ผู้จัดทำ (提供商)

โรงเรียนดรุณาราชบุรี
1.นายบัญญพนต์ แสงนาค                 ม.6/4 เลขที่ 1
2.นายศักดินนท์ เกศเกื้อวิริยะนนท์     ม.6/4 เลขที่ 6
3.นายกิฎิกร ไตรปิฏก                         ม.6/4 เลขที่ 18
4.นายกิตติพงศ์ ยังกิจการ                  ม.6/4 เลขที่ 21
5.น.ส.นฤมล สุขสำราญ                     ม.6/4 เลขที่ 42

ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ (待收到预期的效益)

พวกเราคาดหวังว่าโครงงานชิ้นนี้จะมีประโยชน์คือจะทำให้คุณภาพชีวิตของทุกคนดีขึ้นด้วยดังที่จะกล่าวไปนี้

1.มีราคาถูกกว่าน้ำมันแบบดั้งเดิมหรือแบบ fossil นั่นเอง

2.ทำให้วงจร Carbon  Cycle เกิดความสมดุล เพราะจะช่วยชะลอสภาวะโลกร้อน

3.ไม่รบกวนพื้นที่ทำการเกษตรอื่นๆ เช่น ข้าว ผลไม้เกษตรต่างๆ

4.สามารถเป็นแหล่งที่อยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิตต่างๆในทะเลได้

5.สามารถทำการผลิตได้อย่างต่อเนื่องเพราะสาหร่ายเป็นพืชที่โตเร็วใช้เนื้อที่ในการเจริญเติมโตได้อย่างมีประสิทธิภาพ

แนวคิด และความสำคัญ (概念和重要性)

เนื่องจากพลังงานfossil ทำให้เกิดผลมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม และมีโอกาสจะหมดในเร็ววันนี้ ณ ปัจจุบัน ราคาน้ำมันก็พุ่งสูง ทำให้คนบางส่วนที่มีฐานะทางสภาพเศรษฐกิจต่ำ ไม่สามารถเข้าถึงพลังงานดังกล่าวได้ และทุกวันนี้ได้เกิดภาวะโลกร้อน ทำให้สภาพอากาศเกิดการเปลี่ยนแปลงและมีผลกระทบต่อชีวิตมนุษย์อย่างมาก ดังนั้นกลุ่มกระผมจึงคิดว่าพลังงานเชื้อเพลิงสาหร่ายจะมีข้อดีต่อโลกของเราดังที่จะกล่าวไปนี้คือ สาหร่ายเป็นพลังงานทดแทนน้ำมันเชื้อเพลิงแบบดั้งเดิมซึ่งมีราคาสูงและทำให้ carbon cycle บนผิวโลกมีความสมดุลชะลอการเกิดภาวะโลกร้อน อีกทั้ง การใช้สาหร่ายเป็นวัตถุดิบ มีศักยภาพสูงในการนำมาผลิตพลังงานเมื่อเทียบกับชีวมวลอื่นๆเนื่องจาก สาหร่ายมีต้นทุนการผลิตต่ำกว่ามากและหาได้ง่าย อีกทั้ง ยังเจริญเติบโตไวและมีความยืดหยุ่นในการผลิตสูงกว่าทั้งในทางเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อม

วัตถุประสงค์ (目标目标)

1.ต้องการที่จะเผยแพร่ความรู้เรื่องพลังงานเชื้อเพลิง

2.เพื่อที่จะเผยแพร่ความรู้พลังงานทดแทนนี้ ให้แก่สาธารณชนได้ทราบถึงในขณะนี้มีความพยายามที่จะหาพลังงานทดแทนรูปแบบใหม่ที่มีความสะอาดและยังมีราคาที่ถูกมาก

3.เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม

4.เป็นพลังงานสำรอง ที่มีราคาถูก

5.ไม่ก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม เพราะเป็นพลังงานสะอาด

เชื้อเพลิงสาหร่าย (Algae fuel) (藻类燃料)

