การหาสภาวะที่เหมาะสมของผลผลิตไบโอชาร์จากกากข้าวโพดหวานผ่านกระบวนการ ไพโรไลซิสแบบช้าด้วยการวิเคราะห์พื้นผิวตอบสนอง
คำสำคัญ:
ไบโอชาร์, ไพโรไลซิสแบบช้า, การออกแบบการทดลอง, วิธีการพื้นผิวตอบสนอง, การหาสภาวะที่เหมาะสมบทคัดย่อ
งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อหาสภาวะที่เหมาะสมของกระบวนการผลิตไบโอชาร์จากกากข้าวโพดหวานผ่านกระบวนการไพโรไลซิสแบบช้า การออกแบบการทดลองใช้เทคนิค Box-Behnken Design (BBD) เพื่อตรวจสอบผลกระทบของอุณหภูมิไพโรไลซิส อัตราการให้ความร้อน และระยะเวลาคงอุณหภูมิ ต่อร้อยละผลผลิตของไบโอชาร์ จากการวิเคราะห์ข้อมูลด้วยวิธีการวิเคราะห์พื้นผิวตอบสนอง และพัฒนาเป็นแบบจำลองกำลังสอง พบว่าอุณหภูมิไพโรไลซิสมีผลกระทบเชิงลบอย่างมีนัยสำคัญต่อร้อยละผลได้ และมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างปัจจัยทั้งสามอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ ทั้งนี้สภาวะที่เหมาะสมที่สุดคือการผลิตไบโอชาร์คือที่อุณหภูมิ 300 °C อัตราการให้ความร้อน 2 °C/นาที และระยะเวลาคงอุณหภูมิ 2 ชั่วโมง ซึ่งให้ผลผลิตไบโอชาร์สูงสุดถึง 49.2% จากการตรวจสอบความถูกต้องของแบบจำลองด้วยการทดลองเพิ่มเติม 10 จุด แสดงให้เห็นถึงความแม่นยำสูงของแบบจำลองที่ได้ โดยมีค่าเฉลี่ยความแตกต่างสัมบูรณ์เพียง 1.97%
เอกสารอ้างอิง
กิตติกร สาสุจิตต์, วราพงศ์ แสนพินิจ, ณัฐพงษ์ วงค์รินทร์, และ ณัฐวุฒิ ดุษฎี. (2558). การผลิตเชื้อเพลิงอัดแท่งจากวัสดุเหลือทิ้งซังและเปลือกข้าวโพดด้วยเทคนิคการอัดรีดขึ้นรูปโดยใช้ตัวประสานแป้งมันผสมปูนขาว. วารสารมหาวิทยาลัยทักษิณ. 18(1): 5-14.
รุ่งทิวา วงศ์ไพศาลฤทธิ์ และ วิชาญ พงษ์สานต์คีรี. (2563). ฤทธิ์การต้านอนุมูลอิสระของน้ำนมข้าวโพดสามสายพันธุ์. วารสารวิชาการและวิจัย มทร.พระนคร. 14(2) : 152-159.
วิโรจน์ เจษฎาลักษณ์, ณัฐริกา ศรีเกตุ, ปิยมาส ชูดี, และ สุภาวดี หงส์ทอง. (2564). ต้นแบบผลิตภัณฑ์ภาชนะสำหรับอาหารแห้งจากเปลือกข้าวโพด. วารสารวิชาการมหาวิทยาลัยราชภัฏเพชรบุรี. 11(2) : 11-21.
Abdul Raheem, A., Ding, L., He, Q., Mangi, F. H., Khand, Z. H., Sajid, M., Ryzhkov, A., & Yu, G. (2022). Effective pretreatment of corn straw biomass using hydrothermal carbonization for co-gasification with coal: Response surface methodology–Box Behnken design. Fuel, 324(Part B), 124544.
Adelawon, B. O., Latinwo, G. K., Eboibi, B. E., Agbede, O. O., & Agarry, S. E. (2021). Comparison of the slow, fast, and flash pyrolysis of recycled maize-cob biomass waste, Box-Behnken process optimization and characterization studies for the thermal fast pyrolysis production of bio-energy. Chemical Engineering Communications, 209(9), 1246–1276.
Ahmad, M., Rajapaksha, A. U., Lim, J. E., Zhang, M., Bolan, N., Mohan, D., ... & Ok, Y. S. (2014). Biochar as a sorbent for contaminant management in soil and water: A review. Chemosphere, 99, 19–33.
Al Arni, S. (2018). Comparison of slow and fast pyrolysis for converting biomass into fuel. Renewable Energy, 124, 197–201.
Jiao, Y., Chen, H. D., Han, H., & Chang, Y. (2022). Development and utilization of corn processing by-products: A review. Foods, 11(22), 3709–3727.
Lataf, A., Jozefczak, M., Vandecasteele, B., Viaene, J., Schreurs, S., Carleer, R., ... & Vandamme, D. (2022). The effect of pyrolysis temperature and feedstock on biochar agronomic properties. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 168, 105728.
Lehmann, J., Rillig, M. C., Thies, J., Masiello, C. A., Hockaday, W. C., & Crowley, D. (2016). Benefits of biochar, compost and biochar-compost for soil quality, maize yield and greenhouse gas emissions in a tropical agricultural soil. Science of The Total Environment, 543, 295–306.
Montgomery, D. C. (2017). Design and analysis of experiments (9th ed.). Wiley.
Nguyen, T. Q. N., Nguyen, P. H., Vo, M. T., & Le, V. V. M. (2024). Utilizing sweet corn “milk” residue to develop fiber-rich pasta: Effects of replacement ratio and transglutaminase treatment on pasta quality. Journal of Food Processing and Preservation, 2024(1), 5853459–5853467.
Nurhayati, I., Kurniawati, C. T., & Kholif, M. A. (2025). Sustainable bioplastics from sweet corn cob waste: Influence of zinc oxide and glycerol on mechanical properties and biodegradability. Indonesian Journal of Environmental Management and Sustainability, 9, 1–11.
Qambrani, N. A., Rahman, M. M., Won, S., Shim, S., & Ra, C. (2017). Biochar properties and eco-friendly applications for climate change mitigation, waste management, and wastewater treatment: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 79, 255–273.
University of Nebraska-Lincoln. (2018). Corn residue removal and CO2 emissions. CropWatch. Retrieved March 22, 2025, from https://cropwatch.unl.edu/2018/corn-residue-removal-and-co2-emissions/
Yadav, S. P. S., Bhandari, S., Bhatta, D., Poudel, A., Bhattarai, S., Yadav, P., ... & Shrestha, R. (2023). Biochar application: A sustainable approach to improve soil health. Journal of Agriculture and Food Research, 11, 100498.
