Optimal Conversion of Food Packaging Waste to Liquid Fuel via Nonthermal Plasma Treatment: A Model-Centric Approach
งานวิจัยนี้มุ่งประเมินประสิทธิภาพของการประยุกต์ใช้แนวทางเชิงหลายปัจจัย เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการเปลี่ยนของเสียจากบรรจุภัณฑ์อาหารที่เป็นของแข็งให้กลายเป็นไฮโดรคาร์บอนเหลว ด้วยเทคโนโลยี พลาสมาแบบไม่ใช้ความร้อน (Nonthermal Plasma: NTP) โดยใช้แนวทางแบบผสมผสาน (Hybrid Approach) ระหว่าง แบบจำลองมิติศูนย์ (0-D Model) และ แบบจำลองการตอบสนองพื้นผิว (Response Surface Model: RSM)
ผลการศึกษาพบว่า กลยุทธ์ดังกล่าวช่วยเพิ่มความแม่นยำในการทำนายของแบบจำลองได้อย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากสามารถอธิบายพฤติกรรมทางอิเล็กโทรเคมีได้อย่างถูกต้อง พร้อมทั้งสามารถแก้ระบบสมการเพื่อระบุความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรและสภาวะที่เหมาะสมที่สุด (Optimization Dynamics) รวมถึงสามารถกำหนดเงื่อนไขการทดลองเพื่ออธิบายความสัมพันธ์เชิงปริมาณของตัวแปรที่มีผลต่อกระบวนการย่อยสลายพลาสติกบรรจุภัณฑ์อาหารและการผลิตเชื้อเพลิงเหลว
ผลการจำลองและค่าการทดลองจริงมีความสอดคล้องกัน โดยพบว่าตัวแปรทางไฟฟ้าของระบบ NTP มีผลอย่างมีนัยสำคัญต่อผลผลิตการแปลงของเสียพลาสติกเป็นไฮโดรคาร์บอนเหลว (Yconv%) โดยตัวแปรหลักที่มีอิทธิพล ได้แก่
อัตราการจ่ายพลังงาน (𝑥₁)
ช่วงเวลาการคายประจุ (𝑥₂)
ความถี่ของการจ่ายพลังงาน (𝑥₃)
ความเข้มของพลังงาน (𝑥₄)
เมื่อทำการปรับค่าพารามิเตอร์ให้เหมาะสม พบว่าผลผลิตการแปลงสูงสุด (Yconv%) อยู่ที่ประมาณ 86% ทั้งนี้ กรอบแนวคิดที่พัฒนาขึ้นสามารถนำไปต่อยอดเทคโนโลยี Plasma Synergistic Pyrolysis เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพสูงสุดในการเปลี่ยนของเสียพลาสติกบรรจุภัณฑ์ให้เป็นน้ำมันที่มีองค์ประกอบของสารอโรเมติกสูงได้อย่างมีประสิทธิภาพ
นอกจากนี้ ยังได้นำแบบจำลองที่พัฒนาขึ้นไปใช้ในการปรับปรุงกระบวนการจากระดับห้องปฏิบัติการสู่ระดับอุตสาหกรรม ซึ่งให้ประสิทธิภาพการแปลงสูงกว่า 95% โดยน้ำมันที่สกัดได้มีค่าความร้อน (Calorific Value) เท่ากับ 43,570.5 J/g แสดงให้เห็นว่าเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนที่ผลิตได้มีคุณสมบัติใกล้เคียงกับน้ำมันดีเซลเชิงพาณิชย์
Reference: https://doi.org/10.3390/polym16212990
#PlasmaTechnology #NonthermalPlasma #WasteToFuel #PlasmaPyrolysis #CircularEconomy #SustainableEnergy #CleanTechnology #PlasmaResearch #GreenInnovation #EnergyTransition

