นักวิจัย มรภ.สงขลาใช้กลยุทธ์หมักร่วมผลิตก๊าซชีวภาพจากน้ำกากส่าโรงงานสุรากลั่นชุมชน คว้ารางวัลบทความวิจัยดีเด่น สาขาวิทยาศาสตร์ งานประชุมวิชาการระดับชาติ ม.เกษตร เตรียมต่อยอดเพิ่มผลผลิตมีเทนต่อเนื่อง

ดร.เกียรติศักดิ์ พันธ์พงศ์ อาจารย์ประจำมหาวิทยาลัยราชภัฏสงขลา (มรภ.สงขลา) วิทยาเขตสตูล เปิดเผยว่า เมื่อเร็วๆ นี้ ตนและคณะวิจัย ประกอบด้วย ดร.ธิวาริ โอภิธากร ดร.นวิทย์ เอมเอก  น.ส.เสาวรส เหลือนุ่นขาบ และ ผศ.ดร.สมพงศ์ โอทอง ได้รับรางวัลบทความวิจัยดีเด่น สาขาวิชา Sciences and Applied Sciences จากงานวิจัยเรื่อง “การเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการผลิตก๊าซชีวภาพจากน้ำกากส่าของโรงงานสุรากลั่นชุมชนโดยใช้การหมักร่วมกับของเสียกลีเซอรอล” ในการประชุมวิชาการระดับชาติ ครั้งที่ 1 มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ประจำปี 2559 ผลการวิจัยพบว่าการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตก๊าซชีวภาพจากน้ำกากส่าโรงงานสุรากลั่นชุมชน โดยหมักร่วมกับของเสียกลีเซอรอลที่ความเข้มข้น 1 – 5% ซึ่งการเติมของเสียกลีเซอรอลลงไปที่ความเข้มข้น 5% มีความเหมาะสมมากที่สุด ให้ปริมาณมีเทนสะสมและผลิตมีเทนสูงสุดเท่ากับ 2,245 มิลลิลิตร ศักยภาพการผลิตก๊าซชีวภาพเพิ่มขึ้นประมาณ 3 เท่า หรือ 300% เมื่อเปรียบเทียบกับการผลิตก๊าซชีวภาพจากการหมักเดี่ยว เนื่องจากของเสียกลีเซอรอลช่วยเพิ่มปริมาณคาร์บอนให้กับน้ำกากส่าและปรับสมดุลปริมาณสารอาหารในระบบทำให้อัตราส่วนเพิ่มสูงขึ้น จาก 8 เป็น 28 ช่วยเจือจางสารพิษในระบบที่มีผลต่อจุลินทรีย์ชนิดสร้างมีเทนในน้ำกากส่าทำให้ผลผลิตมีเทนสูงขึ้น

ดร.เกียรติศักดิ์ กล่าวว่า การเลือกใช้กลยุทธ์หมักร่วม (Co-Digestion Strategies) เนื่องจากมีข้อดีในการปรับสมดุลปริมาณสารอาหารในระบบ ทำให้อัตราส่วนคาร์บอนต่อไนโตรเจนสูงขึ้น ช่วยเจือจางสารพิษที่มีผลต่อจุลินทรีย์ชนิดสร้างมีเทนในน้ำทิ้ง ส่งผลให้ได้มีเทนสูงขึ้น ตนและคณะผู้วิจัยจึงพัฒนากระบวนการผลิตก๊าซชีวภาพจากน้ำกากส่าโดยการหมักร่วมกับของเสียกลีเซอรอล โดยศึกษาองค์ประกอบทางกายภาพและเคมีเพื่อใช้เป็นข้อมูลในการออกแบบการทดลอง ซึ่งการศึกษาศักยภาพในการผลิตมีเทนด้วยระบบแบบกะ (Batch) เป็นการศึกษาอัตราส่วนวัตถุดิบต่อสารหมักร่วม ข้อมูลที่ได้จะนำไปสู่การศึกษาศักยภาพในการผลิตมีเทนแบบต่อเนื่องด้วย เพื่อให้กระบวนการผลิตก๊าซชีวภาพจากน้ำกากส่าสามารถเก็บเกี่ยวพลังได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด

งานวิจัยดังกล่าวมีที่มาจากเล็งเห็นว่าการผลิตสุราชุมชน ซึ่งเป็นอุตสาหกรรมขนาดเล็กขยายตัวอย่างรวดเร็วในปี 2546 จนถึงปัจจุบันก็ยังมีการดำเนินธุรกิจดังกล่าวอย่างต่อเนื่อง การผลิตเอทิลแอลกอฮอล์จากวัตถุดิบทางการเกษตรของประเทศไทย เช่น กากน้ำตาลน้ำอ้อย ข้าวเหนียว น้ำตาลมะพร้าว และน้ำตาลโตนด ซึ่งในกระบวนการกลั่นแอลกอฮอล์ของโรงงานสุรากลั่นชุมชนจะมีน้ำเสียเกิดขึ้นเรียกว่า น้ำกากส่า ประมาณ 30 ลูกบาศก์เมตรต่อเดือน และมีค่าความสกปรกในรูปซีโอดีสูงถึง 50-104 กรัมต่อลิตร ประกอบไปด้วยสารอินทรีย์ รวมทั้ง ยีสต์ แอมโมเนีย ฟอสเฟต และน้ำตาลที่คงเหลืออยู่ ไม่สามารถปล่อยทิ้งสู่แหล่งน้ำได้โดยตรง ต้องมีการบำบัดหรือการนำน้ำกากส่าไปใช้ประโยชน์

ดังนั้น จึงนำการบำบัดน้ำเสียโดยวิธีชีวภาพมาใช้ เนื่องจากเป็นเทคโนโลยีที่อาศัยแบคทีเรียช่วยย่อยสลายสารอินทรีย์ โดยส่วนมากจะใช้เทคโนโลยีที่ไร้อากาศ สารอินทรีย์จะถูกย่อยสลายเป็นก๊าซมีเทนร้อย 60-70 คาร์บอนไดออกไซด์ร้อยละ 28-38 และก๊าซอื่นๆ รวมเรียกว่าก๊าซชีวภาพ ซึ่งใช้ความร้อนในกระบวนการกลั่นเป็นการลดต้นทุนในการผลิต น้ำกากส่ามีอัตราการผลิตก๊าซชีวภาพได้เพียง 8-10 ลิตรมีเทนต่อลิตรน้ำเสีย เนื่องจากโปรตีนที่สูงทำให้เกิดการสะสมของแอมโมเนีย และส่งผลยับยั้งการทำงานของจุลินทรีย์ในกลุ่มผลิตมีเทน ซึ่งมีปริมาณก๊าซชีวภาพน้อยเมื่อเปรียบเทียบกับน้ำเสียประเภทอื่นๆ เนื่องจากน้ำกากส่ามีอัตราส่วนคาร์บอนต่อไนโตรเจนต่ำ มีปริมาณของโปรตีนสูง ซึ่งมีแนวโน้มจะถูกย่อยสลายกลายเป็นแอมโมเนียไนโตรเจนได้อย่างรวดเร็วและเป็นจำนวนมากในสภาวะไร้อากาศ มีปริมาณของซัลเฟตสูง ซึ่งความเข้มข้นของไฮโดรเจนซัลไฟด์และแอมโมเนียเท่ากับ 240 และ 52 มิลลิกรัมต่อลิตร จะยับยั้งการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ชนิดสร้างมีเทน ส่งผลให้ประสิทธิภาพในการผลิตก๊าซชีวภาพลดลงด้วย.