ผลิตนํ้ามันจากสาหร่ายทางเลือกในอนาคต พลังงานทางเลือกเพื่อใช้ทดแทนนํ้ามันได้ถูกพัฒนาอย่างต่อเนื่อง รวมถึงพลังงานจากพืช ในปัจจุบันการผลิตพลังงานจากพืช มักจะพบปัญหาการขัดแย้งด้านวัตถุดิบ เนื่องจากพืชที่ใช้สกัดเป็นนํ้ามันเชื้อเพลิง เช่น ข้าวโพด และ ปาล์มนํ้ามัน เป็นชนิดเดียวกับพืชที่ใช้บริโภค อีกทั้งต้องใช้พื้นที่ในการเพาะปลูกมากและใช้ระยะเวลานานในการเจริญเติบโต จากการวิจัยพบว่า สาหร่ายเป็นพืชที่มีปริมาณนํ้ามันและสารอินทรีย์ไฮโดรคาร์บอนเหมาะสมที่จะผลิตเป็นพลังงานได้ สามารถให้พลังงานมากกว่า 6-12 เท่า เมื่อเปรียบเทียบกับพืชชนิดอื่น เช่นข้าวโพดหรือหญ้าสวิชกล๊าส (Switchgrass) และใช้เวลาในการเจริญเติบโตน้อยกว่า สาหร่ายจึงเป็นอีกทางเลือกในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ เพื่อลดปริมาณการพึ่งพานํ้ามันในอนาคต

ทำไมต้องสาหร่าย ?  (为什么海藻？)

    สาหร่ายขนาดเล็กเป็นพืชที่ให้นํ้ามันมากที่สุด เมื่อเทียบกับพืชนํ้ามันชนิดอื่น โดยสามารถผลิตนํ้ามันได้ 100,000 ตัน ต่อ พื้นที่เพาะปลูกเพียง 1,500 ไร่ (240 เฮกเตอร์) การเพาะเลี้ยงสาหร่ายทำได้ไม่ยาก อีกทั้งยังเติบโตเร็ว สามารถเพาะเลี้ยงได้ใน นํ้าทุกสภาวะ เช่น ทะเลสาบ หนอง บึง บ่อเปิด ถังหมัก หรือหน่วยปฏิกรณ์แสงแดดเป็นต้น แตกต่างจากพืชอื่นๆ ที่สามารถ เจริญเติบโตในสระที่เปิดและให้อากาศผ่านได้เท่านั้น สาหร่ายจะเจริญเติบโตได้ดีหากมีการควบคุม แสง ธาตุอาหาร อุณหภูมิ การหมนุเวียนของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และก๊าซออกซิเจน รวมถึงการจัดพื้น รองรับการเติบโต ให้เหมาะสมซึ่งนํ้ามันที่ได้จากสาหร่ายสามารถนำมาใช้ทดแทนเชื้อเพลิงจากฟอสซิลได้ อีกทั้งไม่มีซัลเฟอร์เป็นองค์ประกอบ จึงไม่เป็นพิษ และไม่ทำลายสิ่งแวดล้อม

    การสกัดนํ้ามันจากสาหร่ายสามารถทำได้หลายวิธี อาทิ การบีบอัดเพื่อให้คลายนํ้ามัน (Expeller/ Press) การใช้เฮกเซน

เป็นตัวทำละลายนํ้ามัน (Hexane Solvent Method) การใช้เอ็นไซม์ย่อยผนังเซลล์เพื่อให้นํ้ามันหลุดออกมา (Enzymatic

Extraction) การใช้อุลตราโซนิกกระตุ้นให้เกิดการสั่นจนนํ้ามันหลุดออกมา (Ultrasonic-assisted Extraction) และการใช้

เทคนิกออสโมซิสโดยอาศัยความต่างของความดัน (Osmotic Shock)

หลังจากผ่านกระบวนการสกัดข้างต้น นํ้ามันที่ได้มาจะถูกนำไปผ่านกระบวนการทางเคมี เพื่อผลิตเป็นนํ้ามันไบโอดีเซล และนํ้ามันเครื่องบินชีวภาพ (Bio-jet) ส่วนกากสาหร่ายซึ่งเป็นผลพลอยได้จากขั้นตอนการสกัดนํ้ามัน ก็สามารถนำไปใช้เป็น

