Original Title: Agricultural waste plastics conversion into high energy liquid hydrocarbon fuel by thermal degradation process
Source: doi.org/10.46882/FAFT/1255
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ការបំប្លែងសំណល់ប្លាស្ទិកកសិកម្មទៅជាឥន្ធនៈអ៊ីដ្រូកាបូនរាវដែលមានថាមពលខ្ពស់តាមរយៈដំណើរការបំបែកដោយកម្ដៅ

ចំណងជើងដើម៖ Agricultural waste plastics conversion into high energy liquid hydrocarbon fuel by thermal degradation process

អ្នកនិពន្ធ៖ Moinuddin Sarker (Natural State Research Inc.), Mohammad Mamunor Rashid (Natural State Research Inc.), Md Sadikur Rahman (Natural State Research Inc.)

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2020, Frontiers of Agriculture and Food Technology

វិស័យសិក្សា៖ Environmental Technology

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ឯកសារនេះដោះស្រាយបញ្ហានៃការកើនឡើងនូវបរិមាណសំណល់ប្លាស្ទិកក្នុងវិស័យកសិកម្ម (ដូចជាថង់ប៉ូលីអេទីឡែន) ដែលមិនងាយរលាយ និងបង្កផលប៉ះពាល់យ៉ាងធ្ងន់ធ្ងរដល់បរិស្ថាននៅពេលយកទៅចាក់ចោល ឬដុតបំផ្លាញ។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ ការស្រាវជ្រាវនេះអនុវត្តដំណើរការបំបែកដោយកម្ដៅ (Thermal degradation process) ដោយមិនប្រើប្រាស់កាតាលីករ ដើម្បីបំប្លែងសំណល់ប្លាស្ទិកទៅជាឥន្ធនៈរាវជំនួស។

ដំណើរការបំបែកដោយកម្ដៅ (Thermal Degradation) នៅសីតុណ្ហភាព ៣១៥ អង្សាសេ
ការវិភាគលក្ខណៈឥន្ធនៈដោយ (FTIR Spectroscopy)
ការវិភាគកាឡូរីម៉ែត្រស្កែនឌីផេរ៉ង់ស្យែល (DSC Analysis) ដើម្បីកំណត់ចំណុចរំពុះ
ការវិភាគធាតុផ្សំនៃសំណល់រឹងដោយប្រើ (Elemental Analyzer EA-2400)

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

ដំណើរការនេះអាចផលិតទិន្នផលឥន្ធនៈរាវចំនួន ៦០,៤៦% សំណល់រឹង ៣២,៥៦% និងឧស្ម័ន ៦,៩៨%។
ឥន្ធនៈដែលផលិតបានមានដង់ស៊ីតេ ០,៧៦ ក្រាម/មល ដែលមានលក្ខណៈសម្បត្តិឆេះប្រហាក់ប្រហែលនឹងសាំង និងមានចំណុចរំពុះចាប់ផ្តើមនៅ ៩៧,៩៧ អង្សាសេ។
តម្លៃនៃការផលិតក្នុងកម្រិតមន្ទីរពិសោធន៍គឺត្រឹមតែ ១,៤៦ ដុល្លារ ក្នុងមួយហ្គាឡុង ដែលបង្ហាញពីសក្តានុពលសេដ្ឋកិច្ចខ្ពស់សម្រាប់ការធ្វើពាណិជ្ជកម្ម និងកាត់បន្ថយការបំពុលបរិស្ថាន។

