เชื้อเพลิงในชีวิตประจำวัน

เชื้อเพลิงในชีวิตประจำวัน   
           ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการกลั่นปิโตรเลียมและแก๊สธรรมชาติส่วนใหญ่นำมาใช้เป็นเชื้อเพลิง  สำหรับประเทศไทยแก๊สมีเทนส่วนใหญ่ได้มาจากแก๊สธรรมชาติในอ่าวไทย   ใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับผลิตกระแสไฟฟ้าในประเทศ   ในโรงงานอุตสาหกรรมบางประเภท   ในรถยนต์โดยสารปรับอากาศบางสาย   เพื่อลดมลพิษที่เกิดจากไอเสียรถยนต์

 
รถโดยสารที่ใช้แก๊สมีเทนเป็นเชื้อเพลิง


กิจกรรม 2.3   แก๊สชีวภาพ
           ให้นักเรียนสืบค้นหรือสำรวจชุมชนใกล้เคียงเกี่ยวกับ “แก๊สชีวภาพ” ในประเด็น แก่ชีวภาพคืออะไร   ผลิตได้อย่างไร   ข้อดีและข้อเสียของการผลิตและใช้แก๊สชีวภาพ


           เชื้อเพลิงอีกชนิดหนึ่งที่มีจำนวนอะตอมคาร์บอนมากกว่าแก๊สมีเทนคือ แก๊สหุงต้ม   เป็นของผสมระหว่างแก๊สโพรเพน C3H8 และบิวเทน C4H10 แก๊สผสมดังกล่าวถูกอัดลงในถังเหล็กภายใต้ความดันสูง   และภายใต้สภาวะเช่นนี้การจะเปลี่ยนสถานะเป็นของเหลวเรียกว่า LPG (Liquefied   Petroleum  Gas)
           เชื้อเพลิงอีกหนึ่งที่รู้จักและใช้กันมากในชีวิตประจำวัน   คือน้ำมันเบนซิล   ซึ่งองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นเฮปเทนและไอโซออกเทน   น้ำมันเบนซินเป็นเชื้อเพลิงที่เหมาะกับพาหนะที่ใช้เครื่องยนต์แก๊สโซลีน   เพราะมีส่วนผสมของไฮโซออกเทนสูง   ปัจจุบันน้ำมันเบนซิน   ที่ใช้กับรถยนต์มี / ชนิดคือ ที่มีเลขออกเทน 91 และ 95
*   เลขออกเทนคืออะไร   น้ำมันที่มีเลขออกเทน 91 และ 95 ต่างกันอย่างไร

เลขออกเทน (octane number) เป็นตัวเลขแสดงคุณภาพของน้ำมันเบนซิน โดยกำหนดให้ประสิทธิภาพเผาไหม้ของสารประกอบ ไอโซออกเทน บริสุทธิ์ (ในเครื่องยนต์มาตรฐาน) มีเลขออกเทนเป็น 100 และให้ประสิทธิภาพการเผ้าไหม้ของสารประกอบ นอร์มอลเฮปเทน บริสุทธิ์ มีเลขออกเทนเป็น 0


H3C-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3
นอร์มอลเฮปเทน (เลขออกเทน = 0)
 


ไอโซออกเทน (เลขออกเทน = 100)


