Original Title: Simulation and experimental study of biocoal production via dry torrefaction of palm empty fruit bunch
Source: doi.org/10.34044/j.anres.2025.59.1.01
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ការសិក្សាពិសោធន៍ និងការក្លែងធ្វើអំពីការផលិតធ្យូងជីវៈតាមរយៈការដុតរំងាស់កម្ដៅស្ងួតនៃធ្លាយដូងប្រេងទទេ

ចំណងជើងដើម៖ Simulation and experimental study of biocoal production via dry torrefaction of palm empty fruit bunch

អ្នកនិពន្ធ៖ Thanasit Punkumsing (Kasetsart University), Wasawat Kraithong (National Nanotechnology Center), Sanchai Kuboon (National Nanotechnology Center), Chayut Sungsook (Kasetsart University), Thongchai Rohitatisha Srinophakun (Kasetsart University)

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2025 Agriculture and Natural Resources

វិស័យសិក្សា៖ Renewable Energy Engineering

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ការសិក្សានេះផ្តោតលើការស្វែងរកលក្ខខណ្ឌប្រសើរបំផុត និងការវិភាគបច្ចេកទេស-សេដ្ឋកិច្ចសម្រាប់ការផលិតធ្យូងជីវៈ (Biocoal) ពីសំណល់កសិកម្មគឺធ្លាយដូងប្រេងទទេ (PEFB)។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ អ្នកស្រាវជ្រាវបានធ្វើការពិសោធន៍ក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍ រួមផ្សំជាមួយនឹងការប្រើប្រាស់កម្មវិធីកុំព្យូទ័រដើម្បីក្លែងធ្វើ និងរចនាដំណើរការផលិត។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
Experimental Dry Torrefaction
ការពិសោធន៍ការដុតរំងាស់កម្ដៅស្ងួត
ផ្តល់ទិន្នន័យជាក់ស្តែងនិងត្រឹមត្រូវអំពីលក្ខណៈរូបនិងគីមីនៃធ្យូងជីវៈ ព្រមទាំងអាចផ្ទៀងផ្ទាត់សីតុណ្ហភាពដែលស័ក្តិសមបំផុត។ ចំណាយពេលយូរ ត្រូវការធនធាននិងឧបករណ៍ច្រើនសម្រាប់ធ្វើតេស្តក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍ និងមានការលំបាកក្នុងការពង្រីកទំហំផលិតកម្មដោយផ្ទាល់។ រកឃើញលក្ខខណ្ឌប្រសើរបំផុតនៅសីតុណ្ហភាព ៣០០°C រយៈពេល ៣០នាទី ដែលផ្តល់ទិន្នផលធ្យូងជីវៈ ៥៦,១៣%។
Aspen Plus Process Simulation & Economic Evaluation
ការក្លែងធ្វើដំណើរការនិងវាយតម្លៃសេដ្ឋកិច្ចតាមរយៈកម្មវិធី Aspen Plus
មានភាពងាយស្រួលនិងចំណាយតិចក្នុងការសិក្សាពីទំហំផលិតកម្មខ្នាតធំ ព្រមទាំងអាចប៉ាន់ស្មានការចំណាយដើមទុន (CAPEX) និងប្រតិបត្តិការ (OPEX) បានលឿន។ ទាមទារការបញ្ចូលទិន្នន័យជាក់ស្តែងពីការពិសោធន៍ជាមុនសិន ទើបអាចធានាបាននូវភាពត្រឹមត្រូវនៃម៉ូដែលដែលបានក្លែងធ្វើ។ ប៉ាន់ស្មានការផលិតធ្យូងជីវៈបាន ២១.៦៣១,៧០ គីឡូក្រាម/ម៉ោង ដោយត្រូវការទុនវិនិយោគសរុប ២០,៣៨លានដុល្លារអាមេរិក សម្រាប់វដ្តជីវិតគម្រោង ២០ឆ្នាំ។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ការសិក្សានេះទាមទារការប្រើប្រាស់ទាំងបរិក្ខារមន្ទីរពិសោធន៍កម្រិតខ្ពស់សម្រាប់ការវិភាគរូបវន្ត និងកម្មវិធីកុំព្យូទ័រជំនាញសម្រាប់ការក្លែងធ្វើ និងការរចនាដំណើរការរោងចក្រ។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះប្រើប្រាស់សំណល់ធ្លាយដូងប្រេងទទេ (PEFB) ដែលប្រមូលបានពីចម្ការដូងប្រេងនៅក្នុងប្រទេសថៃ។ ថ្វីត្បិតតែលក្ខខណ្ឌអាកាសធាតុមានភាពប្រហាក់ប្រហែលនឹងប្រទេសកម្ពុជា ប៉ុន្តែគុណភាពដី និងការប្រើប្រាស់ជីរវាងប្រទេសទាំងពីរអាចធ្វើឱ្យសមាសធាតុគីមីនៃសំណល់កសិកម្មមានការប្រែប្រួល។ ហេតុនេះ ការអនុវត្តជាក់ស្តែងនៅកម្ពុជាគួរតែមានការធ្វើតេស្តសំណល់ជីវៈក្នុងស្រុកជាមុនសិន។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

