การผลิตแก๊สชีวภาพจากต้นธูปฤาษีที่ผ่านการปรับสภาพ (Typha angustifolia L.) ร่วมกับมูลวัวโดยกระบวนการหมักแบบกึ่งกะ(Biogas Production from Pretreated Cattail (Typha angustifolia L.) with Cow Dung by Fed-Batch Fermentation Process) Biogas Production from Pretreated Cattail (Typha angustifolia L.) with Cow Dung by Fed-Batch Fermentation Process

Abstract

            การศึกษาสภาวะที่เหมาะสมในการปรับสภาพต้นธูปฤาษีโดยวิธีการทางกายภาพร่วมกับทางเคมีเพื่อการผลิตแก๊สชีวภาพคือ การปรับสภาพด้วยการนึ่ง, การปรับสภาพด้วยการนึ่งตามด้วยสารละลายด่าง และการปรับสภาพด้วยหม้อนึ่งไอน้ำแรงดันสูงร่วมกับสารละลายด่าง พบว่าการปรับสภาพด้วยหม้อนึ่งไอน้ำแรงดันสูงร่วมกับสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ร้อยละ 4 โดยน้ำหนักต่อปริมาตร ให้องค์ประกอบทางเคมีเหมาะสมคือ เซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส และลิกนิน คิดเป็นร้อยละ 59.07, 12.15 และ 11.52 โดยน้ำหนัก ตามลำดับ เมื่อทำศึกษาการผลิตแก๊สชีวภาพด้วยการหมักแบบกึ่งกะ เป็นระยะเวลา 39 วัน ที่อุณหภูมิ 32 องศาเซลเซียส โดยควบคุมปริมาตรรวมที่ใช้หมักเท่ากับ 0.25 ลิตร ที่อัตราส่วนธูปฤาษีต่อมูลวัว 1:3 อัตราส่วนคาร์บอนต่อไนโตรเจนเท่ากับ 20.75 โดยในตอนเริ่มต้นระบบสารอินทรีย์จะถูกแบ่งเติมในขวดรูปชมพู่ในปริมาณที่แตกต่างกัน คือ ร้อยละ75, 50 และ 25 พบว่า ธูปฤาษีที่ผ่านวิธีการปรับสภาพด้วยหม้อนึ่งไอน้ำแรงดันสูงร่วมกับสารละลายด่างโซเดียมไฮดรอกไซด์ร้อยละ 4 โดยน้ำหนักต่อปริมาตร ร่วมกับมูลวัว ที่ถูกแบ่งเติมร้อยละ 25 ให้ปริมาณแก๊สชีวภาพสะสมสูงสุดเท่ากับ 434.70 มิลลิลิตร มีแก๊สมีเทนและแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์เป็นองค์ประกอบ คิดเป็นร้อยละ 48.74 และ 2.49 ตามลำดับ จากการศึกษานี้แสดงให้เห็นว่าการปรับสภาพและการแบ่งเติมปริมาณสารอินทรีย์ที่เหมาะสมสามารถเพิ่มศักยภาพในการใช้ประโยชน์จากต้นธูปฤาษีในการผลิตแก๊สมีเทน

                   The optimal pretreated condition of cattail by physicochemical pretreatment methods for biogas production was investigated, such as steam-pretreated, steam- pretreated after that alkali pretreated and autoclave combined with alkali pretreated cattail. The results showed that the pretreatment by autoclave combined with sodium hydroxide 4% (w/v) gave the optimal chemical content of cellulose, hemicellulose and lignin with 59.07, 12.15 and 11.52 (w/w), respectively. The biogas production in fed-batch digestion for 39 days at 32°C with 0.25 L of total fermentation volume was conducted and the initial ratio of cattail to cow dung was 1:3 with C:N ratio of 20.75. In start-up state, organic matter was fed to the Erlenmeyer flask of different rate (75, 50 and 25%). The autoclave combined with alkali pretreated (4% NaOH) cattail to cow dung and organic matter was fed of rate 25% showed the 434.70 ml of biogas quantity and 48.74% of methane and 2.49% of carbon dioxide content. Therefore, the process of optimal condition of pretreated cattail and organic matter could enhance the increase of methane production.