ชื่อเทคโนโลยี / สิ่งประดิษฐ์ ถ่านคาร์บอนกัมมันต์อัจฉริยะ “CARBANO”
วิจัยและพัฒนาโดย
ดร.พงษ์ธนวัฒน์ เข็มทอง และคณะทีมวิจัยตัวเร่งปฏิกิริยา (CAT)
กลุ่มวิจัยการเร่งปฏิกิริยาและการคำนวณระดับนาโน (NCAS)
ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ สวทช.
ที่มา และความสำคัญที่นำมาสู่การพัฒนาเทคโนโลยีนี้
ประเทศไทยได้ขึ้นชื่อว่าเป็นประเทศแห่งเกษตรกรรมและมีวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตรที่หลากหลาย ดังนั้น จึงมีแนวคิดในการนำวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตรมาใช้เป็นวัตถุดิบตั้งต้นในการผลิตถ่านคาร์บอนกัมมันต์ ซึ่งนับเป็นหนึ่งในกุญแจดอกสำคัญของการเพิ่มมูลค่าทางเศรษฐกิจให้กับวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตรของประเทศได้อย่างมีนัยสำคัญ
ถ่านคาร์บอนกัมมันต์ (activated carbon) ชื่อเรียกที่หลายคนคุ้นชินและแฝงไปด้วยคุณประโยชน์ที่หลากหลาย ดังนั้น จึงไม่น่าเปลกใจ หากเราจะเห็นการนำถ่านคาร์บอนกัมมันต์ไปใช้กำจัดหรือดูดซับสิ่งปนเปื้อน เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่สะอาดเหมาะกับการนำไปใช้อุปโภคและบริโภคในอุตสาหกรรมต่างๆ มากมาย เช่น อุตสาหกรรมปิโตรเคมี อุตสาหกรรมพลังงาน อุตสาหกรรมยา และอุตสาหกรรมอาหาร เป็นต้น
สรุปเทคโนโลยี
การผลิตถ่านคาร์บอนกัมมันต์มีหลายขั้นตอนขึ้นอยู่กับชนิดของวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตรและสมบัติของถ่านคาร์บอนกัมมันต์ที่ต้องการ โดยหนึ่งในขั้นตอนที่สำคัญของการผลิตถ่านคาร์บอนกัมมันต์คือ การกระตุ้น (activation) ซึ่งมีทั้งวิธีการกระตุ้นทางเคมี (chemical activation) และทางกายภาพ (physical activation) เพื่อทำให้เกิดหมู่ฟังก์ชันพิเศษบนพื้นผิวและสร้างรูพรุนขนาดต่างๆ ตามที่ต้องการบนถ่านคาร์บอนกัมมันต์
ดร. พงษ์ธนวัฒน์ เข็มทอง และคณะ มีความเชี่ยวชาญด้านการพัฒนากระบวนการผลิตถ่านคาร์บอน กัมมันต์ทั้งวิธีการกระตุ้นทางเคมีและทางกายภาพ รวมทั้ง สามารถพัฒนาและขยายกำลังการผลิตถ่านคาร์บอนกัมมันต์ได้ตั้งแต่ระดับห้องปฏิบัติการ (lab scale) จนถึงระดับประลอง (pilot scale) นอกจากนี้ ทีมวิจัยยังสามารถออกแบบและติดตั้งระบบเพื่อการผลิตถ่านคาร์บอนกัมมันต์ให้มีสมบัติตามที่ต้องการได้อีกด้วย
คุณลักษณะและจุดเด่นของเทคโนโลยีหรือผลิตภัณฑ์ที่ได้จากเทคโนโลยี
-
- เทคโนโลยีการผลิตถ่านคาร์บอนกัมมันต์ทั้งวิธีการกระตุ้นทางเคมีและทางกายภาพ
- ชุดอุปกรณ์สำหรับการกระตุ้นถ่านคาร์บอนกัมมันต์ภายใต้บรรยากาศแก๊ส CO2 และ N2 ระดับห้องปฏิบัติการ (ขนาดกำลังการผลิต 10 – 15 กรัม)
- ชุดอุปกรณ์สำหรับการกระตุ้นถ่านคาร์บอนกัมมันต์แบบกึ่งต่อเนื่องภายใต้บรรยากาศ ไอน้ำ แก๊ส CO2 และ N2 ระดับประลอง (ขนาดกำลังการผลิต 15 กิโลกรัม)
- เทคนิคขั้นสูงสำหรับศึกษาสมบัติด้านโครงสร้างและหมู่ฟังก์ชันของถ่านคาร์บอนกัมมันต์ เช่น การศึกษาโครงสร้างสามมิติและโคออร์ดิเนชันด้วยเทคนิคการดูดกลืนรังสีเอ็กส์ (x-ray absorption spectroscopy; XAS), การวิเคราะห์สปีชีส์ที่ว่องไวในบริเวณพื้นผิวหน้าของถ่านคาร์บอนกัมมันต์ด้วยเทคนิคโฟโตอิเล็กตรอนของรังสีเอกส์ (x-ray photoelectron spectroscopy; XPS) เทคนิคการศึกษาลักษณะสัณฐานจากแสงอิเล็คตรอนด้วยเทคนิคอิเล็กตรอนไมโครสโกปี (electron microscopy, EM) ควบคู่กับการระบุชนิดของธาตุ (element mapping) ตลอดจนการศึกษาความเป็นผลึกด้วยเทคนิคการเลี้ยวเบนรังสีเอกส์ (x-ray diffraction; XRD) และรามาน (Raman)
ระดับความพร้อมเทคโนโลยี
-
-
-
-
-
-
-
- ระดับการทดลอง (Experimental)
- ระดับต้นแบบ (Prototype)
- ระดับถ่ายทอด (Transfer)
-
-
-
-
-
-
กลุ่มนักลงทุนเป้าหมาย
o ผู้ผลิตและผู้จัดจำหน่ายถ่านคาร์บอนกัมมันต์
o ผู้ประกอบการที่ต้องการเพิ่มมูลค่าวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตร
ตลาด/กลุ่มลูกค้าเป้าหมาย
อุตสาหกรรมปิโตรเคมี อุตสาหกรรมพลังงาน อุตสาหกรรมยา และอุตสาหกรรมอาหาร
สถานภาพสิทธิบัตร
-
-
- สิทธิบัตร “กรรมวิธีการสังเคราะห์วัสดุคาร์บอนอุดมไนโตรเจนสำหรับการผลิตเป็นขั้วไฟฟ้าในตัวเก็บประจุยิ่งยวดจากชีวมวล” เลขที่คำขอ 1803001574
- สิทธิบัตร “กรรมวิธีการเตรียมถ่านกัมมันต์ที่เจือด้วยอนุภาคนาโนของโลหะสำหรับดูดซับไอปรอท” เลขที่คำขอ 1703000798
-