TH
ENการพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีรูพรุนและกระบวนการสำหรับการเปลี่ยนสารชีวมวลและสารอนุพันธ์ที่ได้จากสารชีวมวลเป็นสารเคมีมูลค่าเพิ่ม
21 กุมภาพันธ์ 2568 
บทวิเคราะห์งานวิจัย
งานวิจัยนี้มุ่งเน้นการพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพสูงเพื่อเปลี่ยนสารชีวมวลและอนุพันธ์ให้เป็นสารเคมีมูลค่าเพิ่ม ซึ่งเป็นการตอบสนองต่อความต้องการลดการพึ่งพาแหล่งทรัพยากรจากปิโตรเลียม งานวิจัยแบ่งเป็น 3 ส่วนหลัก แต่ละส่วนมีเป้าหมายและวิธีการที่แตกต่างกันแต่เชื่อมโยงกันด้วยเป้าหมายร่วมในการสร้างมูลค่าเพิ่มจากสารชีวมวล
ส่วนที่ 1: การเพิ่มมูลค่าไบโอเอทานอล ส่วนนี้มุ่งเน้นการเปลี่ยนไบโอเอทานอล (ได้จากการหมักชีวมวล) ให้เป็นโอเลฟินขนาดเล็ก (light olefins) ซึ่งเป็นสารตั้งต้นสำคัญในอุตสาหกรรมปิโตรเคมี วิธีการสำคัญคือการออกแบบและพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีรูพรุนแบบลำดับชั้น (hierarchical porous catalysts) โดยใช้ซีโอไลต์ที่มีทั้งกรด Brønsted และกรด Lewis เป็นไซต์ออกฤทธิ์ การศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างของตัวเร่งปฏิกิริยากับประสิทธิภาพการเปลี่ยนไบโอเอทานอลเป็นโอเลฟินมีความสำคัญ เพื่อให้ได้กระบวนการที่มีประสิทธิภาพและเลือกผลิตภัณฑ์ได้สูง
ส่วนที่ 2: การเปลี่ยนน้ำตาลเฮกโซสเป็นสารเคมีมูลค่าเพิ่ม ส่วนนี้มุ่งเน้นการเปลี่ยนน้ำตาลเฮกโซส (ได้จากชีวมวล) เป็น 5-(hydroxymethyl)furfural (5-HMF) และ 2,5-furandicarboxylic acid (FDCA) ซึ่งเป็นโมโนเมอร์สำคัญในการผลิตไบโอพลาสติก การพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาซีโอไลต์แบบมัลติฟังก์ชันสำหรับการสังเคราะห์ 5-HMF และ FDCA ในกระบวนการเดียว (one-pot synthesis) เป็นหัวใจสำคัญของส่วนนี้ การศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างของตัวเร่งปฏิกิริยากับการเลือกผลิตภัณฑ์ (selectivity) เพื่อควบคุมปริมาณของ FDCA ที่ได้ เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับกระบวนการผลิตเชิงอุตสาหกรรม
ส่วนที่ 3: การพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าสำหรับสารไครัล ส่วนนี้แตกต่างจากสองส่วนแรกโดยใช้กระบวนการทางไฟฟ้าเคมี เป้าหมายคือการสังเคราะห์สารประกอบไครัล (chiral compounds) ซึ่งเป็นสารที่มีความสำคัญทางเภสัชกรรม โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีรูพรุนแบบเมโซโพเรส (mesoporous materials) ซึ่งเป็นวัสดุที่มีรูพรุนขนาดเล็ก และมีการประทับลายไครัล (chiral imprinted) เพื่อเพิ่มความสามารถในการเลือกผลิตภัณฑ์ การใช้วัสดุพื้นฐานที่ไม่ใช่โลหะมีค่า (non-noble metals) เป็นอีกหนึ่งจุดเด่นของงานวิจัยนี้ เพื่อลดต้นทุนการผลิต การพัฒนาความเสถียรและความสามารถในการนำกลับมาใช้ใหม่ของตัวเร่งปฏิกิริยา มีความสำคัญต่อการประยุกต์ใช้ในเชิงอุตสาหกรรม และการนำไปใช้ในการผลิตสารประกอบทางเภสัชกรรมจริง เป็นการแสดงศักยภาพของงานวิจัยนี้
งานวิจัยนี้มีจุดแข็งคือการผสานความรู้หลายสาขา รวมทั้งเคมีอนินทรีย์ เคมีอินทรีย์ เคมีไฟฟ้าเคมี และวิศวกรรมเคมี เพื่อแก้ปัญหาสำคัญในด้านพลังงานและทรัพยากร การพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพสูง เป็นกุญแจสำคัญในการสร้างมูลค่าเพิ่มจากสารชีวมวล และลดการพึ่งพาแหล่งทรัพยากรจากปิโตรเลียม นอกจากนี้ การมุ่งเน้นไปที่การผลิตสารเคมีมูลค่าเพิ่ม เช่น โอเลฟินขนาดเล็ก 5-HMF FDCA และสารประกอบไครัล ทำให้ผลงานวิจัยนี้มีความสำคัญทางเศรษฐกิจและสังคมอย่างมาก การศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างของตัวเร่งปฏิกิริยากับประสิทธิภาพและการเลือกผลิตภัณฑ์ จะช่วยให้สามารถออกแบบและพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพสูงยิ่งขึ้นในอนาคต