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method)	គុណសម្បត្តិ (Pros)	គុណវិបត្តិ (Cons)	លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
Thermal degradation (NSR process without catalyst) ការបំបែកដោយកម្ដៅ (ដំណើរការ NSR ដោយគ្មានកាតាលីករ)	អាចបំប្លែងសំណល់ប្លាស្ទិកកសិកម្មទៅជាឥន្ធនៈបានរហូតដល់ ៦០,៤៦% ក្នុងតម្លៃទាបត្រឹមតែ ១,៤៦ ដុល្លារក្នុងមួយហ្គាឡុង (កម្រិតមន្ទីរពិសោធន៍) និងមិនតម្រូវឱ្យប្រើប្រាស់កាតាលីករ។	បង្កើតសំណល់រឹងចំហេះ (៣២,៥៦%) និងឧស្ម័ន (៦,៩៨%) ដែលត្រូវការការគ្រប់គ្រងបន្ថែម ព្រមទាំងត្រូវការថាមពលអគ្គិសនីច្រើនសម្រាប់ការដុតកម្ដៅខ្ពស់។	ទិន្នផលឥន្ធនៈរាវ ៦០,៤៦%, ចំណាយប្រមាណ ១,៤៦ ដុល្លារ/ហ្គាឡុង
Landfill and Incineration ការចាក់សំរាមចោលនិងការដុតបំផ្លាញ (វិធីសាស្ត្រទូទៅបច្ចុប្បន្ន)	ងាយស្រួលអនុវត្ត និងមិនត្រូវការបច្ចេកវិទ្យាស្មុគស្មាញសម្រាប់ការចោលសំណល់ក្នុងរយៈពេលខ្លី។	បង្កការបំពុលបរិស្ថានយ៉ាងធ្ងន់ធ្ងរ បញ្ចេញឧស្ម័នផ្ទះកញ្ចក់ដែលមានគ្រោះថ្នាក់ (NOx, SOx, COx) និងបាត់បង់សក្តានុពលក្នុងការទាញយកថាមពលត្រលប់មកវិញ។	ការបំពុលបរិស្ថានខ្ពស់ និងគ្មានទិន្នផលថាមពលត្រលប់មកវិញ
Commercial Mineral Diesel / Sugar cane Bio-fuel ការប្រើប្រាស់ម៉ាស៊ូតធម្មតា / ឥន្ធនៈជីវៈពីអំពៅ (ជាគោលធៀបតម្លៃ)	ងាយស្រួលរកទិញបាននៅលើទីផ្សារ និងមានលក្ខណៈស្តង់ដារគុណភាពរួចជាស្រេចសម្រាប់ការប្រើប្រាស់ទូទៅ។	មានតម្លៃថ្លៃជាង (ម៉ាស៊ូតពាណិជ្ជកម្មមានតម្លៃប្រមាណ ២,៤៥ ដុល្លារ/ហ្គាឡុង, ឥន្ធនៈជីវៈមានតម្លៃ ១,៩ ដុល្លារ/ហ្គាឡុង) និងពឹងផ្អែកលើធនធានហ្វូស៊ីលដែលហួតហែង។	តម្លៃទីផ្សារ ២,៤៥ ដុល្លារ/ហ្គាឡុង (ម៉ាស៊ូត) និង ១,៩ ដុល្លារ/ហ្គាឡុង (ឥន្ធនៈជីវៈ)

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ដំណើរការនេះទាមទារបរិក្ខារមន្ទីរពិសោធន៍សម្រាប់ផ្តល់កម្ដៅខ្ពស់ និងប្រើប្រាស់ថាមពលអគ្គិសនីជាក់លាក់ ព្រមទាំងម៉ាស៊ីនវិភាគកម្រិតខ្ពស់ដើម្បីវាយតម្លៃគុណភាពឥន្ធនៈដែលផលិតបាន។

Hardware Equipment: បរិក្ខារដុតកម្ដៅ និងចម្រាញ់រួមមាន Glass Reactor, Condenser, Heating Mantle, និង Variac Meter ដើម្បីគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាព (ជាមធ្យម ៣១៥ អង្សាសេ)។
Energy / Electricity: សម្រាប់ការបំប្លែងកម្រិតមន្ទីរពិសោធន៍ (២ ម៉ោង ៣៦ នាទី) ចំណាយថាមពល ០,៣៤៦ kWh។ សម្រាប់ខ្នាតពាណិជ្ជកម្ម ១ តោន ត្រូវប្រើអគ្គិសនីប្រមាណ ៤០៣០,៣០ kWh។
Analytical Tools: ត្រូវការម៉ាស៊ីនវិភាគកម្រិតខ្ពស់ដូចជា FTIR Spectroscopy (វិភាគក្រុមមុខងារ), DSC (រកចំណុចរំពុះ), និង Elemental Analyzer EA-2400 (វិភាគសំណល់រឹង)។
Dataset / Raw Materials: សំណល់ប្លាស្ទិកកសិកម្មប្រភេទ HDPE និង LDPE (ឧទាហរណ៍៖ ថង់ដាំឪឡឹក ឬទំពាំងបាយជូរ) ដែលត្រូវលាងសម្អាត ហាលឱ្យស្ងួត និងកាត់ជាបំណែកតូចៗ។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះប្រមូលសំណល់ប្លាស្ទិកកសិកម្មពីកសិដ្ឋាននានាក្នុងរដ្ឋកាលីហ្វ័រញ៉ា សហរដ្ឋអាមេរិក សម្រាប់ការពិសោធន៍។ ទិន្នន័យនេះមានសារៈសំខាន់ និងអាចប្រៀបធៀបបានសម្រាប់ប្រទេសកម្ពុជា ដោយសារប្រភេទប្លាស្ទិកកសិកម្មភាគច្រើន (LDPE និង HDPE) គឺមានលក្ខណៈស្តង់ដារស្រដៀងគ្នា។ ទោះយ៉ាងណា កម្រិតនៃភាពកខ្វក់ដោយសារភក់ និងកម្ទេចកំទីសរីរាង្គផ្សេងៗក្នុងបរិបទកសិកម្មកម្ពុជា អាចទាមទារការចំណាយពេលច្រើនលើការលាងសម្អាតមុនពេលយកទៅចម្រាញ់។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

