การผลิตเชื้อเพลิงขยะ /

โครงการศึกษาความเป็นไปได้เชิงเทคนิคในการผลิตเชื้อเพลิงขยะ (RDF) ให้ได้มาตรฐาน สำหรับใช้เป็นพลังงานทดแทนในโรงงานอุตสาหกรรม

        การพัฒนาการส่งเสริมรูปแบบการนำเชื้อเพลิงขยะไปสู่ภาคอุตสาหกรรม อย่างเป็นรูปธรรม โดยศึกษาคุณภาพของขยะมูลฝอยเพื่อนำมาพัฒนาเป็นเชื้อเพลิง RDF ในพื้นที่ศึกษา 7 แหล่ง คือ 1) ขยะมูลฝอยจากการบำบัดขยะโดยวิธีทางกลและชีวภาพ (MBT) แบบ composting pile ของ เทศบาลนครพิษณุโลก 2) ขยะมูลฝอยจากการบำบัดขยะโดยวิธีทางกลและชีวภาพ (MBT) แบบ composting plant ของ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี 3) ขยะมูลฝอยจากหลุมฝังกลบมูลฝอยเทศบาลเมืองลพบุรี 4) ระบบกำจัดมูลฝอยเทศบาลเมืองทุ่งสง 5) ขยะมูลฝอยที่เหลือทิ้งจากการคัดแยกจากระบบกำจัดขยะมูลฝอยด้วยระบบหมักไร้อากาศ เทศบาลเมืองนครราชสีมา 6) โรงงานคัดแยกขยะมูลฝอย เทศบาลเมืองท่าโขลง (บ.รักษ์บ้านเรา จก.) 7) โรงผลิตปุ๋ยอินทรีย์และพลังงาน เทศบาลนครระยอง
        การพัฒนาด้านเทคนิคและเทคโนโลยีระบบผลิตเชื้อเพลิงขยะให้ได้มาตรฐาน โดยใช้หลักการทางกล ซึ่งระบบประกอบด้วย 4 หน่วยปฏิบัติการหลัก คือ 1) การร่อนคัดแยกดินด้วยเครื่องร่อนแบบตะแกรงหมุน 2) การสะบัดดินและย่อยหยาบขั้นต้น 3) การคัดแยกขนาดด้วยลม (ได้เชื้อเพลิงขยะประเภท 3, RDF-3 ) และ 4, RDF-4) การผลิตเชื้อเพลิงขยะประเภทที่ 4, RDF-4 และ 5, RDF-5ด้วยเครื่องจักรแบบต่างๆ โดยได้เชื้อเพลิงขยะที่มีค่าความร้อนสูงกว่า 4,500 Kcal/kg เป็นไปตามข้อกำหนดและเกณฑ์มาตรฐานเชื้อเพลิงขยะประเภทที่ 3 (RDF-3) ตามเกณฑ์ของ บริษัท SCIeco Services Co.,Ltd และ บริษัท Geocycle จำกัด

โครงการศึกษาต้นแบบการบริหารจัดการเชื้อเพลิง RDF สำหรับใช้ในการผลิตน้ำมันจากขยะพลาสติก
        การพัฒนาการแปรรูปขยะเป็นน้ำมันตั้งแต่ ต้นน้ำ กลางน้ำ ปลายน้ำ ให้สมดุลและครบวงจร โดยสรุปสาระสำคัญของโครงการคือ จัดทำรูปแบบการบริหารจัดการ ศึกษาการแปรรูปเชื้อเพลิงขยะพลาสติกในทางเทคนิคให้ได้มาตรฐานสำหรับกระบวนการไพโรไลซิส ศึกษากระบวนการผลิตน้ำมันจากขยะ พัฒนาสร้างต้นแบบระบบกลั่นขนาดเล็ก และการปรับปรุงคุณภาพน้ำมันจากขยะพลาสติกได้มาตรฐาน เทียบเท่าน้ำมันเชิงพาณิชย์จากโรงกลั่นมาตรฐาน  