បច្ចេកវិទ្យានៃការផលិតធ្យូងជីវៈនេះមានសក្តានុពលខ្ពស់សម្រាប់ការអភិវឌ្ឍថាមពលកកើតឡើងវិញ និងការកាត់បន្ថយការបញ្ចេញឧស្ម័នកាបូនិកនៅកម្ពុជា ដោយបំប្លែងកាកសំណល់ទៅជាប្រភពថាមពល។

ជារួម បច្ចេកវិទ្យានេះមិនត្រឹមតែជួយដោះស្រាយបញ្ហាសំណល់កសិកម្មប៉ុណ្ណោះទេ ថែមទាំងផ្តល់នូវជម្រើសថាមពលស្អាតដែលអាចពង្រឹងសន្តិសុខថាមពលក្នុងស្រុកប្រកបដោយចីរភាព និងផ្តល់ផលចំណេញដល់សេដ្ឋកិច្ចជាតិ។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. សិក្សាមូលដ្ឋានគ្រឹះនៃទែរម៉ូឌីណាមិក (Thermodynamics): និស្សិតត្រូវស្វែងយល់ពីគោលការណ៍ផ្ទេរកម្ដៅ និងប្រតិកម្មគីមីនៃការបំប្លែងជីវម៉ាស ដោយសិក្សាលើឯកសារស្រាវជ្រាវពាក់ព័ន្ធនឹងដំណើរការរំងាស់កម្ដៅ (Torrefaction) និងអានសៀវភៅមូលដ្ឋានវិស្វកម្មគីមី។
  2. ធ្វើការសាកល្បងពិសោធន៍ខ្នាតតូច (Lab-scale Experiment): ចាប់ផ្តើមប្រមូលសំណល់កសិកម្មក្នុងស្រុក (ដូចជា ធ្លាយដូងប្រេង ស្នូលពោត ឬកាកសំណល់ដំឡូងមី) មកធ្វើតេស្តដុតរំងាស់ ដោយប្រើប្រាស់ឧបករណ៍ Muffle Furnace និងការវិភាគដោយម៉ាស៊ីន Thermogravimetric Analysis (TGA) ដើម្បីស្វែងរកសីតុណ្ហភាពដែលប្រសើរបំផុត។
  3. រៀនប្រើប្រាស់កម្មវិធីក្លែងធ្វើដំណើរការ (Process Simulation Software): និស្សិតត្រូវហ្វឹកហាត់ប្រើប្រាស់កម្មវិធី Aspen Plus ដើម្បីបង្កើតម៉ូដែលក្លែងធ្វើដំណើរការរោងចក្រខ្នាតធំ និងយកទិន្នន័យដែលបានពីការពិសោធន៍ខាងលើមកផ្ទៀងផ្ទាត់ (Validate) ជាមួយប្រព័ន្ធដំណើរការ។
  4. ធ្វើការវាយតម្លៃផ្នែកបច្ចេកទេសនិងសេដ្ឋកិច្ច (Techno-Economic Analysis): ប្រើប្រាស់ឧបករណ៍ដូចជា Aspen Process Economic Analyzer (APEA)Microsoft Excel ដើម្បីគណនាការចំណាយវិនិយោគសរុប (CAPEX), ការចំណាយប្រតិបត្តិការ (OPEX) និងប្រាក់ចំណេញ (NPV) សម្រាប់វាយតម្លៃលទ្ធភាពនៃការធ្វើអាជីវកម្ម។
