การละลายของเอทานอลในไฮโดรคาร์บอน MO Memoir : Saturday 25 November 2566

โครงสร้างโมเลกุลของเอทานอลนั้นมีทั้งส่วนที่มีขั้วที่แรงคือหมู่ -OH และส่วนที่ไม่มีขั้วคือหมู่ -C₂H₅ ด้วย ด้วยการที่ส่วนที่ไม่มีขั้วมีขนาดเล็กจึงทำให้เอทานอลละลายในน้ำได้ในทุกสัดส่วน ที่มีปัญหามากกว่าน่าจะเป็นการละลายในตัวทำละลายที่ไม่มีขั้วเช่นไฮโดรคาร์บอน

ในกรณีของพวก "light hydrocarbon" (พวกที่มีจุดเดือดต่ำ) นั้นพบว่าเอทานอลที่ปราศจากน้ำ (absolute ethanol หรือ anhydrous ethanol) สามารถละลายได้ในทุกสัดส่วน แต่ในกรณีของเอทานอลที่มีน้ำผสมอยู่ด้วยนั้น (เช่นเอทานอลที่เราใช้ในการผลิตแก๊สโซฮอล์ที่มีน้ำผสมอยู่ได้ไม่เกิน 0.3 wt% หรือถังเก็บน้ำมันแก๊สโซฮอล์ที่มีน้ำปนเปื้อน) พบว่า การละลายเข้าเป็นเนื้อเดียวกันระหว่าง น้ำ + เอทานอล + ไฮโดรคาร์บอนนั้น ยังขึ้นกับรูปร่างโมเลกุลของไฮโดรคาร์บอนด้วยว่าเป็นชนิดสายโซ่หรืออะโรมาติก

รูปที่ ๑ เฟสไดอะแกรมของสารละลาย น้ำ + เอทานอล + นอร์มัลเฮปเทน (n-Heptane (C₇H₁₆) นำมาจากบทความเรื่อง "Vapour–liquid–liquid and vapour–liquid equilibrium of the system water + ethanol + heptane at 101.3 kPa", Vicente Gomis, Alicia Font, Maria Dolores Saquete, Fluid Phase Equilibria, 248 (2006) 206-210. หน่วยของแต่ละแกนในรูปนี้คือ mol%

รูปที่ ๑ เป็นเฟสไดอะแกรมของสารละลาย น้ำ + เอทานอล + นอร์มัลเฮปเทน ก่อนอื่นขอให้ข้อมูลในการอ่านกราฟแบบนี้สำหรับผู้ที่ไม่เคยใช้กราฟแบบนี้มาก่อน แกนนอนในรูปที่ ๑ ที่อยู่ระหว่างคำ Water ทางด้านซ้าย กับ n-Heptane ทางด้านขวาคือสัดส่วนน้ำในสารละลาย ตัวเลข 100 ที่อยู่ทางฝั่งคำ "Water" คือมีน้ำเพียงอย่างเดียว (น้ำบริสุทธิ์) ตัวเลข 0 ที่อยู่ทางฝั่งคำ "n-Heptane" คือสารละลายที่ไม่มีน้ำเลย (มีแต่นอร์มัลเฮปเทน) แกนทางด้านซ้าย (เริ่มจาก 0 ที่คำ "Water' ไปจนถึง 100 ที่คำ "Ethanol") คือสัดส่วนเอทานอลในสาละลาย และในทำนองเดียวกันแกนทางด้านขวา (เริ่มจาก 0 ที่คำ "Ethanol' ไปจนถึง 100 ที่คำ "n-Heptane") คือสัดส่วนนอร์มัลเฮปเทนในสารละลาย ทุก ๆ องค์ประกอบที่อยู่บนแกนทางด้านขวาคือสารละลายผสมระหว่างเอทานอลกับนอร์มัลเฮปเทนที่ไม่มีน้ำปนอยู่เลย

ส่วนที่เป็นโค้งรูปโดมอยู่ในรูปสามเหลี่ยมเป็นเส้นแบ่งระหว่างส่วนผสมที่ละลายเข้าเป็นเนื้อเดียวกัน (ส่วนที่อยู่เหนือเส้นรูปโดม) และส่วนผสมที่มีการแยกออกเป็นสองเฟส (ส่วนที่อยู่ใต้เส้นรูปโดม) เส้นตรงสีส้มที่ลากอยู่ใต้โค้งรูปโดมเรียกว่า "Tie line" เป็นเส้นที่เป็นตัวบอกว่าในกรณีของส่วนผสมที่มีการแยกเป็นสองเฟสนั้น แต่ละเฟสจะมีองค์ประกอบอะไรบ้าง โดยจุดทางด้านซ้ายองค์ประกอบหลักเป็นเฟสน้ำ + เอทานอล โดยมีนอร์มัลเฮปเทนเป็นส่วนน้อย ส่วนจุดทางด้านขวาองค์ประกอบหลักจะเป็น เอทานอล + นอร์มัลเฮปเทน โดยมีน้ำเป็นส่วนน้อย

รูปที่ ๒ เฟสไดอะแกรมของสารละลาย น้ำ + เอทานอล + เฮกเซน (Hexane C₆H₁₄) รูปนี้นำมาจากบทความที่ปรากกฏอยู่ในรูปแล้ว หน่วยของแต่ละแกนในรูปนี้คือmol fraction หรือสัดส่วนโมล ซึ่ง mole fraction x 100 = mol%

รูปที่ ๓ เฟสไดอะแกรมของสารละลาย น้ำ + เอทานอล + เพนเทน (Pentane C₅H₁₂) สเกลของแต่ละแกนในรูปนี้คือ mol fraction รูปนี้นำมาจากบทความเดียวกันกับรูปที่ ๒

รูปที่ ๔ เฟสไดอะแกรมของสารละลาย น้ำ + เอทานอล + ไซโคลเฮกเซน (Cyclohexane C₆H₁₂)สเกลของแต่ละแกนในรูปนี้คือ mol fraction

รูปที่ ๒ และ ๓ เป็นเฟสไดอะแกรมของสารละลาย น้ำ + เอทานอล + เฮกเซน/เพนเทน ทั้งนอร์มัลเฮปเทน, เฮกเซน และเพนเทน ต่างเป็น aliphatic hydrocarbon (ไฮโดรคาร์บอนที่มีโครงสร้างแบบเส้น) เหมือนกัน ต่างกันที่จำนวนอะตอมคาร์บอน พึงสังเกตตำแหน่งจุดสูงสุดของโค้งรูปโดม จะเห็นว่าเมื่อโมเลกุลไฮโดรคาร์บอนมีขนาดเล็กลง จุดสูงสุดของโค้งรูปโดมจะลดต่ำลง แสดงให้เห็นว่าช่วงสารละลายผสมที่ประกอบด้วย น้ำ + เอทานอล + ไฮโดรคาร์บอน ละลายเข้าเป็นเนื้อเดียวกันได้นั้นมีช่วงกว้างขึ้น

รูปที่ ๔ เป็นเฟสไดอะแกรมของสารละลาย น้ำ + เอทานอล + ไซโคลเฮกเซน ที่เป็นไฮโดรคาร์บอนรูปร่างโมเลกุลเป็นวงแหวนอิ่มตัว (cycloaliphatic) ถ้าเทียบกับกรณีของเฮกเซนแล้วจะเห็นว่าตำแหน่งความสูงของโค้งรูปโดมนั้นอยู่ในระดับใกล้เคียงกัน (อนึ่ง ความสูงของโค้งรูปโดมนั้นยังขึ้นกับอุณหภูมิที่ทำการทดลอง กล่าวคือที่อุณหภูมิสูงขึ้นการละลายเข้าเป็นเฟสเดียวกันจะเกิดได้ดีขึ้น ทำให้ความสูงของโค้งรูปโดมลดต่ำลง)