 

กระบวนการผลิต RDF
1) การคัดแยกด้วยแรงงานคน
        ขยะประเภท เครื่องใช้ภายในบ้าน เฟอร์นิเจอร์ และขยะอันตรายบางชนิดที่ผสมกันมาสามารถทำได้เบื้องต้นโดยอาศัยแรงงานคนก่อนที่จะส่งต่อให้เครื่องจักร ทำให้สามารถแยกขยะที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ เช่น กระดาษ แก้ว/พลาสติก ภาชนะ กระป๋องอลูมิเนียม ช่วงของการคัดแยกโดยอาศัยแรงงานคนแสดงดังตาราง 

ตารางที่อัตราการและประสิทธิภาพการคัดแยกโดยใช้แรงงานคน

วัสดุ อัตราการคัดแยก (kg/ชั่วโมง/คน) ประสิทธิภาพการคัดแยก(%)
 กระดาษหนังสือพิมพ์ 700-4,500 60-95
 ลังกระดา 700-4,500 60-95
 ภาชนะที่เป็นแก้ว 400-800 70-95
 ภาชนะที่เป็นพลาสติก 140-280 80-95
 กระป๋องอลูมิเนียม 45-55 80-95

ที่มา :UNEP (2005)

2) การลดขนาด (Size Reduction)
        คำว่า การลดขนาด (Size Reduction) ในการจัดการขยะแข็ง มีความหมายคล้ายกับ Shredding และ Grinding แต่คำว่า Shreddingโดยทั่วไปจะหมายถึงการลดขนาดของขยะผสม ในขณะที่Grinding จะหมายถึงการลดขนาดของวัสดุประเภทแก้ว การลดขนาดเป็นกระบวนการที่สำคัญอันหนึ่งในกระบวนการทางกลเนื่องจากมันจะทำให้ขยะมีขนาดสม่ำเสมอ ในบางครั้งอาจต้องมีการลดขนาดถึง 2-3 ครั้งเพื่อให้ได้ขนาดที่ต้องการสำหรับทำ RDF เครื่อง Shredder สามารถแบ่งออกเป็นหลายชนิดดังนี้
        - Hammer mills มีอยู่ 2 แบบด้วยกันคือ แบบแนวนอนและแบบแนวตั้ง เครื่อง Hammer mills แบบแนวนอนเป็นที่นิยมสำหรับขยะผสม โดยที่ส่วนประกอบหลักจะประกอบไปด้วย ตัวหมุน (Rotor) ตัวใบมีด (Hammer) ตะแกรง (Grate) กรอบหุ้ม (Frame) และ ล้อช่วยแรง (Fly Wheel) หลักการทำงานก็คือ ใบมีดจะตีขยะจนกระทั่งได้ขนาดเล็กกว่าตะแกรง
        - Shear Shredder เครื่องลดขนาดชนิดนี้จะมีแรงบิดสูงและรอบต่ำ เครื่องจะประกอบไปด้วยเพลาที่ติดใบมีดวางในแนวนอน 2 เพลาซึ่งหมุนในทิศทางตรงกันข้าม เนื่องจากเครื่องมีแรงบิดที่สูงและมีการกระทำเป็นแรงเฉือน เครื่องจักรชนิดนี้จึงนิยมใช้ในการลดขนาดของวัสดุที่เฉือนยาก เช่น ยางรถยนต์ อลูมิเนียม และ พลาสติก
การใช้พลังงานเป็นตัวแปรที่สำคัญที่ใช้ในการออกแบบอุปกรณ์ลดขนาด จากการศึกษาของ Diaz and Savage (2006) แสดงให้เป็นว่า พลังงานที่ใช้ในการลดขนาดขึ้นอยู่กับขนาดที่ต้องการ ยิ่งต้องการขนาดขยะเล็กเท่าไร ก็ต้องใช้พลังงานเพิ่มขึ้นเท่านั้น

  

