การพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดกรดของแข็งจากขยะยางล้อสำหรับการสังเคราะห์เชื้อเพลิงและสารเคมีชีวภาพ

ยางล้อเป็นพอลิเมอร์ในกลุ่มของเทอร์โมเซ็ตที่มีความยืดหยุ่นถูกเชื่อมขวางเป็นโครงสร้างตาข่าย 3 มิติผ่านกระบวนการ vulcanization การเติบโตของอุตสาหกรรมยานยนต์ส่งผลให้ความต้องการใช้ล้อยางเพิ่มสูงขึ้น ส่งผลให้มีปริมาณขยะล้อยางเพิ่มขึ้นทุกปีซึ่งเป็นปัญหาต่อสิ่งแวดล้อม การใช้ประโยชน์จากขยะล้อยางจึงเป็นแนวทางหนึ่งในการลดปัญหาสิ่งแวดล้อม ตามนโยบาย Bio-Circular-Green-Economy (BCG) เช่น การแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์อื่น การนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงในอุตสาหกรรมบางประเภท และการนำไปเผา pyrolysis ย่อยสลายทางความร้อนเพื่อให้ได้เป็นเชื้อเพลิง อย่างไรก็ตามการนำขยะยางล้อมาผสมกับวัสดุอื่น ๆ และขึ้นรูปเป็นผลิตภัณฑ์ใหม่อาจทำให้สมบัติทางกายภาพของผลิตภัณฑ์ลดลง การใช้ยางล้อเป็นเชื้อเพลิงก่อให้เกิดก๊าซพิษซึ่งส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

    จากปัญหาข้างต้น จึงได้มีแนวคิดการพัฒนาการนำกลับมาใช้ใหม่ขงขยะยางล้อเช่น การเปลี่ยนยางล้อเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดกรดของแข็ง และตัวดูดซับ ในกระบวนการสังเคราะห์ต้องดำเนินการเผาขยะยางล้อให้กลายเป็นคาร์บอนด้วยวิธี pyrolysis ที่อุณหภูมิสูง (400-700 ^oC) จากนั้นจึงพัฒนาเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา หรือตัวดูดซับต่อไป จะเห็นได้ว่ากระบวนการดังกล่าวต้องใช้พลังงานสูงในการเปลี่ยนยางล้อให้กลายเป็นคาร์บอนก่อน ทำให้ต้นทุนการผลิตมีสูง และขั้นตอนซับซ้อน

    งานวิจัยนี้จึงได้ศึกษาวิธีการสังเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดกรดของแข็งโดยใช้วิธีการไม่ซับซ้อน และใช้พลังงานต่ำ ด้วยการเติมหมู่ฟังก์ชัน Sulfonate บนยางล้อด้วยปฏิกิริยา sulfonation งานวิจัยนี้ต้องการศึกษา degree of sulfonation ที่มีผลต่อปริมาณความเป็นกรด และหมู่ฟังก์ชัน sulfonate บนยางล้อต่อสมบัติทางกายภาพ และเคมี ในการใช้งานเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดกรดของแข็ง ปฏิกิริยา esterification ของ levulinic acid และเมทานอล ถูกเลือกเพื่อศึกษาประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาดังกล่าว เนื่องจากปฏิกิริยา esterification ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดกรดของแข็ง (Amberlyst) และถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในงานทางด้านเชื้อเพลิงชีวภาพ และสารชีวเคมี ดังนั้นงานวิจัยนี้จะทำการศึกษาประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิรยาที่สังเคราะห์ได้เทียบกับตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดกรดของแข็งที่ใช้ในอุตสาหกรรม (Amberlyst) นอกจากนี้ยังศึกษาความคงตัวของตัวเร่งปฏิกิริยาในการนำกลับมาใช้ซ้ำของตัวเร่งปฏิกิริยาดังกล่าว

          งานวิจัยนี้มีเป้าหมายที่จะผลิตตัวเร่งปฏิกิริยาจากขยะยางล้อโดยใช่วิธีไม่ซับซ้อน ใช้พลังงานต่ำ มีประสิทธิภาพเทียบเท่าหรือดีกว่าตัวเร่งปฏิกิริยา Amberlyst ที่ถูกใช้ในอุตสาหกรรม และสามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้โดยประสิทธิภาพไม่ลดลง เพื่อเป็นการเพิ่มมูลค่าจากขยะล้อยางสู่ตัวเร่งปฏิกิริยาในอุตสาหกรรมเคมี