Original Title: Process simulation and economic feasibility of biodiesel production from acid oil, a by-product of glycerol acidulation
Source: doi.org/10.34044/j.anres.2023.57.1.16
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ការក្លែងធ្វើដំណើរការ និងលទ្ធភាពផ្នែកសេដ្ឋកិច្ចនៃការផលិតជីវម៉ាស៊ូតពីប្រេងអាស៊ីត ដែលជាអនុផលនៃការធ្វើអាស៊ីតកម្មគ្លីសេរ៉ុល

ចំណងជើងដើម៖ Process simulation and economic feasibility of biodiesel production from acid oil, a by-product of glycerol acidulation

អ្នកនិពន្ធ៖ Ni Ni Myint (Kasetsart University), Anusith Thanapimmetha (Kasetsart University), Maythee Saisriyoot (Kasetsart University), Nutchapon Chiarasumran (Kasetsart University), Thongchai Rohitatisha Srinophakun (Kasetsart University), Misri Gozan (University of Indonesia), Penjit Srinophakun (Kasetsart University)

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2023, Agriculture and Natural Resources

វិស័យសិក្សា៖ Chemical Engineering

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ការសិក្សានេះផ្តោតលើការវាយតម្លៃលទ្ធភាពផ្នែកសេដ្ឋកិច្ច និងបច្ចេកទេសសម្រាប់ការផលិតជីវម៉ាស៊ូត ដោយប្រើប្រាស់ប្រេងអាស៊ីត (Acid oil) ដែលជាវត្ថុធាតុដើមមានតម្លៃថោក និងជាអនុផលទទួលបានពីដំណើរការធ្វើអាស៊ីតកម្មគ្លីសេរ៉ុល (Glycerol acidulation)។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ អ្នកស្រាវជ្រាវបានធ្វើពិសោធន៍ដើម្បីកំណត់លក្ខខណ្ឌប្រសើរបំផុត រួចប្រើប្រាស់កម្មវិធីកុំព្យូទ័រសម្រាប់ការក្លែងធ្វើដំណើរការផលិត និងធ្វើការវិភាគប៉ាន់ស្មានការចំណាយសេដ្ឋកិច្ច។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
Transesterification (Base Catalyst)
ប្រតិកម្មត្រង់អេស្ទែរនីយកម្ម (កាតាលីករជាបាស)
ជាវិធីសាស្ត្រស្តង់ដារដែលប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយក្នុងការផលិតខ្នាតពាណិជ្ជកម្ម និងមានល្បឿនប្រតិកម្មលឿន។ មិនស័ក្តិសមសម្រាប់វត្ថុធាតុដើមដែលមានអាស៊ីតខ្លាញ់សេរី (FFA) ខ្ពស់ទេ ព្រោះវាអាចបណ្តាលឱ្យមានប្រតិកម្មសាប៊ូកម្ម (Saponification)។ មិនត្រូវបានជ្រើសរើសសម្រាប់ការសិក្សានេះ ដោយសារប្រេងអាស៊ីតមានកម្រិត FFA រហូតដល់ ៣៣,៦៣%។
Esterification (Acid Catalyst) + Process Simulation
ប្រតិកម្មអេស្ទែរនីយកម្ម (កាតាលីករជាអាស៊ីត) និងការក្លែងធ្វើដំណើរការ
មានប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ក្នុងការបំប្លែងវត្ថុធាតុដើមដែលមាន FFA ខ្ពស់ (ដូចជាប្រេងអាស៊ីត) ទៅជាជីវម៉ាស៊ូតដោយជោគជ័យ និងមិនបង្កើតជាសាប៊ូ។ ទាមទារពេលវេលាប្រតិកម្មយូរជាង និងបរិមាណកាតាលីករ ឬមេតាណុលច្រើនជាង ដើម្បីធានាបាននូវការបំប្លែងពេញលេញ។ ផលិតបាន FAME ៩៦,៨% និងសល់ FFA ត្រឹមតែ ០,៣២% ព្រមទាំងផ្តល់អត្រាចំណេញ (IRR) ៥៦% តាមរយៈការវាយតម្លៃផ្នែកសេដ្ឋកិច្ច។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ការសិក្សានេះទាមទារការប្រើប្រាស់កម្មវិធីកុំព្យូទ័រឯកទេសសម្រាប់ការក្លែងធ្វើម៉ូដែលរោងចក្រ និងការវិភាគសេដ្ឋកិច្ច ព្រមទាំងឧបករណ៍មន្ទីរពិសោធន៍ទំនើបសម្រាប់វិភាគសមាសភាពគីមី។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះត្រូវបានធ្វើឡើងដោយផ្អែកលើទិន្នន័យជាក់ស្តែងនៅក្នុងប្រទេសថៃ ដូចជាប្រាក់ឈ្នួលពលកម្ម តម្លៃដីក្នុងខេត្តអយុធ្យា អត្រាពន្ធសាជីវកម្ម និងតម្លៃវត្ថុធាតុដើមក្នុងឆ្នាំ ២០២២។ សម្រាប់ប្រទេសកម្ពុជា ការទាញយកម៉ូដែលនេះមកប្រើប្រាស់ដោយផ្ទាល់អាចនឹងមានគម្លាតផ្នែកសេដ្ឋកិច្ច។ ម្យ៉ាងវិញទៀត លទ្ធភាពនៃការផ្គត់ផ្គង់ប្រេងអាស៊ីត (Acid oil) ក្នុងស្រុកអាចនៅមានកម្រិត ដែលទាមទារឱ្យមានការសិក្សាបន្ថែមលើបរិមាណវត្ថុធាតុដើមជាក់ស្តែងនៅក្នុងប្រទេស។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