ความต้องการพลังงานจำเพาะของการลดขนาดของเสียจากชุมชน ที่มา : Diaz and Savage, 2006 

3) การร่อน (Screening)
        วัตถุประสงค์ของการร่อนก็เพื่อที่จะทำการคัดแยกขนาด การร่อนนี้จะแบ่งวัตถุดิบออกเป็นอย่างน้อย 2 ส่วน คือส่วนที่อยู่บนตะแกรงและส่วนที่ผ่านตะแกรง การร่อนสามารถแบ่งออกเป็นหลายประเภทดังนี้

        Trommel Screen เครื่องร่อนแบบนี้จะมีลักษณะเป็น โรตารี่และมีตะแกรงล้อมรอบ ตัวตะแกรงอาจจะเป็นลวดถักหรือแผ่นเจาะรู เครื่องนี้อาจจะใช้สำหรับผสมขยะชุมชนก่อนที่จะส่งต่อไปเครื่องลดขนาด หรือที่เรียกว่า Pre-trommeling เป็นเครื่องที่ได้รับการยอมรับว่ามีประสิทธิภาพและประสิทธิผลในการทำงานสูง
        Disc Screen เครื่องร่อนแบบนี้เหมาะสำหรับใช้แยกส่วนที่เป็นอนินทรีย์ออกจาก RDF จากกระดาษหรือจากของเสียที่เป็นไม้ เครื่องแบบนี้จะประกอบด้วยเพลาที่ติดแผ่น Disc หลาย ๆ แผ่นซึ่งมีช่องว่างเท่ากัน เพลานี้จะวางตัวในแนวนอน ขยะที่มีขนาดเล็กกว่าช่องว่างนี้จะหล่นลงสู่ด้านล่าง เพลาทุกอันจะหมุนในแนวเดียวกันทำให้วัตถุดิบเคลื่อนที่จากด้านหนึ่งไปสู่อีกด้านหนึ่ง


4) การคัดแยกโดยใช้อากาศ (Air Separation)
        การคัดแยกโดยใช้อากาศจะอาศัยคุณลักษณะด้านอากาศพลศาสตร์ของของเสีย โดยที่คุณลักษณะเหล่านี้จะขึ้นอยู่กับ ขนาด รูปร่าง และ ความหนาแน่น กระบวนการแยกจะจะอาศัยความสัมพันธ์ระหว่าง การเคลื่อนที่ของอากาศ ขยะที่ผ่านการย่อย และ แรงโน้มถ่วง ส่วนของขยะที่ลอยอยู่ในอากาศจะเรียกว่า ส่วนเบา (Light Fraction) ขณะที่ขยะที่ตกลงสู่ด้านล่างเรียกว่า ส่วนหนัก (Heavy Fraction) ในการคัดแยกของขยะชุมชน วัสดุที่เป็นกระดาษและพลาสติก จะเป็นส่วนที่เบา ส่วนโลหะและแก้วจะเป็นส่วนที่หนัก เครื่องคัดแยก


5) การแยกโดยใช้แม่เหล็ก (Magnetic Separation)
        เครื่องแยกโดยใช้แม่เหล็กจะแยกวัสดุที่เป็นเหล็กออกจากขยะชุมชน โดยลักษณะของเครื่องจะแบ่งออกเป็น 3 ส่วนใหญ่ ๆ ได้แก่ Magnetic Head Pulley, drum และ Magnetic Belt ในเรื่องของความสามารถในการคัดแยก เหล็กที่สามารถคัดแยกได้ต่อน้ำหนักทั้งหมดของโลหะในขยะชุมชนจะอยู่ที่ประมาณ 80% สำหรับการคัดแยกหนึ่งครั้ง ถ้าต้องการจะแยกให้ได้มากขึ้นจะต้องผ่านเครื่องคัดแยกอีก เปอร์เซ็นต์การแยกสามารถเพิ่มขึ้นถึง 85-90% เมื่อใช้เครื่องคัดแยกนี้หลังเครื่องคัดแยกโดยใช้อากาศ ที่เป็นเช่นนี้เพราะเศษกระดาษและเศษพลาสติกที่เป็นตัวขัดขวางการคัดแยกถูกกำจัดออกไปแล้ว