           น้ำมันเชื้อเพลิงที่มีประสิทธิภาพเผาไหม้เหมือนกับของผสมที่มีอัตราส่วนไอโซออกเทน 87 ส่วน และเฮปเทน 13 ส่วน   จึงมีเลขออกเทนเท่ากับ 87   น้ำมันเบนซินที่เหมาะกับรถยนต์แก๊สโซลีนของรถยนต์ในปัจจุบันจะมีเลขออกเทน 91 และ 95 แต่น้ำมันเบนซินที่กลั่นได้มีเลขออกเทนต่ำกว่า 75 ดังนั้น   จึงต้องเติมสารเคมีบางชนิดลงในน้ำมัน   ในอดีตเติมสารเตตระเมทิลเลดหรอเตตระเอทิลเลด   สารเหล่านี้เมื่อเผาไหม้พร้อมกับน้ำมันจะมีไอของสารตะกั่วออกมาพร้อมกับไอเสียรถยนต์   หากคนและสัตว์ได้รับเข้าไปสะสมอยู่ในร่างกายเป็นจำนวนมากจะก่อให้เกิดอันตราย   ปัจจุบันประเทศต่างๆ รวมทั้งประเทศไทยได้ประกาศห้ามใช้สารเหล่านี้เติมในน้ำมัน   ดังนั้นบริษัทน้ำมันจึงเปลี่ยนมาเติมเมทิลเทอร์เชียรีบิวทิลอีเทอร์ (MTBE) แทน   และเรียกว่าเป็นน้ำมันไร้สารตะกั่ว   นอกจากนี้ยังมีน้ำมันดีเซลหมุนเร็ว   วึ่งเป็นเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์ดีเซลที่ใช้รถบรรทุก รถโดยสาร เรือบางประเภท และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่ เป็นต้น   คุณภาพของน้ำมันเบนซินบอกได้จากเลขออกเทน   ส่วนของน้ำมันดีเซลบอกได้จากเลขซีเทน

H3C-(CH2)14-CH3
สูตรโมเลกุลของซีเทน


*   ถ้านำน้ำมันที่มีเลขออกเทน 91 มาใช้กับรถยนต์ที่กำหนดให้ใช้น้ำมันที่มีเลขออกเทน 95 จะมีผลอย่างไรกับเครื่องยนต์
*   สารออกเทนและไอโซออกเทนต่างก็มีสูตรโมเลกุลเหมือนกันคือ C8H18 นักเรียนคิดว่าสารทั้งสองมีสมบัติเหมือนกันหรือไม่   เพราะเหตุใด
           เชื้อเพลิงฟอสซิลได้แก่   ถ่านหิน ปิโตรเลียม และแก๊สธรรมชาติ   ใช้เวลานานเป็นล้านปี   กว่าจะเกิดเป็นสารเชื้อเพลิงที่นำมาใช้ประโยชน์ได้   มนุษย์ได้ขุดขึ้นมาใช้เป็นเวลาหลายศตวรรษแล้ว   จนปัจจุบันอยู่ในขั้ววิกฤต   ถ้ายังใช้ฟุ่มเฟือยต่อเนื่อง   ในปริมาณเท่าเดิมหรือมากกว่า   โลกจะขาดพลังงานฟอสซิลในไม่ช้า   มการประเมินว่า   ปริมาณปิโตรเลียมในโลกมีให้ใช้ได้อีกประมาณ 50 ปี   ส่วนถ่านหินมีให้ใช้ได้อีกประมาณ 80-90 ปี   ในประเทศที่กำลังพัฒนา   มีการใช้เชื้อเพลิงจากฟืนและถ่านหิน   ซึ่งก็เป็นปัญหาเช่นกัน   เพราะป่าไม้ของโลกลดลงอย่างเร็วมาก   กว่าจะปลูกให้โตขึ้นมาจนสามารถใช้ประโยชน์ได้ก็ใช้เวลาเช่นเดียวกัน   ปริมาณป่าไม้ที่ลดลงยังก่อให้เกิดอุทกภัยในบางฤดูฝนที่เรียกว่า น้ำป่า และมีผลให้ดินแห้งแล้งไม่เหมาะในการเพาะปลูกในฤดูแล้ง   นอกจากนี้การใช้ฟื้นถ่าน   และถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงยังก่อให้เกิดมลภาวะทางอากาศอีกด้วย
*   ร่วมกันอภิปรายในหัวข้อ   ถ้าไม่มีไฟฟ้าใช้   การดำรงชีวิตประจำวันในปัจจุบันจะเป็นอย่งไร
           นักวิทยาศาสตร์ที่รับผิดชอบด้านพลังงานของแต่ละประเทศในโลก   ตระหนักถึงปัญหาเรื่องพลังงาน   ทั้งในด้านปริมาณที่ลดลง   และให้ด้านมลภาวะที่เพิ่มขึ้นจากการใช้อย่างฟุ่มเฟือย   จึงพยายามศึกษาค้นคว้าหาแหล่งพลังงานชนิดอื่นมาใช้สำรอง   เพื่อลดปริมาณการใช้พลังงานฟอสซิล   ในการหาพลังงานทดแทนมาใช้   มีสิ่งที่ต้องคำนึงถึง 2 ประการ   ประการแรกควรเป็นพลังงานที่สะอาด   ไม่ทำลายสิ่งแวดล้อม   หรือถ้าจำเป็นก็ควรมีผลน้อยมาก   ประการที่สอง เป็นพลังงานที่ใช้เอย่างยั่งยืนสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้