เชื้อเพลิงต่างๆ (能源资源)

เชื้อเพลิงเคมี (chemical fuel)  (化学)

     เชื้อเพลิงเคมีคือวัสดุที่ให้พลังงานจากการกระตุ้นจากวัสดุที่อยู่โดยรอบ วิธีหนึ่งเป็นที่รู้จักมากที่สุดคือกระบวนการออกซิเดชัน วัสดุเหล่านี้เป็นเชื้อเพลิงชนิดแรกที่มนุษย์ใช้ และยังคงเป็นเชื้อเพลิงประเภทหลักที่ใช้ในทุกวันนี้

เชื้อเพลิงชีวภาพ (biofuel) (生物燃料)    

    สามารถเป็นได้ทั้งของแข็ง ของเหลว หรือแก๊ส ประกอบขึ้นหรือแปรเปลี่ยนมาจากมวลชีวภาพ (biomass) มวลชีวภาพสามารถนำมาใช้ได้โดยตรงผ่านการให้ความร้อนหรือการส่งกำลัง ซึ่งรู้จักกันในชื่อ เชื้อเพลิงมวลชีวภาพ (biomass fuel) เชื้อเพลิงชีวภาพสามารถผลิตขึ้นได้จากแหล่งคาร์บอนที่สามารถเติมเต็มได้อย่างรวดเร็วเช่นพืช พืชหลายชนิดและวัสดุที่ได้จากพืชถูกใช้สำหรับการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพในโรงงาน

เชื้อเพลิงที่มนุษย์ในยุคเริ่มแรกนักสันนิษฐานกันว่าเป็นไม้ โดยมีหลักฐานแสดงให้เห็นถึงการก่อไฟซึ่งใช้กันมาตั้งแต่ 1.5 ล้านปีก่อนพบที่ Swartkrans ประเทศแอฟริกาใต้ แต่ก็ไม่ทราบว่าสปีชีส์ใดที่เป็นผู้ริเริ่มการใช้ไฟ เพราะทั้ง Australopithecus และ Homo ก็ถูกขุดพบในแหล่งดังกล่าว  ไม้ก็ยังคงเป็นเชื้อเพลิงอย่างหนึ่งจนกระทั่งปัจจุบัน แม้ว่าแหล่งพลังงานอื่นๆ จะเข้ามาแทนที่ในหลายจุดประสงค์ ไม้มีความหนาแน่นของพลังงานประมาณ 10–20 เมกะจูลต่อกิโลกรัม

เชื้อเพลิงซากดึกดำบรรพ์ (fossil fuel) (化石燃料)       

     สารไฮโดรคาร์บอน ซึ่งโดยหลักคือถ่านหินและปิโตรเลียม (ปิโตรเลียมเหลวหรือแก๊สธรรมชาติ) เกิดจากการแปรสภาพของซากพืชและสัตว์  ที่ทับถมกันในชั้นเปลือกโลกเป็นเวลานานหลายร้อยล้านปีภายใต้ความร้อนและความดัน

อุปกรณ์และวิธีดำเนินดารศึกษา (材料和方法研究援助)

อุปกรณ์ (设备)

ขั้นตอนการผลิตน้้ามันจากสาหร่าย

            การจะได้มาซึ่งน้้ามันเชื้อเพลิงจากสาหร่ายต้องมีการผ่านขั้นตอนหลัก 4 ขั้นตอน ได้แก่ การคัดเลือกสายพันธ์ การเพาะเลี้ยง การเก็บเกี่ยว และการสกัดน้้ามัน

               1.การเพาะเลี้ยงสาหร่าย (Algal cultivation) (藻)