  5. រៀបចំសំណើគម្រោងស្វែងរកការគាំទ្រ (Project Proposal & Pitching): សរសេរសំណើគម្រោងបច្ចេកទេសដោយរួមបញ្ចូលទិន្នន័យពិសោធន៍ និងការវិភាគសេដ្ឋកិច្ច ដើម្បីស្វែងរកមូលនិធិស្រាវជ្រាវ ឬការគាំទ្រពីស្ថាប័នពាក់ព័ន្ធ ដូចជាក្រសួងបរិស្ថាន ក្រសួងរ៉ែនិងថាមពល ឬដៃគូវិនិយោគឯកជនក្នុងវិស័យថាមពលបៃតង។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Torrefaction (ការដុតរំងាស់កម្ដៅស្ងួត) ដំណើរការកម្ដៅកម្រិតស្រាល (ពី ២០០ ទៅ ៣០០អង្សាសេ) ក្នុងលក្ខខណ្ឌដែលគ្មានអុកស៊ីសែន ដើម្បីបំប្លែងជីវម៉ាស (ដូចជាកាកសំណល់កសិកម្ម) ទៅជាធ្យូងជីវៈដែលមានគុណភាពខ្ពស់ មិនងាយស្រូបសំណើម និងមានថាមពលកម្ដៅខ្លាំងជាងមុន។ ដូចជាការលីងគ្រាប់កាហ្វេក្នុងកម្រិតកម្ដៅមួយល្មម ដើម្បីឱ្យវាស្ងួតល្អ ស្រាល និងងាយឆេះជាងមុន ដោយមិនឱ្យវាខ្លោចក្លាយជាផេះឡើយ។
Lignocellulosic biomass (ជីវម៉ាសលីញ៉ូសែលុយឡូស) សម្ភារៈរុក្ខជាតិស្ងួតដែលផ្សំឡើងពីសមាសធាតុធំៗបីគឺ សែលុយឡូស (Cellulose) ហេមីសែលុយឡូស (Hemicellulose) និងលីញីន (Lignin) ដែលជារចនាសម្ព័ន្ធដ៏រឹងមាំរបស់កោសិការុក្ខជាតិ អាចប្រើប្រាស់ជាវត្ថុធាតុដើមសម្រាប់ផលិតថាមពលកកើតឡើងវិញ។ ដូចជាគ្រោងឆ្អឹងរបស់រុក្ខជាតិដែលធ្វើឱ្យដើមឈើឬធ្លាយដូងប្រេងមានសភាពរឹងមាំ ដែលយើងអាចយកវាមកដុតដើម្បីទាញយកថាមពលបាន។
Thermogravimetric analysis / TGA (ការវិភាគកម្ដៅធៀបនឹងទម្ងន់) បច្ចេកទេសក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍ដែលវាស់ស្ទង់ការផ្លាស់ប្តូរម៉ាស (ទម្ងន់) នៃវត្ថុធាតុណាមួយ នៅពេលដែលគេដំឡើងសីតុណ្ហភាពបន្តិចម្តងៗ ដើម្បីសិក្សាពីការបាត់បង់សំណើម និងការរំលាយសមាសធាតុគីមីដោយសារកម្ដៅ។ ដូចជាការដាក់វត្ថុមួយលើជញ្ជីង ហើយដុតកម្ដៅវា ដើម្បីមើលថាតើទម្ងន់របស់វាស្រាលជាងមុនប៉ុន្មាននៅពេលវាចាប់ផ្តើមខ្លោចនិងហួតជាឧស្ម័ន។