6) การอบแห้งและทำให้แน่น
        การอบและการทำให้แน่นนี้จะใช้เพื่อวัตถุประสงค์จำเพาะเช่น การผลิต RDF และเป็นการลดปริมาตรก่อนที่จะนำไปกำจัดโดยวิธีการฝังกลบ วัตถุประสงค์ของการอบแห้งก็เพื่อที่จะปรับปรุงคุณภาพของ RDF การทำให้แน่นจะกระทำเมื่อต้องการผลิต densified-RDF ซึ่งสามารถทำได้โดย การอัดแท่ง (Briquetting) การอัดเม็ด (Pelletizing) และการทำให้อยู่ในรูปลูกเต๋า (Cube Formation)  

 

การใช้ประโยชน์ RDF ไปใช้งานและการควบคุมผลกระทบสิ่งแวดล้อม
1. การใช้ประโยชน์จาก RDF
         สามารถใช้ได้ทั้งเพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้าและความร้อน โดยที่อาจจะมีการใช้ RDF เป็นเชื้อเพลิงภายในสถานที่ผลิต RDF หรือมีการขนส่งในกรณีที่ตั้งของโรงงานไม่ได้อยู่ในที่ที่ต้องการใช้ประโยชน์ ทางเลือกอีกทางหนึ่งก็คือ นำไปใช้เผาร่วมกับถ่านหิน เพื่อลดปริมาณการใช้ถ่านหินลง วิธีการใช้ประโยชน์จากเชื้อเพลิงขยะในรูปของพลังงานมีดังต่อไปนี้

  • ใช้ในสถานที่แปรรูปขยะเป็นเชื้อเพลิงขยะ (on-site) โดยร่วมกับอุปกรณ์ที่ใช้เปลี่ยนเป็นพลังงาน เช่น เตาเผาแบบตะกรับ หรือ เตาเผาแบบฟลูอิดไดซ์เบด หรือ gasification หรือ pyrolysis
  • ใช้ในสถานที่อื่นที่ต้องมีการขนส่ง (off-site) โดยมีอุปกรณ์ที่ใช้เปลี่ยนเป็นพลังงาน เช่น เตาเผาแบบตะกรับ หรือ เตาเผาแบบฟลูอิดไดซเบิด หรือ gasification หรือ pyrolysis
  • เผาไหม้ร่วมกับเชื้อเพลิงอื่น เซ่น ถ่านหินหรือชีวมวล 
  • เผาไหม้ในเตาผลิตปูนซีเมนต์
  • ใช้ร่วมกับถ่านหินหรือชีวมวลในกระบวนการ gasification

2. การควบคุมผลกระทบสิ่งแวดล้อม
        เนื่องจาก RDF ถูกพิจารณาให้เป็นเชื้อเพลิงเพื่อใช้ในการเผาไหม้ ดังนั้นผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่เกิดจากการใช้งาน RDF จึงเกิดขึ้นเนื่องจากกระบวนการเผาไหม้ ทั้งนี้อาจเกิดขึ้นทั้งผลกระทบต่อมลพิษอากาศ มลพิษน้ำเสีย และมลพิษจากขี้เถ้า อย่างไรก็ตาม การวิเคราะห์ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่เกิดจากการใช้งาน RDF จะต้องพิจารณาเป็นกรณีเฉพาะไป เพราะมีปัจจัยที่ต้องนำมาพิจารณาหลากหลายประการ เช่น คุณภาพของ RDF องค์ประกอบทางกายภาพและเคมีของ RDF เทคโนโลยีที่ใช้ในการเผาไหม้และการควบคุมมลพิษ สัดส่วนของการใช้ RDF ในการเผาไหม้ (เผาไหม้โดยตรง หรือเผาไหม้ร่วมกับเชื้อเพลิงอื่น) เป็นต้น