รูปที่ ๕ เป็นเฟสไดอะแกรมของสารละลาย น้ำ + เอทานอล + โทลูอีน (C₆H₅-CH₃) โครงสร้างโมเลกุลของโทลูอีนนั้นเป็นวงแหวนอะโรมาติกที่มีหมู่เมทิล (-CH₃) เกาะหนึ่งหมู่ ในกรณีนี้พึงสังเกตว่าความสูงของโดมในวงแหวนลดต่ำลงไปอีก นั่นแสดงว่าช่วงสัดส่วนที่สารทั้งสามสามารถละลายเข้าเป็นเนื้อเดียวกันได้นั้นกว้างขึ้นไปอีก

รูปที่ ๕ เฟสไดอะแกรมของสารละลาย น้ำ + เอทานอล + โทลูอีน นำมาจากบทความเรื่อง "Homogeneity of the water + ethanol + toluene azeotrope at 101.3 kPa", Vicente Gomis, Alicia Font, Maria Dolores Saquete, Fluid Phase Equilibria, 266 (2008), 8-13. สเกลของแต่ละแกนในรูปนี้คือ mol%

แม้ว่าโครงสร้างอะโรมาติกของโทลูอีนและวงแหวนของไซโคลเฮกเซนนั้นจะมีจำนวนอะตอมคาร์บอน 6 อะตอมเหมือนกัน แต่รูปร่างแตกต่างกัน กล่าวคือโครงสร้างวงแหวนอะโรมาติกมีความแบนราบในขณะที่โครงสร้างของไซโคลเฮกเซนนั้นไม่ใช่

กราฟทั้งหมดที่แสดงมาข้างต้นแสดงให้เห็นว่ารูปร่างโครงสร้างโมเลกุลของไฮโดรคาร์บอนนั้นส่งผลต่อการผสมเข้าเป็นเนื้อเดียวกันของ น้ำ + เอทานอล + ไฮโดรคาร์บอน ดังนั้นการนำเอทานอลมาผสมกับไฮโดรคาร์บอนเพื่อผลิตแก๊สโซฮอล์นั้นจึงต้องเลือกสัดส่วนผสมที่ทำให้สารละลายนั้นรวมเป็นเนื้อเดียวกันโดยไม่มีการแยกเฟส

น้ำมันเบนซิน (หรือที่ภาษาอังกฤษเรียกว่า gasoline) เป็นสารผสมที่ประกอบด้วยไฮโดรคาร์บอนหลากหลายชนิด สำหรับบ้านเรานั้นกำหนดให้มีสารประกอบอะโรมาติก (ทุกชนิดรวมกัน) ไม่เกิน 35 vol% (ร้อยละโดยปริมาตร) และกำหนดจุดเดือดเอาไว้ว่า 90 vol% ต้องระเหยที่อุณหภูมิไม่เกิน 170ºC และจุดที่ระเหยจนหมดต้องไม่เกิน 200ºC ในกรณีของน้ำมันแก๊สโซฮอล์นั้นกำหนดส่วนผสมด้วยหน่วย "vol%"

รูปที่ ๖ เฟสไดอะแกรมของสารละลาย น้ำ + เอทานอล + แก๊สโซลีน นำมาจากบทความเรื่อง "Bioethanol fule quality and downstream marketting constraints" โดย S. Gunawardena, Proceeding of SAARC Regional Training on Biofuels, 22-26 September 2008. สเกลของแต่ละแกนในรูปนี้คือ wt%

รูปที่ ๖ เป็นเฟสไดอะแกรมของ น้ำ + เอทานอล + น้ำมันเบนซิน โดยหน่วยสัดส่วนผสมที่เขาใช้นั้นคือ "wt%" (หมายเหตุ : เอทานอลมีความหนาแน่นสูงกว่าน้ำมันเบนซินอยู่เล็กน้อย) ถ้าดูตามรูปนี้ก็จะเห็นว่าเราสามารถผสมเอทานอลกับน้ำมันเบนซินด้วยสัดส่วนใดก็ได้

รูปที่ ๗ เป็นเฟสไดอะแกรมของ น้ำ + เอทานอล + น้ำมันเบนซิน ที่อุณหภูมิต่าง ๆ (หน่วยสัดส่วนผสมที่ใช้ในกราฟนี้คือ "vol%" (คนละหน่วยกับรูปที่ ๑-๕) พึงสังเกตว่าเมื่ออุณหภูมิลดต่ำลง บริเวณสัดส่วนผสมที่ยังทำให้สารละลายยังคงเป็นเนื้อเดียวกันนั้นจะแคบลง ดังนั้นการเลือกสัดส่วนผสมจึงต้องคำนึงถึงช่วงอุณหภูมิอากาศที่นำน้ำมันไปใช้งานด้วย

รูปที่ ๗ เฟสไดอะแกรมของสารละลาย น้ำ + เอทานอล + น้ำมันเบนซิน (แก๊สโซลีน) ที่อุณหภูมิต่างกัน นำมาจากบทความเรื่อง "Gasoline made with hydrous ethanol", Orlando Volpato Filho, Conference Paper, September 2008 (https://www.researchgate.net/publication/309564235) สเกลของแต่ละแกนในรูปนี้คือ vol%

เดคเคน มีจุดเดือดอยู่ที่ประมาณ 174ºC (อยู่ในช่วง 10% สุดท้ายของน้ำมันเบนซิน) เส้นสีเขียวในรูปที่ ๘ เป็นเส้นแบ่งสัดส่วนความเข้มข้นที่ละลายเป็นเนื้อเดียวกันและแยกเป็นสองเฟสของสารผสม น้ำ + เอทานอล + เดคเคน (หน่วยเป็น mol%) พึงสังเกตว่าช่วงองค์ประกอบที่สารผลมสามารถละลายเป็นเนื้อเดียวกันได้นั้นจะแคบลงไปอีก โดยเฉพาะแนวแกนด้านขวาที่เป็นส่วนผสมระหว่างเอทานอลกับเดคเคน ที่โค้งรูปโดมนั้นแทบจะแนบไปกับแนวแกนดังกล่าว ซึ่งแสดงให้เห็นว่าถ้ามีน้ำผสมอยู่เพียงปริมาณเล็กน้อยก็จะเกิดปัญหาการแยกเฟสได้ทันที (ต้องไม่ลืมว่าเอทานอลที่เอามาผสมกับน้ำมันเพื่อผลิตแก๊สโซฮอล์นั้นจะมีน้ำปนอยู่เล็กน้อย ยิ่งผสมเอทานอลมากขึ้น สัดส่วนน้ำในสารผสมก็จะมากขึ้นไปด้วย)

รูปที่ ๘ เฟสไดอะแกรมของสารละลาย น้ำ + เอทานอล + เดคเคน (Decane C₁₀H₂₂) /ออกทานอล (Octanol C₈H₁₅-OH) (หน่วยเป็น mol%) ในรูปนี้มุมซ้ายล่างของสามเหลี่ยมคือจุด เอทานอล 100%, มุมขวาล่างคือ เดคเคน/ออกทานอล 100% และมุมบนคือเอทานอล 100%

ปัญหาเรื่องการผสมเอทานอลเข้ากับไฮโดรคาร์บอนที่มีขนาดใหญ่ขึ้นไปอีกนั้นเห็นได้ชัดเมื่อมีความต้องการเอาเอทานอลไปผสมกับน้ำมันดีเซล ซึ่งจำเป็นต้องมีการเติมสารลดแรงตึงผิว (surfactant) เพื่อให้ละลายเข้าเป็นเนื้อเดียวกันและละลายได้มากขึ้น ในขณะที่ในกรณีของน้ำมันเบนซินนั้นไม่จำเป็นต้องใช้ ข้อดีของการผสมเอทานอลในน้ำมันดีเซลคือทำให้การเผาไหม้สมบูรณ์ขึ้นเนื่องจากโมเลกุลเอทานอลมีขนาดเล็กและมีออกซิเจนอยู่ในตัว แต่ก็มีช้อเสียคือไปทำให้เลขซีเทนของน้ำมันดีเซลลดต่ำลง (รูปที่ ๙)

