นักวิจัยประสบความสำเร็จในการเปลี่ยนลิกนิน อันเป็นสารเคมีองค์ประกอบที่มักกลายเป็นของเหลือทิ้งจากกระบวนการอุตสาหกรรมให้กลายเป็นสารเคมีทำละลายน้ำมันเชื้อเพลิงอากาศยาน

ลิกนินที่ว่านี้คือพอลิเมอร์ที่เป็นส่วนประกอบสำคัญของผนังเซลล์ส่วนลำต้นของพืช ถือเป็นพอลิเมอร์ที่พบได้มากที่สุดตามธรรมชาติเป็นอันดับ 2 รองจากเซลลูโลส ซึ่งโดยทั่วไปแล้วมันมักเป็นของเหลือทิ้งที่ถูกมองข้ามการใช้ประโยชน์จากกระบวนการทางอุตสาหกรรม ส่วนใหญ่ถูกใช้เผาเป็นเชื้อเพลิงเท่านั้น ทั้งกระบวนการผลิตเยื่อกระดาษที่มีการต้มเนื้อไม้เพื่อเอาเส้นใยไปใช้เป็นเยื่อกระดาษ รวมทั้งอุตสาหกรรมการแปรรูปไม้ประเภทอื่นๆ และการทำเชื้อเพลิงไบโอแมส

องค์ประกอบทางเคมีที่สำคัญของลิกนินนั้นประกอบไปด้วยโครงสร้างโมเลกุลไฮโดรคาร์บอน ซึ่งแม้จะใกล้เคียงกับสารสารอะโรเมติกส์ที่เป็นองค์ประกอบสำคัญของเชื้อเพลิงอากาศยานแต่ก็มีความแตกต่างในระดับโมเลกุลที่ไม่สามารถนำเอาลิกนินไปใช้เป็นเชื้อเพลิงได้โดยตรง ซึ่งกล่าวโดยผิวเผินแล้วข้อสำคัญประการหนึ่งคือการมีอยู่ของอะตอมของออกซิเจนในโครงสร้างโมเลกุลของลิกนิน อย่างไรก็ตามจากการเห็นถึงความใกล้เคียงของโครงสร้างโมเลกุลนี้เองจึงเกิดเป็นที่มาของงานวิจัยนี้

สารอะโรเมติกส์ที่ว่านี้คือสารไฮโดรคาร์บอนที่มีโครงสร้างโมเลกุลรูปวงแหวนประกอบด้วยไฮโดรเจนและคาร์บอน เป็นองค์ประกอบพื้นฐานที่สำคัญในทางอุตสาหกรรมหลากหลายประเภท และหนึ่งในนั้นคือการใช้เป็นส่วนผสมของน้ำมันเชื้อเพลิงสำหรับพาหนะสารพัดอย่างรวมทั้งอากาศยาน

งานวิจัยนี้มีทีมวิจัยจาก 3 แห่งร่วมกันพัฒนางานอันได้แก่ห้องปฏิบัติการ National Renewable Energy Laboratory (NREL) ของกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกา, ทีมวิจัยจาก MIT และทีมวิจัยจาก Washington State University คิดค้นหาทางพัฒนาเชื้อเพลิงสำหรับอากาศยานที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น ตามแนวทางการพัฒนาอุตสาหกรรมอย่างยั่งยืน สาระสำคัญของงานวิจัยนี้คือการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างโมเลกุลของน้ำมันสกัดลิกนินที่ได้จากกระบวนการทางอุตสาหกรรมให้เปลี่ยนแปลงมาเป็นสารอะโรเมติกส์เกรดที่ใช้สำหรับผสมเป็นเชื้อเพลิงอากาศยานโดยการเอาออกซิเจนออกไปจากลิกนิน

ขวดแก้วบรรจุองค์ประกอบที่ได้จากต้นป็อปลาร์ ซ้าย: เชื้อเพลิงไบโอแมส, กลาง: น้ำมัน lignin, ขวา: เชื้อเพลิงอากาศยานที่ได้จากการแปรสภาพ lignin

ทีมวิจัยใช้ลิกนินที่ได้จากต้นป๊อปลาร์มาทำการดึงเอาออกซิเจนออกโดยใช้โมลิบดินัมคาร์ไบด์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ทำให้สามารถลดปริมาณองค์ประกอบออกซิเจนจากเดิมที่มีอยู่ในน้ำมันลิกนิน 27%-34% เหลือเพียงราว 1% ได้เป็นของเหลวอะโรเมติกส์ที่สามารถนำไปผสมเป็นน้ำมันเชื้อเพลิงสำหรับอากาศยานได้

ภาพอธิบายกระบวนการแปลง lignin ให้เป็นสารอะโรเมติกส์เกรดสำหรับใช้เป็นเชื้อเพลิงอากาศยานโดยสังเขป

งานวิจัยนี้เป็นการพิสูจน์ความเป็นไปได้ในการทำเชื้อเพลิงไบโอสำหรับอากาศยานซึ่งไม่เพียงแต่จะเป็นการสร้างความก้าวหน้าแก่อุตสากรรมการบิน แต่ยังเป็นการสร้างโอกาสเพิ่มมูลค่าให้กับลิกนินซึ่งเป็นองค์ประกอบเหลือทิ้งจากอุตสาหกรรมแปรรูปไม้ด้วยอีกทางหนึ่ง

ผู้ที่สนใจสามารถอ่านรายละเอียดงานวิจัยเปลี่ยน lignin ให้เป็นเชื้อเพลิงเครื่องบินได้ที่นี่

ที่มา – Tech Xplore