Devolatilization (ការបញ្ចេញសារធាតុងាយហួត) ដំណាក់កាលមួយក្នុងដំណើរការដុត ឬរំងាស់ ដែលសមាសធាតុសរីរាង្គនៅក្នុងជីវម៉ាសចាប់ផ្តើមបំបែកខ្លួន និងភាយចេញជាទម្រង់ឧស្ម័ន ឬចំហាយ (ដូចជាទឹក ឧស្ម័នកាបូនិក និងប្រេងសរីរាង្គ) នៅពេលត្រូវកម្ដៅខ្ពស់។ ដូចជាពេលយើងដុតអុស ហើយឃើញមានផ្សែងឬចំហាយទឹកហុយចេញពីឈើនោះ មុនពេលដែលអុសនោះប្រែជាធ្យូង។
Calorific value (តម្លៃកាឡូរីកម្ដៅ) បរិមាណថាមពលសរុបដែលបញ្ចេញមកក្រៅក្នុងទម្រង់ជាកម្ដៅ នៅពេលដែលបរិមាណជាក់លាក់នៃឥន្ធនៈណាមួយ (ឧទាហរណ៍៖ ធ្យូងជីវៈ ១គីឡូក្រាម) ត្រូវបានដុតឆេះទាំងស្រុង។ វាជារង្វាស់កំណត់គុណភាពរបស់ឥន្ធនៈ។ ជារង្វាស់ប្រាប់យើងថា តើធ្យូងមួយដុំអាចផ្តល់កម្ដៅបានក្តៅ និងយូរប៉ុណ្ណាសម្រាប់ដាំស្ល ឬបញ្ឆេះម៉ាស៊ីនក្នុងរោងចក្រ។
Process simulation (ការក្លែងធ្វើដំណើរការរោងចក្រ) ការប្រើប្រាស់កម្មវិធីកុំព្យូទ័រឯកទេស (ដូចជា Aspen Plus) ដើម្បីបង្កើតម៉ូដែលគណិតវិទ្យានៃរោងចក្រផលិតកម្ម ដើម្បីសិក្សាពីលំហូរនៃវត្ថុធាតុ ការប្រើប្រាស់ថាមពល និងប្រតិកម្មគីមី មុននឹងសម្រេចចិត្តសាងសង់រោងចក្រពិតប្រាកដ។ ដូចជាការលេងហ្គេមសាងសង់រោងចក្រ ដើម្បីសាកល្បងមើលថាតើការតភ្ជាប់ម៉ាស៊ីនផ្សេងៗអាចដំណើរការបានល្អ និងចំណេញលុយឬអត់ មុននឹងចាយលុយពិតទៅសាងសង់វា។
CAPEX / OPEX (ចំណាយមូលធន និង ចំណាយប្រតិបត្តិការ) CAPEX (Capital Expenditure) គឺជាប្រាក់ទុនវិនិយោគដំបូងសម្រាប់ទិញដី សង់រោងចក្រ និងទិញគ្រឿងបំពាក់។ ចំណែក OPEX (Operating Expenses) គឺជាការចំណាយប្រចាំថ្ងៃឬប្រចាំឆ្នាំទៅលើការទិញវត្ថុធាតុដើម ប្រាក់ខែបុគ្គលិក ការថែទាំ និងថ្លៃអគ្គិសនី។ CAPEX ដូចជាលុយដុំដែលយើងទិញឡានថ្មីមួយគ្រឿង ចំណែក OPEX ដូចជាលុយដែលយើងត្រូវចាយប្រចាំខែដើម្បីចាក់សាំង និងផ្លាស់ប្តូរប្រេងម៉ាស៊ីន។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