รูปที่ ๙ เลขซีเทนของน้ำมันดีเซลเมื่อผสมเอทานอลด้วยอัตราส่วนต่าง ๆ กัน

แม้เอทานอลจะมีเลขออกเทนที่สูงแต่มีพลังงานความร้อนที่ต่ำกว่าไฮโดรคาร์บอน เพื่อที่จะดึงประโยชน์จากเลขออกเทนที่สูงของเอทานอลจึงควรต้องใช้เครื่องยนต์ที่มีอัตราส่วนการอัดที่สูงขึ้น แต่นั่นจะไปก่อให้เกิดปัญหาเมื่อต้องใช้น้ำมันเบนซินเป็นเชื้อเพลิง (เพราจะมันจะน็อคได้ง่ายขึ้น) สำหรับรถยนต์ทั่วไปนั้นอัตราส่วนการอัดของเครื่องยนต์ที่ติดรถมานั้นจะคงที่ ดังนั้นอีกทางเลือกที่ทำได้คือการเปลี่ยนองศาการจุดระเบิด ดังเช่นผลการทดลองในรูปที่ ๑๐ ที่เปรียบเทียบระหว่างน้ำมันเบนซินที่จุดระเบิดที่ 9 BTDC แต่ถ้าใช้แก๊สโซฮอล์ที่มีสัดส่วนเอทานอลผสม 50% จะต้องจุดระเบิดเร็วขึ้นที่ 12-15 องศา

แต่เครื่องยนต์ที่บทความนี้ใช้เป็นเครื่องยนต์ทดสอบชนิดลูกสูบเดียว รอบเครื่องยนต์ที่เห็นจึงจัดว่าสูงอยู่

 

รูปที่ ๑๐ แรงบิดและกำลังที่ได้จากการจุดระเบิดที่องศาการจุดระเบิดต่างกันระหว่างน้ำมันเบนซิน (แก๊สโซลีน) และแก๊สโซฮอล์ที่มีเอทานอลผสม 50% บทความได้ระบุว่าสัดส่วนผสมเป็นหน่วยใด แต่เข้าใจว่าน่าจะเป็นโดยปริมาตร BTDC ย่อมาจาก Before Top Dead Centre ที่แปลว่าก่อนถึงจุดศูนย์ตายบน ลูกสูบเคลื่อนที่ลง-ขึ้นหนึ่งรอบเพลามีการหมุน 360 องศา 9 BTDC ก็คือเพลาแล้ว 361 องศา ขาดอีก 9 องศาลูกสูบก็จะเคลื่อนที่ขึ้นถึงจุดสูงสุด

น้ำมันเบนซินและเลขออกเทน (๓) MO Memoir : Monday 30 October 2566

น้ำมันเบนซินที่ขายกันอยู่นั้นประกอบด้วย

(ก) ไฮโดรคาร์บอน (ที่เป็นตัวเชื้อเพลิงหลัก)
(ข) สารเพิ่มเลขออกเทน (ที่ปัจจุบันทำหน้าที่เป็นตัวเชื้อเพลิงหลักด้วย)
(ค) สี (ที่มีไว้จำแนกประเภทและตรวจสอบการปลอมปน) และ
(ง) สารเติมแต่ง (เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของน้ำมัน)

สิ่งที่หน่วยงานรัฐกำหนดไว้ชัดเจนคือ ตัวไฮโดรคาร์บอน, สารเพิ่มเลขออกเทน และสี ส่วนพวกสารเติมแต่งนั้นไม่ได้กำหนดไว้โดยตรง แต่ต้องไม่ทำให้คุณสมบัติรวมของน้ำมันนั้นเปลี่ยนไปจากข้อกำหนด

รูปที่ ๑ ประกาศกระทรวงพาณิชย์ฉบับที่ ๒ ปีพ.ศ. ๒๕๒๓ เรื่องกำหนดคุณภาพน้ำมันเบนซินธรรมดา

ย้อนหลังไปปีพ.ศ. ๒๕๒๓ น้ำมันเบนซินที่ขายในบ้านเรานั้นมี ๒ ชนิดคือ เบนซินชนิดธรรมดาออกเทน ๘๓ และเบนซินชนิดพิเศษออกเทน ๙๕ (รูปที่ ๑ และ ๒) ตอนนั้นยังใช้สารตะกั่ว (Tetra Ethyl Lead (C₂H₅)₄Pb) เป็นสารเพิ่มเลขออกเทนอยู่ ดูจากปริมาณธาตุตะกั่วที่ยอมให้มีในน้ำมัน ๑ ลิตรแล้วจะเห็นว่าน้อยมากเมื่อเทียบกับปริมาณน้ำมัน (ประมาณว่าน้ำมัน ๑ ลิตรหนักประมาณ ๗๐๐ - ๘๐๐ กรัม ดังนั้นปริมาณตะกั่วก็อยู่ที่ราว ๆ 0.1%)

ผ่านมาอีก ๑๐ ปีในปีพ.ศ. ๒๕๓๓ (รูปที่ ๓) ก็มีการแยกเบนซินธรรมดาออกเป็น ๒ ชนิด คือชนิดที่ ๑ มีเลขออกเทน ๘๓ และชนิดที่ ๒ มีเลขออกเทน ๘๗ ส่วนเบนซินพิเศษยังคงไว้ที่เลขออกเทน ๙๕ อยู่ (ตอนนั้นยังไม่มีเบนซินธรรมดาออกเทน ๙๑ จำหน่าย)

รูปที่ ๒ ประกาศกระทรวงพาณิชย์ฉบับที่ ๓ ปีพ.ศ. ๒๕๒๓ เรื่องกำหนดคุณภาพน้ำมันเบนซินพิเศษ

รูปที่ ๓ ประกาศกระทรวงพาณิชย์ฉบับที่ ๑ ปีพ.ศ. ๒๕๓๓ เรื่องกำหนดคุณภาพน้ำมันเบนซินชนิดธรรมดาและชนิดพิเศษ พึงสังเกตว่ามีการลดปริมาณสารตะกั่วลงเหลือไม่เกิน ๐.๔๐ กรัมต่อลิตร และจะให้ไม่เกิน ๐.๑๕ กรัมต่อลิตร

เบนซินไร้สารตะกั่วมาปรากฏในปีพ.ศ. ๒๕๓๔ (รูปที่ ๔) แต่ตอนนั้นมีเฉพาะเบนซินพิเศษออกเทน ๙๕ ปีนี้มีการกำหนดปริมาณสูงสุดของเบนซีน (Benzene C₆H₆) ที่ยอมให้มีได้ในน้ำมันเบนซินไว้ที่ไม่เกิน 5 %vol โดยยังไม่มีการกำหนดปริมาณรวมสูงสุดของสารอะโรมาติกที่ยอมให้มีได้ และยังยอมให้จุดเดือดสุดท้ายของน้ำมันนั้นอยู่ที่ 215ºC

การออกน้ำมันไร้สารตะกั่วมาก็เพื่อลดมลพิษจากสารตะกั่วในอากาศ และเพื่อรองรับรถยนต์ที่มีการติดตั้งเครื่องกรองไอเสีย (catalytic converter) ที่จำเป็นต้องใช้น้ำมันไร้สารตะกั่วเพื่อป้องกันไม่ให้ตัวเร่งปฏิกิริยาถูกทำลาย และเพื่อรองรับกฎหมายที่จะบังคับให้รถใหม่ทุกคันต้องมีเครื่องกรองไอเสียเป็นอุปกรณ์มาตรฐาน