               สาหร่ายต้องการน้้า แสงแดด และคาร์บอนไดออกไซด์เพื่อใช้ในการเจริญเติบโตเหมือน พืชชนิดอื่นๆ สาหร่ายสามารถโตได้ดีในพื้นที่ที่มีอากาศร้อนและมีแสงแดดมาก ดังนั้นประเทศไทยจึง เหมาะต่อการเลี้ยงสาหร่าย การเลี้ยงสาหร่ายสามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภทคือ การเพาะเลี้ยงใน ระบบเปิด และระบบปิด

              1.1 การเพาะเลี้ยงในระบบเปิด (open-system) เป็นวิธีการเลี้ยงสาหร่ายแบบ ธรรมชาติ เช่น เลี้ยงในบ่อน้้า คลอง และชายทะเล เป็นต้น แต่การเลี้ยงสาหร่ายโดยวิธีนี้ยากต่อการ ดูแล ทั้งในเรื่องการปนเปื้อนของบ่อน้้า เช่นแบคทีเรีย ที่มีผลกระทบต่อการเติบโตของสาหร่าย และ การควบคุมอุณหภูมิที่เหมาะสมต่อการเจริญเติบโตของสาหร่าย

             1.2 การเพาะเลี้ยงในระบบปิด (closed-system bioreactor plants) เป็นการ เพาะเลี้ยงที่มีการวิจัยและพัฒนามากเพราะการเพาะเลี้ยงวิธีนี้สามารถควบคุม อุณหภูมิ และสิ่ง ปนเปื้อนได้ง่าย อีกทั้งยังสามารถพัฒนาและออกแบบให้อยู่ในช่วงที่สาหร่ายสามารถเจริญเติบโตได้ดี ที่สุด นอกจากนี้การเพาะเลี้ยงระบบปิดสามารถตั้งใกล้กับโรงงานที่ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ เพื่อ น้ำก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มาใช้ในกระบวนการสังเคราะห์แสงของสาหร่าย นอกจากนี้ในการเพาะเลี้ยงสาหร่ายสามารถแบ่งสภาวะการเพาะเลี้ยงออกเป็น  3 สภาวะ ได้แก่

1) แบบออโตโทรฟิค (Autotrophic cultivation) เป็นการเพาะเลี้ยงสาหร่ายที่ใช้แสงและ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากธรรมชาติเป็นหลัก ในการเจริญเติบโตและสังเคราะห์สารชีวมวลต่างๆ หรือ คือการใช้อนินทรีย์คาร์บอนเป็นแหล่งพลังงาน

    2) แบบเฮทเทอโรโทรฟิค (Heterotrophic cultivation) เป็นการเพาะเลี้ยงสาหร่ายโดย ใช้สารประกอบอินทรีย์ เช่น กลูโคส ซูโครส หรือกากน้้าตาล เป็นแหล่งคาร์บอนและพลังงาน ซึ่งจะ เพาะเลี้ยงในที่ที่ไม่มีแสงหรือในที่มืดตลอดเวลา

     3) แบบมิกโซโทรฟิค (Mixotrophic cultivation) เป็นการเพาะเลี้ยงสาหร่ายโดยใช้ สารประกอบอินทรีย์คาร์บอนและแสง เป็นแหล่งคาร์บอนและแหล่งพลังงาน โดยแสงที่ใช้อาจเป็นแสงจาก ธรรมชาติหรือจากหลอดไฟ ภายในระยะที่เหมาะสม          

  
               2.การเก็บเกี่ยว (Algal Harvesting) (收获)

               การเก็บเกี่ยวสาหร่ายท้าได้หลายวิธีโดยใช้เครื่องมือและวิธีการต่าง ๆ ตามแต่ชนิดของ สาหร่ายเช่น เครื่องเหวี่ยง การตกตะกอน การกรอง ซึ่งวิธีการปันเหวี่ยงไม่เหมาะส้าหรับการเพาะเลี้ยงใน ระดับขยายขนาดเนื่องจากมีต้นทุนในการผมลิตสูง ดังนั้นจึงมีการศึกษาและพัฒนาวิธีการเก็บเกี่ยว สาหร่ายให้มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้นและใช้ต้นทุนในการผลิตต่้า เช่น การน้าเทคนิคต่างๆ มาประยุกต์ใช้ ร่วมกัน เช่น การตกตะกอน (Flocculation) การชะน้้าออก (Dewatering) และการท้าแห้ง (Drying)