 
แหล่งพลังงานจากลม


           ประเทศไทยมีแหล่งพลังงานธรรมชาติอย่างดีที่น่าจะนำกลับมาพัฒนาเป็นพลังงานสำรองที่ใช้ได้อย่างยั่งยืน คือพลังงานแสงอาทิตย์   มีผู้คำนวณว่า   หากคนไทยสามารถนำพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์ที่ส่องลงบทพื้นที่ของประเทศไทยเพียง 1%   แล้วนำไปแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า   เราจะมีพลังงานทดแทนเก็บไว้ใช้ได้เทียบเท่ากับการใช้น้ำมันดิบประมาณ 5-7 ล้านตันต่อปี   นักเรียนคิดว่าเหตุใดเราจึงยังไม่สามารถนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้ประโยชน์ได้เต็มที่ดังกล่าว


 
เครื่องบำบัดน้ำเสียที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์


           ปัจจุบัน   ประเทศไทยกำลังดำเนินงานเกี่ยวกับกระบวนการผลิตเอทานอลจากพืชผลการเกษตร   เพื่อนำมาใช้ผสมกับน้ำมันเบนซิน   ซึ่งเชื่อว่าส่วนผสมระหว่างเอทานอลกับน้ำมันเบนซิลในอัตราส่วน 1:9 ที่เรียกว่า น้ำมันแก๊สโซฮอล์   จะเป็นเชื้อเพลิงที่ให้ประสิทธิภาพใกล้เคียงกับน้ำมันเบนซิน 95 อย่างไรก็ตาม   ยังคงต้องใช้เวลาอีกระยะหนึ่ง   กว่าจะนำมาใช้ได้อย่างทั่วถึงในเชิงพาณิชย์   สิ่งที่ทุกคนสามารถช่วยได้ในปัจจุบันคือ   การใช้เชื้อเพลิงอย่างประหยัดเท่าที่จำเป็น

คำถามท้ายบท
1.   คำกล่าวที่ว่า “ปิโตรเลียม เป็นปัจจัยบ่งชี้ความมั่นคั่งของประเทศ” มีความจริงเพียงใดอภิปรายและสรุปเป็นเหตุผลสนับสนุนคำตอบ
2.    ผลิตภัณฑ์ที่มีสถานะแก๊สที่ได้จากการกลั่นน้ำมันปิโตรเลียมได้แก่สารอะไรบ้าง และนำไปใช้ประโยชน์อย่างไร
3.   สารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่ใช้เป็นเชื้อเพลิงหุงต้มตามบ้านเรือน   และที่ใช้เชื้อเพลิงในรถยนต์ เหมือนหรือต่างกันอย่างไร
4.   การกลั่นลำดับส่วนต่างจากการกลั่นทั่วๆไปอย่างไร
5.   พลังงานสำรองที่ประเทศต่างๆ พยายามคิดค้นมาใช้แทนพลังงานฟอสซิลได้แก่อะไรบ้างและมีความสำเร็จจากมากน้อยเพียงใด
6.   ประเทศไทยมีวัตถุดิบธรรมชาติอะไรบ้างที่ใช้ผลิตเอทานอลได้