริมาณที่มากเกินไปอาจทำให้ถ่านมีความหนาแน่นสูงจนเปราะและแตกหักง่าย จึงควรมีการศึกษาเพิ่มเติมเพื่อหาปริมาณที่เหมาะสมที่สุดต่อไปในอนาคต
. เอกสารอ้างอิง
ธนพัฒน์ ถิระวุฒิ และ ชีวะ ทัศนา, "การศึกษาสมบัติทางความร้อนของถ่านไม้มังคุดอัดแท่งผสมคาร์บอนแบล็ค," วารสารวิศวกรรมและเทคโนโลยีอุตสาหกรรม มหาวิทยาลัยกาฬสินธุ์, vol. 1, no. 5, pp. 1-7, 2566