                     3.การสกัดน้้ามันจากสาหร่าย (Algal Extraction) (石油从藻类中提取)

          การสกัดน้้ามันจากสาหร่ายสามารถท้าได้หลายวิธี อาทิ การบีบอัดเพื่อให้คลายน้้ามัน (Expeller/ Press) การใช้เฮกเซนเป็นตัวท้าละลายน้้ามัน (Hexane Solvent Method) การใช้เอ็นไซม์ ย่อยผนังเซลล์เพื่อให้น้้ามันหลุดออกมา (Enzymatic Extraction) การใช้อุลตราโซนิกกระตุ้นให้เกิดการ สั่นจนน้้ามันหลุดออกมา (Ultrasonic-assisted Extraction) และการใช้เทคนิกออสโมซิสโดยอาศัยความ ต่างของความดัน (Osmotic Shock)

ผลการศึกษา (结果)

จากการศึกษาค้นคว้าเรื่อง เชื้อเพลิงสาหร่าย (Algae fuel)    
ได้ผลการศึกษาดังนี้ (结果)

1. ได้รับความรู้เกี่ยวกับพลังงานทางเลือกดีๆมากขึ้น

2.  ได้รู้จักประโยชน์ของสาหร่ายมากขึ้น
3.  ได้ฝึกการทำงานร่วมกับผู้อื่นและสร้างความสามัคคีในกลุ่ม

4. ฝึกทักษะด้านต่างๆและบูรณาการกับกลุ่มสาระการเรียนรู้อื่นๆ
5. ได้ความบันเทิงและได้ความคิดสร้างสรรค์ในการออกแบบ

สรุปผลการศึกษา (结论)

จากการศึกษาค้นคว้าเรื่อง เชื้อเพลิงสาหร่าย (Algae fuel)    
ได้ผลสรุปดังนี้ (结果总结如下)

1. สามารถผลิตและนำมาใช้งานได้จริง

2. เป็นพลังงานทดแทน น้ำมันเชื้อเพลิงแบบดั้งเดิม (ปิโตรเลียม) ซึ่งมีราคาสูง

3. Carbon Cycle บนผิวโลก มีความสมดุล ชะลอการเกิดภาวะโลกร้อน

4. เป็นแนวทางให้ผู้อื่นได้ศึกษา และสามารถนำไปต่อยอดได้

 ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ 待收到预期的效益

1.ช่วยลดโลกร้อนที่เกิดขึ้นในประเทศ

2.การใช้สาหร่ายเป็นวัตถุดิบ ไม่กระทบต่อพื้นที่หลักทางการเกษตรโดยเฉพาะกับประเทศไทย ซึ่งเป็นปัจจัยการผลิตอาหารของมนุษย์และปศุสัตว์ สร้างความมั่นคงทางอาหาร (Food Security)

3.เพิ่มรายได้ให้กับตนเอง หรือครอบครัว

4.สาหร่ายมีศักยภาพสูงในการนำมาผลิตพลังงานเมื่อเทียบกับชีวมวลอื่น ๆ เนื่องจาก สาหร่ายมีต้นทุนการผลิตต่ำกว่า และมีความยืดหยุ่นในการผลิตสูงกว่า ทั้งทางเศรษฐกิจและทางสิ่งแวดล้อม
6. กากสาหร่าย สามารถนำมาใช้เลี้ยงปศุสัตว์
5.สำหรับประเทศไทย ประเทศไทยสามารถสร้างองค์ความรู้และวิจัย รวมทั้งการต่อยอดได้ด้วยตัวเอง อันจะเป็นการช่วยการพัฒนาชาติอย่างยั่งยืน

7. สามารถโตได้ทุกทีที่มีน้ำ

8. ไม่ต้องใช้ระบบจัดการแบบไร่พืชเหมือนสวนปาล์ม