បច្ចេកទេសនៃការផលិតជីវម៉ាស៊ូតពីប្រេងសំណល់តម្លៃថោកនេះ មានសក្តានុពលខ្ពស់ក្នុងការយកមកអភិវឌ្ឍជាថាមពលកកើតឡើងវិញ និងកាត់បន្ថយការនាំចូលប្រេងឥន្ធនៈនៅកម្ពុជា។

ជារួម ម៉ូដែលស្រាវជ្រាវនេះគឺជាមូលដ្ឋានគ្រឹះដ៏ល្អមួយ ដែលអ្នកបច្ចេកទេស និងអ្នកស្រាវជ្រាវកម្ពុជាអាចយកទៅកែសម្រួលបញ្ចូលទិន្នន័យទីផ្សារក្នុងស្រុក ដើម្បីទាក់ទាញការវិនិយោគលើរោងចក្រថាមពលជីវម៉ាស៊ូតខ្នាតតូចនិងមធ្យម។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. សិក្សានិងអនុវត្តកម្មវិធីក្លែងធ្វើ (Process Simulation): ចាប់ផ្តើមរៀនប្រើប្រាស់កម្មវិធី ASPEN Plus ឬជម្រើសឥតគិតថ្លៃដូចជា DWSIM ដើម្បីអនុវត្តការគណនាតុល្យភាពម៉ាស (Mass balance) និងរៀបចំ Flowsheet នៃប្រតិកម្មគីមីឱ្យបានស្ទាត់ជំនាញ។
  2. ប្រមូលទិន្នន័យសេដ្ឋកិច្ចក្នុងស្រុកកម្ពុជា: ស្រាវជ្រាវនិងធ្វើបច្ចុប្បន្នភាពតម្លៃធាតុចូលនានា ដូចជា តម្លៃអគ្គិសនី (EDC) ប្រាក់ខែវិស្វករ តម្លៃដីនៅតំបន់សេដ្ឋកិច្ចពិសេស និងតម្លៃសារធាតុគីមី ដើម្បីយកមកជំនួសទិន្នន័យប្រទេសថៃ ក្នុងការវិភាគ Techno-Economic Analysis
  3. សាកល្បងជាមួយវត្ថុធាតុដើមជំនួស (Alternative Feedstocks): ចាប់ផ្តើមប្រមូលប្រេងឆាសំណល់ ឬសំណល់ខ្លាញ់សត្វពីទីផ្សារក្នុងស្រុក រួចយកមកធ្វើតេស្តស្វែងរកភាគរយនៃអាស៊ីតខ្លាញ់សេរី (FFA) ដើម្បីវាយតម្លៃភាពសក្តិសមជាវត្ថុធាតុដើមជំនួសប្រេងអាស៊ីតសម្រាប់ការផលិតនៅកម្ពុជា។
  4. ធ្វើការពិសោធន៍ខ្នាតតូច (Bench-scale Optimization): ប្រើប្រាស់កម្មវិធី Minitab នៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍ ដើម្បីរៀបចំគម្រោងពិសោធន៍ (Design of Experiments) ដោយធ្វើការផ្លាស់ប្តូរពេលវេលា សីតុណ្ហភាព និងកម្រិតកាតាលីករ ដើម្បីស្វែងរកលក្ខខណ្ឌដ៏ល្អបំផុតមុននឹងឈានទៅដល់ការផលិតខ្នាតធំ។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Acidulation (ការធ្វើអាស៊ីតកម្ម) គឺជាដំណើរការបន្សុទ្ធគ្លីសេរ៉ុលកខ្វក់ (Crude glycerol) ដែលជាកាកសំណល់ពីរោងចក្រ ដោយការបន្ថែមអាស៊ីតស៊ុលហ្វួរិច ដើម្បីបំបែកវាជាបីស្រទាប់គឺ៖ ប្រេងអាស៊ីត (នៅខាងលើ) គ្លីសេរ៉ុលសុទ្ធ (នៅកណ្តាល) និងអំបិល (នៅខាងក្រោម)។ ដូចជាការច្របាច់ទឹកក្រូចឆ្មារចូលក្នុងទឹកដោះគោ ដើម្បីបំបែកកាកប្រូតេអ៊ីនខាប់ៗ និងទឹកថ្លាៗចេញពីគ្នា។
Esterification (ប្រតិកម្មអេស្ទែរនីយកម្ម) គឺជាប្រតិកម្មគីមីរវាងអាស៊ីតសរីរាង្គ (ដូចជាអាស៊ីតខ្លាញ់សេរីដែលមានក្នុងប្រេងចាស់ៗ) និងអាល់កុល (ដូចជាមេតាណុល) ដោយមានកាតាលីករជាអាស៊ីត ដើម្បីបង្កើតជាអេស្ទែរ (ជីវម៉ាស៊ូត) និងទឹក។ វាជាវិធីដ៏ល្អបំផុតសម្រាប់កែច្នៃប្រេងដែលមានកម្រិតអាស៊ីតខ្ពស់។ ដូចជាការយកគ្រឿងផ្សំជូរ (អាស៊ីត) និងស្រា (អាល់កុល) មកចម្អិនបញ្ចូលគ្នាក្រោមជំនួយពីកម្តៅ ដើម្បីបង្កើតបានជារសជាតិថ្មីមួយទៀត (ជីវម៉ាស៊ូត)។
Saponification (ប្រតិកម្មសាប៊ូកម្ម) គឺជាប្រតិកម្មដែលមិនចង់បាន និងកើតឡើងនៅពេលអាស៊ីតខ្លាញ់សេរី (FFA) នៅក្នុងប្រេង ជួបជាមួយកាតាលីករប្រភេទបាស។ វាធ្វើឱ្យប្រេងបំប្លែងខ្លួនទៅជាសាប៊ូ ជាជាងក្លាយជាជីវម៉ាស៊ូត ដែលធ្វើឱ្យខាតបង់ផលិតផល និងស្ទះម៉ាស៊ីន។ ដូចជាការចម្អិនម្ហូបខុសបច្ចេកទេស ដែលធ្វើឱ្យទឹកស៊ុបក្លាយជាខាប់ស្អិត និងមិនអាចញ៉ាំបាន។
Free fatty acid (អាស៊ីតខ្លាញ់សេរី) គឺជាម៉ូលេគុលខ្លាញ់ដែលមិនបានចងភ្ជាប់គ្នាជាទម្រង់ទ្រីគ្លីសេរីដ ហើយភាគច្រើនមាននៅក្នុងប្រេងចាស់ៗ ឬប្រេងកាកសំណល់។ កម្រិត FFA កាន់តែខ្ពស់ ទាមទារឱ្យមានបច្ចេកទេសកែច្នៃ (Esterification) កាន់តែស្មុគស្មាញមុននឹងអាចផលិតជីវម៉ាស៊ូតបាន។ ដូចជាដុំឥដ្ឋដែលនៅរាយប៉ាយមិនទាន់រៀបជាជញ្ជាំង ដែលងាយនឹងមានប្រតិកម្មរញ៉េរញ៉ៃជាមួយវត្ថុផ្សេងៗនៅជុំវិញវា។