งานวิจัยนี้เหมาะกับอุตสาหกรรมใด
งานวิจัยนี้เหมาะสมกับอุตสาหกรรมหลายประเภท เนื่องจากผลลัพธ์ของงานวิจัยสามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้หลากหลาย โดยเฉพาะ:
-
อุตสาหกรรมปิโตรเคมี: การผลิตโอเลฟินขนาดเล็กจากไบโอเอทานอล สามารถนำไปทดแทนกระบวนการผลิตจากปิโตรเลียม ซึ่งจะช่วยลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิล และลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
-
อุตสาหกรรมพลาสติกและพอลิเมอร์: การผลิต FDCA ซึ่งเป็นโมโนเมอร์สำหรับผลิตไบโอพลาสติก สามารถนำไปใช้ในการผลิตพลาสติกชีวภาพ ซึ่งเป็นวัสดุที่ย่อยสลายได้ง่าย และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม มากกว่าพลาสติกจากปิโตรเลียม
-
อุตสาหกรรมยาและเภสัชกรรม: การผลิตสารประกอบไครัลที่มีความบริสุทธิ์สูง มีความสำคัญอย่างมากในอุตสาหกรรมยา เนื่องจากสารประกอบไครัลหลายชนิด มีฤทธิ์ทางเภสัชวิทยาที่แตกต่างกัน และการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาทางเคมีไฟฟ้าที่มีความเสถียร จะช่วยลดต้นทุนการผลิต และเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิต
-
อุตสาหกรรมเคมีชีวภาพ (Bio-based Chemical Industry): งานวิจัยนี้เป็นหัวใจสำคัญของการพัฒนาอุตสาหกรรมเคมีชีวภาพ โดยการใช้สารชีวมวลเป็นวัตถุดิบหลักในการผลิตสารเคมีต่างๆ
งานวิจัยนี้เหมาะกับอาชีพใด
งานวิจัยนี้เหมาะสมกับบุคลากรที่มีความเชี่ยวชาญในหลายสาขา โดยเฉพาะ:
-
นักวิจัยด้านเคมี: ทั้งเคมีอนินทรีย์ เคมีอินทรีย์ และเคมีไฟฟ้าเคมี เนื่องจากงานวิจัยนี้เกี่ยวข้องกับการออกแบบ สังเคราะห์ และทดสอบตัวเร่งปฏิกิริยา และการศึกษาปฏิกิริยาเคมีต่างๆ
-
นักวิจัยด้านวิศวกรรมเคมี: เนื่องจากงานวิจัยนี้เกี่ยวข้องกับการออกแบบและพัฒนากระบวนการทางเคมี และการปรับขนาดกระบวนการเพื่อใช้ในเชิงอุตสาหกรรม
-
นักวิจัยด้านวัสดุศาสตร์: เนื่องจากงานวิจัยนี้เกี่ยวข้องกับการออกแบบและสังเคราะห์วัสดุที่มีรูพรุน เช่น ซีโอไลต์และเมโซโพเรส
-
นักวิจัยด้านชีวเคมี: ในการศึกษาและประยุกต์ใช้สารชีวมวลเป็นวัตถุดิบ
-
นักวิทยาศาสตร์ด้านเภสัชกรรม: โดยเฉพาะการผลิตสารประกอบไครัลสำหรับอุตสาหกรรมยา
| รหัสโครงการ : | 12719 |
| หัวหน้าโครงการ : | ผศ.ดร. จุฬารัตน์ วัฒนกิจ |
| ปีงบประมาณ : | 2563 |
| หน่วยงาน : | สถาบันวิทยสิริเมธี |
| สาขาวิจัย : | กลุ่มข้อมูลด้านวิศวกรรมและเทคโนโลยี |
| ประเภทโครงการ : | โครงการเดี่ยว |
| สถานะ : | ปิดโครงการ |
| คำสำคัญ : | |
| วัตถุประสงค์ : | Objectives In order to favor the development of alternative routes for the synthesis of fine-chemicals from biomass and biomass-derived compounds, there are several possibilities to increase the values of such materials. In this proposal, there are different three approaches demonstrating the different idea for converting biomass and biomass-derived compounds to high value-added chemicals including: (i) the increase of bioethanol value by converting bioethanol produced from the fermentation of biomass to higher-value added chemicals such as light olefins; (ii) the conversion of biomass-derived hexose sugars to high value-added chemicals such as 5-(hydroxymethyl)furfural (5-HMF) as well as 2,5-furandicarboxylic acid (FDCA), monomers for the production of bioplastics; (iii) the development of porous materials and electrochemical processes for the production of high value-added