รูปที่ ๔ ประกาศปีพ.ศ. ๒๕๓๔ ฉบับนี้มีน้ำมันไร้สารตะกั่วปรากฏแล้ว

สารตะกั่วในน้ำมันเชื้อเพลิงเมื่อถูกเผาไหม้จะระเหยกลายเป็นไอ ไอระเหยบางส่วนจะควบแน่นเป็นของแข็งที่บริเวณบ่าวาล์ว (จุดที่วาล์วมีการปิดกระแทก) เนื่องจากตะกั่วเป็นโลหะอ่อน มันจึงทำหน้าที่รองรับการกระแทกของวาล์ว รถที่ผลิตจากประเทศที่ใช้น้ำมันมีสารตะกั่วก็ใช้ประโยชน์จากตรงนี้ คือไม่ได้ทำให้บ่าวาล์วแข็งแรงพอรับการกระแทก (เรียกว่าบ่าวาล์วอ่อน) ในขณะที่รถที่ผลิตจากประเทศที่ลดหรือเลิกการใช้สารตะกั่วก็มีการเปลี่ยนบ่าวาล์วให้รับการกระแทกตรงนี้ได้โดยไม่ต้องพึ่งตะกั่วที่ควบแน่นบริเวณนั้น (เรียกว่าบ่าวาล์วแข็ง) ตอนที่บ้านเราเลิกใช้น้ำมันชนิดมีสารตะกั่วนั้นก็มีบริษัทหนึ่งออกน้ำมันเบนซินไร้สารที่มีการเพิ่มสารปกป้องบ่าวาล์วแทนสารตะกั่ว และจำหน่ายในราคาที่สูงกว่าปรกติ แต่จำหน่ายได้ไม่นานก็เลิกไป (ค่าใช้จ่ายในการเปลี่ยนบ่าวาวล์มันถูกกว่าค่าน้ำมัน)

มาตรฐานปี ๒๕๓๔ นี้ยังไม่มีการกำหนดว่าจะเพิ่มเลขออกเทนให้ถึง ๙๕ โดยไม่ใช้สารตะกั่วต้องทำอย่างไร คือจะเลือกใช้การเพิ่มสัดส่วนปริมาณสารประกอบอะโรมาติกก็ได้ เพราะสารประกอบอะโรมาติกเป็นพวกที่มีเลขออกเทนสูง (เกิน ๑๐๐ ขึ้นไปทั้งนั้น) และมีพลังงานในตัวสูง แต่ด้วยการที่เบนซีนมีความเป็นพิษสูงจึงต้องมีการควบคุมเป็นพิเศษ (ปัจจุบันอยู่ที่ไม่เกิน 1 %vol) หรือจะเลือกใช้การเติมสารออกซีจีเนตด้วยก็ได้ (มีไม่ได้เกิน 10%vol)

สารออกซีจีเนตตอนนั้นที่ใช้กันคือ MTBE ที่ย่อมาจาก Methyl Tertiary Butyl Ether สารประกอบอีเทอร์ตัวนี้มีความเป็นขั้วต่ำ คุณสมบัติใกล้เคียงกับน้ำมันเบนซิน ไม่ก่อให้เกิดปัญหากับชิ้นส่วนที่เป็นยางหรือพอลเมอร์ในระบบจ่ายเชื้อเพลิง แต่มันมีข้อเสียอย่างหนึ่งคือพลังงานในตัวต่ำกว่าไฮโดรคาร์บอน ทำให้เทียบกันต่อลิตรแล้วจะวิ่งได้ทางน้อยกว่าน้ำมันที่ไม่มีสารออกซีจีเนตเป็นส่วนผสม

มาตรฐานปีพ.ศ. ๒๕๓๕ (รูปที่ ๕) เบนซินออกเทน ๘๓ หายไปแล้ว เหลือแค่เบนซินธรรมดาออกเทน ๘๗ และเบนซินพิเศษออกเทน ๙๕ โดยเบนซินพิเศษแต่ละชนิดยังถูกแบ่งออกเป็นอีก ๒ ชนิดย่อยคือ ชนิดที่ ๑ ไม่บังคับใช้สารออกซีจีเนตเป็นสารเพิ่มเลขออกเทน (แต่กำหนดปริมาณขั้นสูง) ส่วนชนิดที่ ๒ มีการกำหนดปริมาณขั้นต่ำ (และขั้นสูง) ของสารออกซีจีเนตที่ใช้เป็นสารเพิ่มเลขออกเทน (แต่สำหรับคนเติมน้ำมันตามปั๊มจะเห็นเพียงแค่เบนซินพิเศษแบบมีสารตะกั่วและไร้สารตะกั่วเท่านั้น) 

รูปที่ ๕ มีการแยกเบนซินพิเศษทั้งแบบมีสารตะกั่วและไม่มีสารตะกั่วออกเป็น ๒ ชนิด คือชนิดที่ ๑ ไม่มีการกำหนดปริมาณขั้นต่ำของสารออกซีจีเนตที่ใช้เพิ่มเลขออกเทน ส่วนชนิดที่ ๒ มีการกำหนดปริมาณขั้นต่ำ

มาตรฐานปี ๒๕๓๕ นี้ยังมีการกำหนดปริมาณรวมของสารอะโรมาติกจากเดิมที่ไม่เกิน 50 %vol ให้เหลือ 35%vol ลดปริมาณเบนซีนให้เหลือไม่เกิน 3.5 %vol และลดอุณหภูมิจุดเดือดสูงสุดให้เหลือไม่เกิน 200ºC ทั้งนี้เป็นเพราะแม้ว่าสารประกอบอะโรมาติกจะมีเลขออกเทนสูงและมีพลังงานในตัวสูง แต่การที่มันมีจุดเดือดสูงก็ก่อให้เกิดปัญหาในการใช้งาน โดยเฉพาะเมื่อเครื่องยนต์เดินรอบต่ำหรือเมื่ออากาศเย็น เพราะมันไม่ค่อยจะระเหย ในกรณีของเครื่องยนต์ที่ใช้คาร์บิวเรเตอร์ผสมน้ำมันกับอากาศนั้น ถ้าไอระเหยของน้ำมันนั้นมีแต่สารประกอบที่มีเลขออกเทนต่ำ ก็จะทำให้เครื่องยนต์เกิดการน็อคได้ ในกรณีของเครื่องยนต์ที่ใช้หัวฉีดนั้น ถ้าน้ำมันระเหยไม่หมดก่อนเข้าไปในกระบอกสูบ น้ำมันเชื้อเพลิงจะละลายเข้าไปในน้ำมันหล่อลื่น ทำให้ความหนืดของน้ำมันหล่อลื่นลดต่ำลง ถ้าลดลงมากเกินไปก็ก่อให้เกิดปัญหาในการหล่อลื่นได้

สิ่งหนึ่งที่ยอมให้มีในน้ำมันไร้สารตะกั่วชนิดที่ใช้สารออกซีจีเนตเพิ่มเลขออกเทนคือ "น้ำ" ทั้งนี้เพราะความมีขั้วของโมเลกุลสารออกซีจีเนตที่แม้ว่าจะมีอยู่เพียงเล็กน้อย แต่ก็ทำให้มีน้ำละลายปนมากับสารออกซีจีเนตและเข้าไปผสมในน้ำมันได้ แต่จะไม่เกิดการแยกชั้นออกมา ในกรณีของแก๊สโซฮอล์ที่ใช้เอทานอลเป็นส่วนผสมก็มีลักษณะเช่นนี้เหมือนกัน เพราะเอทานอลที่นำมาผสมนั้นเป็นเอทานอลบริสุทธิ์ 99.5% โดยส่วนที่เหลือก็คือน้ำ