Process simulation (ការក្លែងធ្វើដំណើរការ) គឺជាការប្រើប្រាស់កម្មវិធីកុំព្យូទ័រឯកទេស (ដូចជា ASPEN Plus) ដើម្បីបង្កើតម៉ូដែលរោងចក្រ គណនាតុល្យភាពម៉ាស ចំណាយថាមពល និងប៉ាន់ស្មានទិន្នផលមុននឹងសម្រេចចិត្តសាងសង់រោងចក្រពិតប្រាកដ។ ដូចជាការលេងហ្គេមសាងសង់ទីក្រុង (SimCity) ដើម្បីសាកល្បងមើលរចនាសម្ព័ន្ធ និងចំណូលចំណាយ មុននឹងយកលុយទៅសាងសង់ទីក្រុងមែនទែន។
Internal rate of return (អត្រាចំណេញខាងក្នុង) ជារង្វាស់ហិរញ្ញវត្ថុដែលបង្ហាញពីអត្រាភាគរយនៃប្រាក់ចំណេញប្រចាំឆ្នាំ ដែលរំពឹងថានឹងទទួលបានពីគម្រោងវិនិយោគណាមួយ (រំលោះដើមស្មើទុន)។ បើកម្រិតភាគរយនេះកាន់តែខ្ពស់ គម្រោងនោះកាន់តែមានភាពទាក់ទាញសម្រាប់ការវិនិយោគ។ ដូចជាការយកលុយទៅដាក់បញ្ញើនៅធនាគារ ហើយយើងដឹងមុនថាក្នុងមួយឆ្នាំៗធនាគារនោះនឹងផ្តល់ការប្រាក់ប៉ុន្មានភាគរយឱ្យយើងវិញដោយសុវត្ថិភាព។
Fatty acid methyl ester (មេទីលអេស្ទែរនៃអាស៊ីតខ្លាញ់) គឺជាឈ្មោះគីមីបច្ចេកទេសពិតប្រាកដនៃ "ជីវម៉ាស៊ូត" ដែលបានមកពីការបំប្លែងម៉ូលេគុលខ្លាញ់ដោយប្រើប្រាស់មេតាណុល។ ភាគរយ FAME កាន់តែខ្ពស់ (លើសពី ៩៦,៥%) មានន័យថាជីវម៉ាស៊ូតនោះកាន់តែមានគុណភាពស្តង់ដារ និងចំហេះល្អ។ ដូចជាទឹកស្អាតសុទ្ធដែលឆ្លងកាត់ការចម្រោះរួចរាល់ អាចយកទៅញ៉ាំ ឬប្រើប្រាស់ក្នុងម៉ាស៊ីនបានដោយមិនមានបញ្ហាកកស្ទះ។
Net present value (តម្លៃបច្ចុប្បន្នសុទ្ធ) គឺជាការគណនាសរុបនៃចរន្តសាច់ប្រាក់សុទ្ធដែលនឹងហូរចូលនិងហូរចេញក្នុងគម្រោងណាមួយពេញមួយជីវិតគម្រោង ដោយបូកទូទាត់អតិផរណា និងបំប្លែងតម្លៃលុយនាពេលអនាគតមកជាតម្លៃលុយនៅពេលបច្ចុប្បន្ន។ បើ NPV ជាលេខវិជ្ជមាន នោះគម្រោងមានផលចំណេញ។ ដូចជាការគិតលេខមុនដកក្រោយថា ការទិញគោមួយក្បាលមកចិញ្ចឹមយករយៈពេល ១០ឆ្នាំទៅមុខ អាចឱ្យយើងចំណេញលុយសរុបប៉ុន្មានរៀល បើប្រៀបធៀបនឹងការកាន់លុយនោះនៅនឹងដៃនាពេលបច្ចុប្បន្ន។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