chemicals such as chiral compounds via electrochemical procedures. The objectives of these all perspectives are illustrated in the following tasks. (i) Converting bioethanol to light olefin monomers To design highly efficient hierarchical porous catalysts based on multifunctional zeolites, composing of at least two levels of porous structures and several active sites such as Brønsted acid sites, Lewis acid sites and so on. To develop new process and technology using the developed catalysts for highly selective production of light olefins obtained from bioethanol. To understand the relationship between catalyst structures and the catalytic activities for light olefin productions. (ii) Converting hexose sugars to high value-added chemicals such as 5-(hydroxymethyl)furfural (5-HMF) as well as 2,5-furandicarboxylic acid (FDCA), monomers for the production of bioplastics To establish the new concept for the development of new catalysts based on multifunctional zeolites for one-pot synthesis of sugars to 5-HMF, and FDCA. To develop new process and technology using the developed catalysts for the synthesis of FDCA, the monomer for bioplastic production by one-step process. To understand the relationship between catalyst structures and the catalytic activities to control the selectivity of desired FDCA. (iii) Development of porous materials and electrochemical processes for the production of high value-added chemicals such as chiral compounds via electrochemical procedures. To design new chiral imprinted mesoporous materials based on non-noble metals To develop new prototype using the designed chiral imprinted non-noble metals as electrocatalysts for the asymmetric synthesis of chiral compounds from prochiral molecules derived from biomass and biomass-derived compounds To improve the stability and reusability of the designed chiral imprinted non-noble metals for the asymmetric synthesis of chiral compounds from prochiral molecules derived from biomass and biomass-derived compounds. To apply the developed materials and processes for the production of real pharmaceutical compounds. |
ผศ.ดร. จุฬารัตน์ วัฒนกิจ. (2563). การพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีรูพรุนและกระบวนการสำหรับการเปลี่ยนสารชีวมวลและสารอนุพันธ์ที่ได้จากสารชีวมวลเป็นสารเคมีมูลค่าเพิ่ม. สถาบันวิทยสิริเมธี. .
ผศ.ดร. จุฬารัตน์ วัฒนกิจ. 2563. "การพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีรูพรุนและกระบวนการสำหรับการเปลี่ยนสารชีวมวลและสารอนุพันธ์ที่ได้จากสารชีวมวลเป็นสารเคมีมูลค่าเพิ่ม". สถาบันวิทยสิริเมธี. .
ผศ.ดร. จุฬารัตน์ วัฒนกิจ. "การพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีรูพรุนและกระบวนการสำหรับการเปลี่ยนสารชีวมวลและสารอนุพันธ์ที่ได้จากสารชีวมวลเป็นสารเคมีมูลค่าเพิ่ม". สถาบันวิทยสิริเมธี, 2563. .
ผศ.ดร. จุฬารัตน์ วัฒนกิจ. การพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีรูพรุนและกระบวนการสำหรับการเปลี่ยนสารชีวมวลและสารอนุพันธ์ที่ได้จากสารชีวมวลเป็นสารเคมีมูลค่าเพิ่ม. สถาบันวิทยสิริเมธี; 2563. .
Creative Commons : CC
รายการที่เกี่ยวข้อง
OECD : กลุ่มข้อมูลด้านวิศวกรรมและเทคโนโลยี
OECD : กลุ่มข้อมูลด้านวิทยาศาสตร์การแพทย์และสุขภาพ