បច្ចេកវិទ្យានេះមានសក្តានុពលយ៉ាងខ្លាំងសម្រាប់ប្រទេសកម្ពុជាក្នុងការដោះស្រាយបញ្ហាសំណល់ប្លាស្ទិកកសិកម្មដែលកំពុងកើនឡើង និងបង្កើតប្រភពថាមពលជំនួសតម្លៃទាប។

តំបន់កសិកម្មខេត្តបាត់ដំបង និងកំពង់ចាម (Agricultural Hubs): កសិករក្នុងតំបន់ទាំងនេះប្រើប្រាស់ថង់ប្លាស្ទិកគ្របដី (Mulch films) និងថង់បណ្តុះកូនឈើយ៉ាងច្រើន ដែលក្រោយពេលប្រមូលផល ពួកវាអាចត្រូវបានប្រមូលមកកែច្នៃជាឥន្ធនៈសម្រាប់ប្រើប្រាស់ជាមួយម៉ាស៊ីនបូមទឹក ឬត្រាក់ទ័រខ្នាតតូចក្នុងសហគមន៍។
សហគ្រាសធុនតូច និងមធ្យមសម្រាប់ការគ្រប់គ្រងកាកសំណល់ (Waste Management SMEs): សហគ្រាសក្នុងស្រុកអាចវិនិយោគលើរោងចក្របំបែកដោយកម្ដៅខ្នាតតូច (Pilot Plant) ដើម្បីផលិតឥន្ធនៈជំនួសប្រេងម៉ាស៊ូត ដែលអាចមានតម្លៃថោកជាងទីផ្សារ និងកាត់បន្ថយការនាំចូលឥន្ធនៈហ្វូស៊ីល។
វិទ្យាស្ថានបច្ចេកវិទ្យាកម្ពុជា (ITC) ឬសាកលវិទ្យាល័យភូមិន្ទកសិកម្ម (RUA): ស្ថាប័នស្រាវជ្រាវអាចយកវិធីសាស្ត្រនេះមកសិក្សាបន្ត ដើម្បីស្វែងរកលទ្ធភាពប្រើប្រាស់កាតាលីករ (Catalysts) ដែលមានតម្លៃថោកក្នុងស្រុក ដើម្បីបង្កើនទិន្នផលឥន្ធនៈ និងកាត់បន្ថយថាមពលអគ្គិសនីដែលត្រូវប្រើ។

ការអនុវត្តបច្ចេកវិទ្យានេះមិនត្រឹមតែជួយកាត់បន្ថយការបំពុលបរិស្ថាន និងឧស្ម័នផ្ទះកញ្ចក់ពីវិស័យកសិកម្មកម្ពុជាប៉ុណ្ណោះទេ ថែមទាំងផ្តល់នូវសន្តិសុខថាមពលកម្រិតសហគមន៍ប្រកបដោយចីរភាពផងដែរ។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