มาตรฐานปี ๒๕๓๗ (รูปที่ ๖) ทำการยกเลิกเบนซินธรรมดาชนิดมีสารตะกั่ว แต่ยังคงเลขออกเทนไว้ที่ ๘๗ ในขณะที่เบนซินพิเศษยังมีตัวเลือกให้อยู่ว่าจะใช้ชนิดมีหรือไม่มีสารตะกั่ว ดังนั้นใครใช้รถยนต์ที่เดิมเติมเบนซินธรรมดาแบบมีสารตะกั่ว ถ้ายังอยากใช้น้ำมันมีสารตะกั่วก็ต้องเปลี่ยนไปเติมเบนซิน ๙๕ แทน โดยเบนซินธรรมดานั้นยังไม่มีการบังคับให้ต้องมีการผสมสารออกซีจีเนต

รูปที่ ๖ ประกาศปีพ.ศ. ๒๕๓๗ ยกเลิกเบนซินธรรมดาชนิดมีสารตะกั่ว เปลี่ยนเป็นชนิดไม่มีสารตะกั่ว ในขณะที่เบนซินพิเศษยังมีทั้งแบบมีและไม่มีสารตะกั่ว

มาตรฐานปีพ.ศ. ๒๕๓๘ ยกเลิกเบนซินพิเศษชนิดที่ไม่มีสารออกซีจีเนต (รูปที่ ๗) คือกำหนดให้ต้องมีสารออกซีจีเนตเป็นส่วนผสม แต่ไม่บังคับสำหรับเบนซินธรรมดา

วันหนึ่ง เพื่อนบ้านบ้านติดกันเขาชวนให้ไปฟังเสียงเครื่องยนต์รถเขาที่เพิ่งจะเปลี่ยนมาใช้เบนซินไร้สารออกเทน ๙๘ แทนเบนซินมีสารตะกั่วออกเทน ๙๗ ปรากฏว่าพอเปลี่ยนมาใช้เบนซินไร้สารออกเทน ๙๘ เครื่องมีอาการน็อคที่รอบเดินเบา (รอบเครื่องต่ำ) ในขณะที่ก่อนหน้านั้นที่ใช้แบบมีสารตะกั่วออกเทน ๙๗ ไม่มีปัญหานี้ (สมัยนั้นเครื่องยนต์เบนซินยังใช้คาร์บิวเรเตอร์เป็นหลัก) เหตุการณ์นี้ส่งผลต่อภาพลักษณ์ของเบนซินไร้สารตะกั่วมากจนทำให้คนไม่กล้าเปลี่ยนไปใช้เบนซินไร้สารตะกั่ว ทางผู้ผลิตจึงต้องมีการปรับองค์ประกอบของน้ำมันเพื่อให้ปัญหาดังกล่าวหายไป สาเหตุหนึ่งเข้าใจว่าเกิดจากส่วนผสมที่มีองค์ประกอบที่เป็นอะโรมาติกจุดเดือดสูงมากเกินไป คืออะโรมาติกที่มีจำนวนอะตอมคาร์บอน8 หรือ 9 อะตอมมีเลขออกเทนสูงกว่าเบนซีนมาก แต่ก็มีจุดเดือดที่สูงกว่าด้วย ทำให้ระเหยน้อยที่ความเร็วรอบต่ำ

ในยุคที่สมัยยังใช้คาร์บิวเรเตอร์ในการผสมไอระเหยน้ำมันกับอากาศ การตั้งองศาการจุดระเบิด คือจะให้จุดระเบิดเมื่อลูกสูบอยู่ที่ตำแหน่งก่อนหรือหลังจุดศูนย์ตายบนแค่ไหนก็ทำได้ง่าย ดังนั้นคนที่มีรถที่ต้องการน้ำมันที่มีเลขออกเทนต่างไปจากมาตรฐาน (เช่นรถญี่ปุ่นที่ต้องการน้ำมันออกเทน ๙๐ หรือ ๙๑) ก็มักจะมีการปรับองศาการจุดระเบิดให้เหมาะสมสำหรับน้ำมันเบนซินพิเศษ (เพื่อให้ได้กำลังเพิ่มขึ้นบ้าง เพราะถ้าปรับให้ไปรับกับน้ำมันที่มีเลขออกเทนต่ำกว่า กำลังเครื่องยนต์จะตกลง) และจุดนี้ก็ก่อให้เกิดปัญหาภายหลังเมื่อมีการรณรงค์ให้ใช้น้ำมันที่มีเลขออกเทนที่ตรงกับที่ผู้ผลิตกำหนดไว้ เพราะผู้ที่ใช้รถยนต์ที่คู่มือบอกว่าใช้ออกเทน ๙๑ (รถญี่ปุ่นเป็นหลัก) ไม่รู้ว่าเครื่องได้รับการปรับให้ทำงานกับน้ำมันออกเทน ๙๕ พอกลับมาเติมน้ำมันออกเทน ๙๑ เครื่องยนต์ก็เกิดการน็อค

รูปที่ ๗ ประกาศปีพ.ศ. ๒๕๓๘ ยกเลิกเบนซินพิเศษชนิดที่ไม่มีสารออกซีจีเนตเป็นส่วนผสม

การใช้น้ำมันออกเทนสูงเกินความต้องการของเครื่องยนต์ถูกมองว่าเป็นการสิ้นเปลือง (แน่นอนว่าน้ำมันประเภทเดียวกันที่มีเลขออกเทนสูงจะมีต้นทุนสูงกว่าน้ำมันที่มีเลขออกเทนต่ำ) ก็เลยมีการรณรงค์ให้ใช้น้ำมันที่มีเลขออกเทนถูกชนิดกับเครื่องยนต์ มาตรฐานปีพ.ศ. ๒๕๔๑ (รูปที่ ๘) จึงมีการแยกน้ำมันเบนซินออกเป็น ๓ เกรดคือ ออกเทน ๘๗, ๙๑ และ ๙๕ (ออกเทน ๙๑ โผล่มาแล้ว) แต่เอาเข้าจริงในช่วงเวลานั้นเครื่องยนต์ที่ใช้เบนซินออกเทน ๘๗ มีน้อยมากเมื่อเทียบกับรถทั้งหมด ผู้ผลิตเบนซินออกเทน ๘๗ ออกจำหน่ายก็มีอยู่รายเดียว และจำหน่ายเพียงแค่บางปั๊มด้วย ก่อนที่จะเลิกจำหน่ายไป

และในขณะเดียวกันก็เลิกการจำหน่ายเบนซินชนิดมีสารตะกั่ว (แต่ในข้อกำหนดลักษณะและคุณภาพยังยอมให้มีอยู่ในปริมาณเล็กน้อยนะ)

ปีพ.ศ. ๒๕๔๐ ประเทศไทยเกิดวิฤตการณ์การเงิน มีการลอยตัวค่าเงินบาท จากเดิม ๒๗ บาทต่อ ๑ ดอลล่าร์สหรัฐอเมริกา ช่วงแรกมีความผันผวนมากแบบหลุดไปเกิน ๕๐ บาทต่อ ๑ ดอลล่าร์สหรัฐอเมริกา ก่อนที่จะกลับมานิ่งที่ราว ๆ ๓๗ บาทต่อ ๑ ดอลล่าร์สหรัฐอเมริกา ทำให้มีแนวความคิดที่จะลดการพึ่งพาพลังงานน้ำมันที่ต้องใช้เงินตราต่างประเทศซื้อ และตัวเลือกที่มาเป็นอันดับต้น ๆ ก็คือการใช้แก๊สโซฮอล์โดยใช้เอทานอลที่ผลิตจากผลิตผลทางการเกษตรในประเทศมาผสมกับน้ำมันเบนซิน นั่นหมายถึงการต้องตั้งโรงงานผลิตเอทานอลและโรงงานสำหรับผสมเอทานอลกับน้ำมันเบนซิน ซึ่งกว่าจะมีน้ำมันแก๊สโซฮอล์ให้ออกมาใช้ก็เป็นปีพ.ศ. ๒๕๔๕ (รูปที่ ๙) ซึ่งตอนนั้นมีแต่ออกเทน ๙๕ (ชนิด E10 เท่านั้น)

