BIOGAS PRODUCTION POTENTIALFROM SAN-PAH-TAWNG 1 AND RD-MAEJO 2 STICKY RICE STRAW

Abstract

The main objective of this work was to investigate the potential of biogas production from 2 different types of glutinous rice straw, namely SAN-PAH-TAWNG 1 and RD-MJU 2 together with cow dung as inoculum in an anaerobic batch digestion system. All experiments were conducted at a mesophilic temperature of 35±2 °C for 45 days. The ratio of substrate to inoculum was set to 1:2 w/v with 4 different pretreatments of rice straw, including 1) use of 2% w/v sodium hydroxide (NaOH) at room temperature, 2) pre-acidification at room temperature for 72 h, 3) autoclaving at high temperature of 121 °C and pressure at 15 psi for 20 min, and 4) was a mixture between the use of 2% w/v NaOH along with autoclaving of number 1) and 3) method, and untreated rice straw was also used as control. The results showed that both types of rice straw can be used as material for biogas production, as the use of SAN-PAH-TAWNG 1 and RD -MJU 2 rice straw treated by the combined pretreatment method gave the maximum cumulative biogas yield of 706.00 and 652.56 N mL/g VS with the highest methane content of 66.00% and 65.00%, respectively. Moreover, the economic analysis of biogas production using rice straw as feedstock for a project duration of 20 years showed that using SAN-PAH-TAWNG 1 as feedstock was more interesting as the data showed that it could achieve higher return on investment with net present value (NPV) of 181,602,545 Baht, internal rate of return (IRR) of 27.70% and payback period of 1.47 years. The analysis of survey data also showed that the amount of SAN-PAH-TAWNG 1 glutinous rice straw in the provinces of Chiang Mai, Chiang Rai, Lampang and Phrae was sufficient for the production process. Therefore, it could be concluded that SAN-PAH-TAWNG 1 rice straw has high potential and efficiency in biogas production.

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาศักยภาพการผลิตก๊าซชีวภาพจากฟางข้าวเหนียวสายพันธุ์สันป่าตอง 1 และกข.แม่โจ้ 2 ร่วมกับมูลวัว ภายใต้กระบวนการย่อยสลายไร้อากาศแบบแบทช์ ที่สภาวะอุณหภูมิเมโซฟิลิก 35±2 °C เป็นเวลา 45 วัน ซึ่งกำหนดอัตราส่วนระหว่างวัตถุดิบตั้งต้นและหัวเชื้อที่ 1:2 w/v โดยมีวิธีการปรับสภาพฟางข้าวแตกต่างกัน 4 วิธี ได้แก่ วิธีที่ 1 ใช้ด่างโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) 2% w/v ที่อุณหภูมิแวดล้อม วิธีที่ 2 ปรับสภาพด้วยการหมักกรด (Pre-acidification) ที่อุณหภูมิแวดล้อม ระยะเวลา 72 hr วิธีที่ 3 ให้ความร้อนผ่านหม้อนึ่งไอน้ำแรงดันสูง (Autoclave) ที่อุณหภูมิ 121 °C ความดัน 15 psi เป็นเวลา 20 min และวิธีที่ 4 ปรับสภาพแบบผสมผสาน คือ ใช้ด่าง NaOH 2% w/v ที่อุณหภูมิแวดล้อม ร่วมกับการใช้หม้อนึ่งไอน้ำแรงดันสูง ที่อุณหภูมิ 121 °C ความดัน 15 psi เป็นเวลา 20 min นอกจากนี้ยังใช้ฟางข้าวที่ไม่ผ่านการปรับสภาพเป็นตัวควบคุม จากการศึกษาพบว่าฟางข้าวสายพันธุ์สันป่าตอง 1 และกข.แม่โจ้ 2 สามารถใช้เป็นวัตถุดิบตั้งต้นในการผลิตก๊าซชีวภาพได้ โดยการใช้ฟางข้าวสายพันธุ์สันป่าตอง 1 และกข.แม่โจ้ 2 ที่ผ่านการปรับสภาพแบบด่าง NaOH 2% w/v ร่วมกับการใช้หม้อนึ่งไอน้ำแรงดันสูง ทำให้เกิดผลผลิตที่มีปริมาณก๊าซชีวภาพสะสมสูงสุด 706.00 และ 652.56 N mL/g VS และมีสัดส่วนมีเทนเฉลี่ยเท่ากับ 66.00% และ 65.00% ตามลำดับ อีกทั้งเมื่อวิเคราะห์ด้านเศรษฐศาสตร์ที่มีกำหนดอายุโครงการ 20 year ของการใช้ฟางข้าวทั้ง 2 สายพันธุ์ พบว่าการใช้ฟางข้าวเหนียวสายพันธุ์สันป่าตอง 1 มีความน่าสนใจในการลงทุนมากกว่า เนื่องจากมีมูลค่าปัจจุบันสุทธิ (Net Present Value ; NPV) เท่ากับ 181,602,545 Baht อัตราผลตอบแทนภายใน (Internal Rate of Return ; IRR) เท่ากับ 27.70% และระยะเวลาคืนทุนของโครงการเท่ากับ 1.47 year จึงเห็นได้ว่าการนำฟางข้าวเหนียวสายพันธุ์สันป่าตอง 1 มาใช้ประโยชน์ผ่านการผลิตพลังงานหมุนเวียนสามารถสร้างผลตอบแทนและเพิ่มมูลค่าของฟางข้าวได้ เพราะมี NPV เป็นบวกและมีค่า IRR มากกว่าอัตราดอกเบี้ยเงินกู้ เป็นอีกหนึ่งแนวทางการแก้ปัญหาด้านต้นทุนการผลิตก๊าซชีวภาพและช่วยลดปัญหาด้านการเผาไหม้ฟางข้าวในที่นาได้ นอกเหนือจากนั้นเมื่อทำการวิเคราะห์ข้อมูลการสำรวจพบว่าปริมาณฟางข้าวเหนียวสายพันธุ์สันป่าตอง 1 ในจังหวัดเชียงใหม่ เชียงราย ลำปาง และแพร่ มีปริมาณที่เพียงพอต่อกระบวนการผลิต จึงเป็นข้อสรุปได้ว่าฟางข้าวเหนียวสายพันธุ์สันป่าตอง 1 มีศักยภาพและมีประสิทธิภาพในการใช้ผลิตก๊าซชีวภาพ