រៀបចំបរិក្ខារមន្ទីរពិសោធន៍ខ្នាតតូច (Lab-scale Setup): និស្សិតគួរចាប់ផ្តើមដោយការដំឡើងប្រព័ន្ធ Thermal Degradation ងាយស្រួលនៅក្នុងទូ Fume Hood ដោយប្រើប្រាស់ Round Bottom Boiling Flask, Condenser សម្រាប់បង្រួញចំហាយទឹក និង Heating Mantle ដើម្បីសាកល្បងបំប្លែងប្លាស្ទិកកសិកម្មក្នុងស្រុក។
ប្រមូលនិងរៀបចំគំរូសំណល់ប្លាស្ទិក (Sample Preparation): ចុះប្រមូលថង់ប្លាស្ទិកកសិកម្មប្រភេទ HDPE និង LDPE ពីកសិដ្ឋានជាក់ស្តែង។ មុននឹងពិសោធន៍ ត្រូវអនុវត្តការលាងសម្អាតកម្ចាត់ដីនិងភាពកខ្វក់ ហាលឱ្យស្ងួត និងកាត់ឬកាត់ជាបំណែកតូចៗដោយដៃ ដើម្បីជួយសម្រួលដល់ដំណើរការរលាយ។
ធ្វើការពិសោធន៍និងគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាព (Experiment Execution): អនុវត្តការដុតកម្ដៅដោយចាប់ផ្តើមពីសីតុណ្ហភាព ៣១៥ អង្សាសេ សម្រាប់ការរំលាយលឿន រួចបញ្ចុះមកត្រឹម ២២៥ អង្សាសេ ពេលមានផ្សែង ដោយប្រើប្រាស់ឧបករណ៍ Variac Meter។ ត្រួតពិនិត្យដំណើរការនិងប្រមូលចំហាយដែលបំប្លែងជាឥន្ធនៈរាវតាមរយៈ Condenser។
គណនាទិន្នផលនិងវិភាគគុណភាពឥន្ធនៈ (Yield & Fuel Characterization): ថ្លឹងទម្ងន់ទិន្នផលឥន្ធនៈ សំណល់រឹង (Carbon residue) រួចគណនាជាភាគរយធៀបនឹងទម្ងន់ដើម។ បន្ទាប់មក ត្រូវសហការជាមួយមន្ទីរពិសោធន៍ជាតិដើម្បីប្រើប្រាស់ម៉ាស៊ីន FTIR Spectrometer ក្នុងការវិភាគក្រុមមុខងារអ៊ីដ្រូកាបូន និងប្រើយក DSC ដើម្បីកំណត់ចំណុចរំពុះ។
វិភាគសេដ្ឋកិច្ចនិងលទ្ធភាពពាណិជ្ជកម្ម (Economic Feasibility Analysis): ប្រើប្រាស់ឧបករណ៍កត់ត្រាការប្រើប្រាស់អគ្គិសនី (Electricity Logger) ក្នុងអំឡុងពេលពិសោធន៍ ដើម្បីគណនាការចំណាយលើថាមពល kWh សរុប។ ប្រៀបធៀបតម្លៃផលិតកម្មក្នុងមួយហ្គាឡុង ឬមួយលីត្រ ទៅនឹងតម្លៃប្រេងម៉ាស៊ូតនៅលើទីផ្សារកម្ពុជាបច្ចុប្បន្ន ដើម្បីវាយតម្លៃសក្តានុពលសេដ្ឋកិច្ច។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស	ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation)	និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Thermal degradation (ការបំបែកដោយកម្ដៅ)	ដំណើរការប្រើប្រាស់កម្ដៅខ្ពស់ដើម្បីបំបែកម៉ូលេគុលធំៗ (ប៉ូលីមែរ) នៃផ្លាស្ទិក ទៅជាម៉ូលេគុលតូចៗ (អ៊ីដ្រូកាបូនរាវ ឬឧស្ម័ន) ដោយមិនពឹងផ្អែកលើអុកស៊ីសែន ឬកាតាលីករ។	ដូចជាការយកដុំទឹកកកធំមួយទៅដុតកម្ដៅរហូតវារលាយក្លាយជាទឹក ហើយបន្ទាប់មកហួតជាចំហាយ ប៉ុន្តែនៅទីនេះគឺការបំបែកដុំផ្លាស្ទិកឱ្យទៅជាប្រេងឥន្ធនៈ។