ในช่วงเวลาถัดจากนั้น เวลาที่มีประกาศข้อกำหนดลักษณะและคุณภาพก็จะแยกประกาศกันระหว่างน้ำมันเบนซิน (คือพวกที่ไม่ใช้เอทานอลเป็นสารเพิ่มเลขออกเทน) และน้ำมันแก๊สโซฮอล์ (พวกที่ใช้เอทานอลเป็นสารเพิ่มเลขออกเทน)

รูปที่ ๘ มาตราฐานปีพ.ศ. ๒๕๔๑ เป็นครั้งแรกที่มีการกำหนดมาตรฐานเบนซิน ๙๑

เอทานอลมีพลังงานในตัวใกล้เคียงกับอีเทอร์ ดังนั้นน้ำมันเบนซินที่ใช้อีเทอร์เป็นสารเพิ่มออกเทนกับแก๊สโซฮอล์ที่มีสัดส่วนเท่ากันจะให้พลังงานพอ ๆ กัน ความแตกต่างที่สำคัญไปอยู่ตรงที่ความเป็นขั้วของเอทานอลที่สูงกว่าอีเทอร์มาก ก่อให้เกิดปัญหากับชิ้นส่วนที่เป็นยางกับพอลิเมอร์ในระบบเชื้อเพลิงได้ ช่วงเวลานั้นรถยนต์ส่วนใหญ่ไม่ค่อยมีปัญหา พวกที่มีปัญหามากกว่าคือมอเตอร์ไซค์และเครื่องยนต์ขนาดเล็ก (เช่นเครื่องยนต์อเนกประสงค์ เครื่องตัดหญ้า) ที่พอเปลี่ยนมาใช้แก๊สโซฮอล์แล้วพบว่าชิ้นส่วนที่เป็นพลาสติกหรือยางเดิมนั้นเกิดการบวม ต้องมีการเปลี่ยนชิ้นส่วนเหล่านี้

รูปที่ ๙ มาตรฐานปีพ.ศ. ๒๕๔๕ กับการปรากฏตัวครั้งแรกของแก๊สโซฮอล์ ๙๕

รูปที่ ๑๐ ปีพ.ศ. ๒๕๔๗ เบนซินออกเทน ๘๗ หายไปแล้ว

ในปีพ.ศ. ๒๕๔๗ ก็มีการเปลี่ยนแปลงอีก คือยกเลิกน้ำมันเบนซินออกเทน ๘๗ เหลือไว้เฉพาะออกเทน ๙๑ และ ๙๕ (รูปที่ ๑๐) และการปรากฏตัวของแก๊สโซฮอล์ ๙๑ (รูปที่ ๑๑) โดยน้ำมันแก๊สโซฮอล์ในยุคแรกนั้นมีเฉพาะที่มีเอทานอลเป็นส่วนผสมแค่ 10%

รูปที่ ๑๑ มาตรฐานแก๊สโซฮอล์ปีพ.ศ. ๒๕๔๗ กับการปรากฏตัวของแก๊สโซฮอล์ ๙๑

อย่างที่กล่าวไว้ก่อนหน้าว่าเอทานอลมีพลังงานในตัวพอ ๆ กับอีเทอร์ ดังนั้นถ้าระบบเชื้อเพลิงของรถยนต์นั้นทนต่อการกัดกร่อนของเอทานอลได้ การเปลี่ยนมาใช้แก๊สโซฮอล์ก็จะไม่แตกต่างกันในแง่ความสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง แต่ถ้าผสมเอทานอลในปริมาณที่สูงขึ้น เช่น E20 ที่ผสมเอทานอล 20% หรือใช้เอทานอลเป็นเชื้อเพลิงหลัก เช่น E85 ที่มีเอทานอล 85% ค่าพลังงานในตัวของเชื้อเพลิงเหล่านี้จะต่ำกว่าของแก๊สโซฮอล์ E10 หรือน้ำมันเบนซินอย่างเห็นได้ชัด รถยนต์ที่จะใช้เชื้อเพลิงเหล่านี้ได้ต้องสามารถที่จะปรับปริมาณน้ำมันที่จ่ายให้เหมาะสมกับน้ำมันที่ใช้ คือต้องจ่ายน้ำมันเพิ่มมากขึ้นเพื่อให้ได้กำลังเท่าเดิม ดังนั้นจึงไม่แปลกถ้าผู้ใช้จะพบว่าแม้ว่าน้ำมัน E20 จะมี "ราคาขาย" ที่ถูกกว่า E10 (ทั้ง ๆ ที่ต้นทุน E20 สูงกว่า) แต่ระยะทางที่วิ่งได้ต่อลิตรจะน้อยกว่า

รูปที่ ๑๒ น้ำมันเบนซินออกเทน ๘๗ กลายเป็นน้ำมันเบนซินพื้นฐานสำหรับนำไปผสมเป็นน้ำมันตัวอื่นที่มีเลขออกเทนสูงขึ้น

แต่การผลิตน้ำมันเบนซิน ๘๗ ก็ไม่ได้หมดไป เพียงแต่ไปปรากฏในน้ำมันเบนซินพื้นฐาน (รูปที่ ๑๒) ประกาศปีพ.ศ. ๒๕๔๘ แบ่งน้ำมันเบนซินพื้นฐานออกเป็นออกเทน ๘๗ และ ๘๙ เพื่อใช้สำหรับผสมกับเอทานอลเพื่อให้ได้แก๊สโซฮอล์ E10 ออกเทน ๙๑ และ ๙๕ (ตอนนั้นยังไม่มีแก๊สโซฮอล์ E20)

ตอนที่ ๓ นี้ถือได้ว่าเป็นการรีวิวการเปลี่ยนแปลงลักษณะและคุณภาพของน้ำมันเบนซินในบ้านเรา จากยุคสมัยที่ยังใช้สารตะกั่วและเบนซินธรรมดาออกเทน ๘๓ มาจนถึงยุคแก๊สโซฮอล์ E10 ออกเทน ๙๑ และ ๙๕ แต่การผลิตน้ำมันเบนซินที่ไม่ใช่แก๊สโซฮอล์ก็ยังมีอยู่ มาตรฐานปีพ.ศ. ๒๕๖๒ (รูปที่ ๑๓) เป็นของน้ำมันเบนซินที่ไม่ใช่แก๊สโซฮอล์ แต่ก็มีเฉพาะเบนซิน ๙๕ ที่ตอนนี้ขายแพงกว่าแก๊สโซฮอล์มาก (ทั้ง ๆ ที่ต้นทุนมันถูกกว่าแก๊สโซฮอล์เสียอีก เพราะเอทานอลราคาแพงกว่าน้ำมัน ยิ่งมีเอทานอลเป็นส่วนผสมมากขึ้นต้นทุนก็จะยิ่งสูงขึ้น เช่นเดียวกับน้ำมันดีเซลที่ไบโอดีเซลต้นทุนสูงกว่าน้ำมันดีเซล ยิ่งผสมไบโอดีเซลมากต้นทุนก็ยิ่งสูงขึ้นตาม)

สำหรับตอนที่ ๓ นี้คงขอจบเพียงเท่านี้

รูปที่ ๑๓ มาตรฐานสำหรับน้ำมันเบนซินที่ไม่ใช่แก๊สโซฮอล์ก็ยังมีอยู่ ฉบับปีพ.ศ. ๒๕๖๒ นี้มีเฉพาะเบนซิน ๙๕

จากเอา E85 มาทำเจลล้างมือ ไปจนถึง Cetane no. น้ำมันดีเซล MO Memoir : Sunday 29 March 2563

เมื่อตอนต้นเดือน ตอนที่เอทานอลขาดตลาด คนหาซื้อเอาไปทำเจลล้างมือ เอาไปฆ่าเชื้อโรคไม่ได้ ผมก็เลยลองตั้งคำถามเล่น ๆ ว่าจะเอาน้ำมันแก๊สโซฮอล์ E85 (ที่มีเอทานอลอยู่ 85%) ที่ขายลิตรกันอยู่ลิตรละไม่ถึง ๒๐ บาท เอาไปทำเจลล้างมือฆ่าเชื้อโรคได้ไหม แต่จะว่าไปคำถามนี้มันก็เลยไปนิดนึง คือน่าจะตั้งคำถามก่อนว่าเอทานอลในรูปของ E85 สามารถฆ่าเชื้อโรคได้ไหม ซึ่งตรงนี้ผมก็ไม่รู้ 

  

ส่วนคำถามที่ว่าจะเอา E85 ไปทำเจลล้างมือได้ไหม ก็มีคนถามในอินเทอร์เน็ตเหมือนกัน แต่คำตอบมักจะมาในทำนองที่ว่ามัน E85 มันไวไฟ (แต่จะว่าไปเอทานอลเข้มข้นสูงมันก็ไวไฟเช่นกัน แต่คนตอบคำถามไม่ยักเอ่ยถึง)

  

รูปที่ ๑ Phase diagram ระหว่างน้ำมันเบนซิน (gasoline) เอทานอล และน้ำ บริเวณที่อยู่เหนือเส้นโค้งคือบริเวณที่ทั้งสามสารรวมกันอยู่ในเฟสเดียวได้ ส่วนบริเวณที่อยู่ใต้เส้นโค้งจะเกิดการแยกเป็นสองเฟส คือเฟสที่มีน้ำเป็นหลัก (อยู่ทางด้านซ้าย) และเฟสที่มีน้ำมันเบนซินเป็นหลัก (อยู่ทางด้านขวา) น้ำมันแก๊สโซฮอล์ที่ใช้กันก็ต้องมีส่วนผสมที่อยู่ในช่วงที่เป็นเฟสเดียว โดยต้องคำนึงถึงอุณหภูมิสูงสุดของการใช้งานด้วย เพราะการแยกเฟสจะเกิดได้ดีขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น (รูปจาก T. Johansen & J. Schramm, "Low-Temperature Miscibility of Ethanol-Gasoline-Water Blends in Flex Fuel Applications", Energy Sources Part A(18) Recovery, Utilization, and Environmental Effects:1634-1645 · November 2009)

  

ที่ผมมองนั้นไม่ใช่การเอา E85 มาทำเจลล้างมือโดยตรง เพราะสงสัยอยู่เหมือนกันว่าองค์ประกอบส่วนที่เป็นไฮโดรคาร์บอนที่เป็นโมเลกุลไม่มีขั้วนั้นไปรบกวนการเกิดเป็นเจลหรือไม่ ที่คิดเอาไว้เล่น ๆ ก็คือถ้าเราเติมน้ำลงไปใน E85 จนในที่สุดมันเกิดการแยกเป็น ๒ เฟส เป็นไปได้ไหมที่จะเอาเฟส (น้ำ + เอทานอล) ที่มีน้ำมันปนอยู่เล็กน้อย มาแยกน้ำมันออกและเพิ่มความบริสุทธิ์ของเอทานอล โดยทิ้งท้ายไว้ว่าน่าจะลองเอาไปทำเป็นโจทย์วิชา plant design ให้นิสิตวิศวกรรมเคมีคิดกันเล่น ๆ ในช่วงนี้ (แต่บังเอิญผมไม่ได้สอนวิชานี้)

  

คำถามเรื่องเอา E85 ไปทำเป็นเจลล้างมือนั้น ก็มีการตั้งคำถามกับบนอินเทอร์เน็ต และมีคำตอบที่หลากหลาย ผมขอยกมาตัวอย่างหนึ่งก็แล้วกันนะครับ ในรูปที่ ๒ ข้างล่าง ลองอ่านเองก่อนก็แล้วกัน

  

รูปที่ ๒ คำตอบหนึ่งที่เห็นมีคนตอบทางอินเทอร์เน็ต ที่ผมติดใจนิดนึงคือแหล่งที่มาข้อมูลน้ำมันเบนซินที่เขาอ้างอิง

ในคำตอบนี้มีบางจุดที่ผมติดใจ ตัวอย่างแรกก็คือย่อหน้าที่ ๔ ที่บอกว่าน้ำมันเบนซินประกอบด้วยอะไรบ้าง "... เช่น เอ็นเฮกเซน เบนซีน ออกเทน เฮบเทน (อันนี้น่าจะพิมพ์ผิด ที่ถูกควรจะเป็นเฮปเทน) เป็นต้น ซึ่งสารเคมีเหล่านี้มีความเป็นพิษ .." ซึ่งถ้าจะว่าตามประโยคที่เขาเขียน แสดงว่าสารทุกตัวที่เขายกมานั้นต่างมีความเป็นพิษทั้งนั้น

  

เรื่องความเป็นพิษของสารเนี่ย จะว่าไปน้ำเปล่าก็เป็นพิษถึงตายได้ถ้าดื่มเข้าไปมากเกินขนาด เอทานอลก็มีความเป็นพิษเช่นกันไม่ว่าจะเป็นด้วยการดื่มเข้าไปหรือการสัมผัส สารประกอบไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัวพวกพาราฟินเนี่ยจะว่าไปมันมีความเป็นพิษที่ต่ำ ต่ำขนาดไหนหรือครับ ก็วาสลีนที่นำมาใช้กันในชีวิตประจำวัน (ทาริมฝีปากแห้งตอนหน้าหนาวหรือทาผิวหนังที่แตกแห้ง) หรือใช้ในทางการแพทย์ (เพื่อการหล่อลื่น) ก็ยังได้มาจากปิโตรเลียม แต่ทำให้มันมีความบริสุทธิ์สูงด้วยการกำจัดสิ่งปนเปื้อนออกไป

ในส่วนของสารประกอบอะโรมาติก (aromatic) นั้น ตัวที่มีความเป็นพิษสูงก็คือเบนซีน (Benzene C₆H₆) ในขณะที่พวกอัลคิลเบนซีน (alkyl benzenes) ต่าง ๆ นั้นมีความเป็นพิษต่ำกว่ามาก 

  

รูปที่ ๓ ข้อกำหนดเกี่ยวกับสารประกอบบางตัวในน้ำมันแก๊สโซฮอล์ จากรายละเอียดแนบท้าย ๑ ของประกาศกรมธุรกิจพลังงาน เรื่อง กำหนดลักษณะและคุณภาพของน้ำมันแก๊สโซฮอล์ พ.ศ. ๒๕๖๒ ประกาศในราชกิจจานุเบกษา เล่ม ๑๓๖ ตอนพิเศษ ๘๗ ง หน้า ๒๕ วันที่ ๕ เมษายน ๒๕๖๒

น้ำมันเบนซินประกอบด้วยอะไรบ้างนั้น ถ้าดูจากข้อกำหนดลักษณะและคุณภาพเราก็จะเห็นว่าสิ่งที่เขากำหนดนั้นพอจะแบ่งออกได้เป็น

  

(ก) ส่วนที่เป็นไฮโดรคาร์บอนที่ไม่ใช่อะโรมาติก

(ข) ส่วนที่เป็นสารประกอบอะโรมาติก และ

(ค) ส่วนที่เป็นสารเพิ่มเลขออกเทน (octance number)