Polyethylene (ប៉ូលីអេទីឡែន)	ជាប្រភេទផ្លាស្ទិកទូទៅបំផុតដែលផ្សំឡើងពីខ្សែច្រវាក់វែងៗនៃម៉ូលេគុលអេទីឡែន (Ethylene) ដែលកសិករនិយមប្រើប្រាស់ជាថង់ ឬផ្ទាំងក្រណាត់សម្រាប់គ្របដីការពារដំណាំ។ វារួមមានប្រភេទដង់ស៊ីតេទាប (LDPE) និងដង់ស៊ីតេខ្ពស់ (HDPE)។	ដូចជាខ្សែច្រវាក់ដ៏វែងមួយដែលផ្សំឡើងពីកងតូចៗជាប់គ្នា ដែលគេយកមកចាក់ពុម្ពធ្វើជាថង់ស្បោង ឬថង់ខ្មៅសម្រាប់ដាំកូនឈើ។
Fourier transforms infra-red spectroscopy (ការវិភាគវិសាលគមអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដ Fourier transform)	បច្ចេកទេសវិភាគដែលប្រើប្រាស់ពន្លឺអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដដើម្បីកំណត់ប្រភេទក្រុមមុខងារ (Functional groups) ឬសមាសធាតុគីមីដែលមាននៅក្នុងឥន្ធនៈរាវដែលផលិតបាន ដោយវាស់ស្ទង់ការស្រូបយកពន្លឺនៃម៉ូលេគុល។	ដូចជាការថតកាំរស្មីអ៊ិច (X-ray) ឬស្កែនក្រវាត់ម្រាមដៃ ដើម្បីដឹងច្បាស់ថាប្រេងដែលចម្រាញ់បានមានផ្ទុកសារធាតុគីមីអ្វីខ្លះនៅខាងក្នុង។
Differential scanning calorimeter (កាឡូរីម៉ែត្រស្កែនឌីផេរ៉ង់ស្យែល)	ឧបករណ៍ដែលប្រើសម្រាប់វាស់ស្ទង់បរិមាណកម្ដៅដែលបញ្ចេញ ឬស្រូបយកដោយវត្ថុធាតុសំណាកណាមួយ នៅពេលសីតុណ្ហភាពប្រែប្រួល ដែលក្នុងន័យនេះវាត្រូវបានប្រើប្រាស់ដើម្បីស្វែងរកចំណុចរំពុះ (Boiling point) របស់ឥន្ធនៈរាវ។	ដូចជាទែម៉ូម៉ែត្រដ៏ឆ្លាតវៃមួយដែលអាចប្រាប់យើងបានយ៉ាងច្បាស់ថា តើប្រេងនេះនឹងចាប់ផ្តើមពុះនិងក្លាយជាចំហាយនៅសីតុណ្ហភាពប៉ុន្មានអង្សាសេ។
Condensation process (ដំណើរការកកជាវត្ថុរាវ)	ដំណើរការរូបវិទ្យាដែលប្រែក្លាយចំហាយឧស្ម័ន ដែលហួតចេញពីការដុតផ្លាស្ទិក ទៅជាវត្ថុរាវវិញ តាមរយៈការបញ្ចុះសីតុណ្ហភាព (ការធ្វើឱ្យត្រជាក់) នៅក្នុងបំពង់ត្រជាក់។	ដូចជាពេលយើងដាំទឹកពុះ ហើយចំហាយទឹកហោះទៅប៉ះគម្របឆ្នាំងដែលត្រជាក់ រួចក៏កកិតក្លាយជាដំណក់ទឹកតក់ៗធ្លាក់មកវិញ។
Elemental analyzer (ឧបករណ៍វិភាគធាតុគីមី)	ឧបករណ៍សម្រាប់វិភាគរកសមាសភាពភាគរយនៃធាតុគីមីនីមួយៗ (ដូចជា កាបូន អ៊ីដ្រូសែន អាសូត និងស្ពាន់ធ័រ) នៅក្នុងសំណល់រឹង ឬកម្ទេចផេះដែលនៅសល់ពីការដុតផ្លាស្ទិក។	ដូចជាម៉ាស៊ីនបំបែកគ្រឿងផ្សំម្ហូប ដែលប្រាប់យើងថាមានសាច់ប៉ុន្មានភាគរយ បន្លែប៉ុន្មានភាគរយ និងអំបិលប៉ុន្មានភាគរយនៅក្នុងកាកសំណល់ដែលនៅសល់។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