  

ส่วนที่ว่าแต่ละสารจะมีได้ในปริมาณเท่าใดนั้น ยังมีพารามิเตอร์อื่นเข้ามาเกี่ยวข้องอีก ที่สำคัญเห็นจะได้แก่ความดันไอและกราฟอุณหภูมิการกลั่น ที่เป็นตัวกำหนดว่าควรมีไฮโดรคาร์บอนที่มีจุดเดือดต่ำและสูงผสมกันในสัดส่วนเท่าใด ซึ่งสองพารามิเตอร์นี้เคยเล่าไว้ใน Memoir ปีที่ ๕ ฉบับที่ ๕๔๘ วันพฤหัสบดีที่ ๑๓ ธันวาคม ๒๕๕๕ เรื่อง "กราฟอุณหภูมิการกลั่นของน้ำมันเบนซิน (Gasoline distillation curve)"

  

จากข้อมูลที่นำมาให้ดูในรูปที่ ๓ จะเห็นว่าปริมาณสารประกอบเบนซีนนั้นถูกจำกัดไว้เป็นพิเศษ คือไม่ให้เกินร้อยละ ๑.๐ โดยปริมาตร ในขณะที่ปริมาณอะโรมาติกรวมยอมให้สูงได้ถึงร้อยละ ๓๕ โดยปริมาตร หรือกว่า ๑ ใน ๓ ของน้ำมัน เหตุผลที่ต้องยอมให้มีพวกสารอะโรมาติกสูงก็เพราะพวกนี้เป็นสารที่มีเลขออกเทนสูงนั้นนั้น เรียกว่าระดับร้อยกว่าขึ้นไปทั้งสิ้น แต่มันก็มีปัญหาเรื่องที่มันมีจุดเดือดสูงเช่นกัน จุดเดือดอะโรมาติกพวก C8 ก็เข้าไปแตะ 140ºC แล้ว ถ้าเป็น C9 ก็เข้าไปแตะที่ระดับ 170ºC

   

ที่อะตอม C เท่ากัน สารประกอบโอเลฟินส์จะมีเลขออกเทนสูงกว่า พวกนี้มันเกิดตอนที่ทำให้โมเลกุลใหญ่แตกออกเป็นโมเลกุลเล็ก แต่ที่ต้องควบคุมปริมาณก็เพราะมันสามารถเกิดปฏิกิริยาการพอลิเมอร์ไรซ์เป็นโมเลกุลใหญ่ได้ กลายเป็นคราบของแข็งสกปรกเกาะติดในระบบจ่ายเชื้อเพลิง

  

รูปที่ ๔ ส่วนหนึ่งของเนื้อหาบทความที่มีการอ้างอิงในรูปที่ ๒ เอกสารต้นฉบับเนื้อหาไปปรากฏอยู่คนละหน้ากัน ก็เลยขอตัดต่อให้มาอยู่ในหน้าเดียวกัน แต่ไม่ได้มีการตัดข้อความใด ๆ ระหว่างกลางทิ้งออกไป

อีกอันหนึ่งที่ผมติดใจก็คือแหล่งข้อมูลอ้างอิงที่รูปที่ ๒ อ้างอิงมา ที่เป็นบทความตีพิมพ์ในวารสารฉบับหนึ่ง (อยากรู้ว่าเป็นเรื่องอะไรก็คงค้นดูตามลิงก์ที่ปราฏเอาเองนะครับ) รูปที่ ๔ ผมตัดมาเฉพาะข้อความที่เกี่ยวข้องกับองค์ประกอบน้ำมันเบนซินและน้ำมันดีเซลที่ปรากฏในบทความนั้น ลองอ่านดูเอาเองก่อนนะครับ สำหรับคนที่มีความรู้พื้นฐานเคมีอินทรีย์ก็คงจะพอมองเห็นอะไรบ้างแล้วนะครับ โดยเฉพาะตรงที่ผมขีดเส้นใต้สีแดงเอาไว้

   

น้ำมันเบนซินกับน้ำมันดีเซลเป็นน้ำมันที่ตรงข้ามกันครับ โครงสร้างที่ดีสำหรับเบนซิน (เช่น โซ่กิ่ง อะโรมาติก) จะเป็นโครงสร้างที่ไม่ดีสำหรับดีเซล ส่วนโครงสร้างที่ไม่ดีสำหรับเบนซิน (พวกโซ่ตรง) กลับเป็นโครงสร้างที่ดีสำหรับดีเซล ในขณะที่น้ำมันเบนซินมีเลขออกเทนเป็นตัวบ่งบอกความสามารถในการต้านทานการน๊อค น้ำมันดีเซลก็มีเลขซีเทน (cetane number) ที่เป็นตัวบ่งบอกความสามารถในการต้านทานการน๊อคเช่นกัน โดยเลขซีเทนของน้ำมันดีเซลที่ใช้ในบ้านเรา ที่ กรมธุรกิจพลังงานกำหนดไว้ต้องมีค่าไม่น้อยกว่า ๕๐

   

ข้อความที่ขีดเส้นใต้เอาไว้ในรูปที่ ๔ คือ "... ส่วนประกอบหลักคือ พาราฟินที่ไม่แยกกิ่งสาขา (unbranched paraffins) มีคาร์บอนหลายตัว² เช่น เบนซีน โทลูอีน ออร์โธไซลีน และพราราไซลีน ..." ในภาษาไทยนั้น คำ "เช่น" ที่ปรากฏเป็นตัวขยายความคำที่อยู่ข้างหน้า ซึ่งในที่นี้ก็เป็นการยกตัวอย่างโมเลกุลสารประกอบที่เป็นพวกพาราฟินที่ไม่แยกกิ่งสาขา แต่โมเลกุลที่เขายกมานั้นเป็นพวกอะโรมาติก ซึ่งเป็นคนละพวกกัน

  

รูปที่ ๕ ตัวอย่างเลขซีเทนของสารประกอบอะโรมาติกบางตัว พึงสังเกตว่าพวกนี้ต่างมีเลขซีเทนต่ำมากทั้งนั้น (จาก "Compendium of Experimental Cetane Numbers" โดย J. Yanowitz, M.A. Ratcliff, R.L. McCormick, J.D. Taylor และ M.J. Murphy ดาวน์โหลดได้ที่ https://www.nrel.gov/docs/fy17osti/67585.pdf)

บทความที่มีการอ้างอิงบางทีก็ต้องดูดี ๆ เหมือนกัน (แม้แต่บทความที่ผมเขียนก็เช่นกัน) เพราะมันบ่งบอกว่าคนที่อ้างอิงบทความและคนที่เขียนบทความ (รวมทั้งผู้ประเมินบทความให้ตีพิมพ์ด้วย) ว่ามีความรู้ในเรื่องนั้นหรือได้อ่านบทความนั้นหรือไม่ เคยเจอเหมือนกัน ที่มีการอ้างอิงบทความ แต่พอตามไปอ่านจริง ๆ กลับพบว่าบทความนั้นไม่ได้เขียนเรื่องที่ถูกกล่าวพาดพิงเอาไว้เลย

เลิกใช้แก๊สโซฮอล์และไบโอดีเซลกันดีไหมครับ (๒) MO Memoir : Monday 27 January 2563

น่าจะราว ๆ ๔๐ ปีเศษที่แล้วบ้านเราเคยมีปัญหาการคลังจนต้องลดค่าเงินบาท ต้องประหยัดพลังงานด้วยการงดการออกรายการโทรทัศน์ตอนหกโมงเย็นถึงสองทุ่ม เพราะกำลังการผลิตไฟฟ้าไม่พอ ช่วงนั้นก็ได้อาศัยฟังวิทยุและอ่านหนังสือ ไฟถนนยังเปิดดวงเว้นดวง และสิ่งหนึ่งที่มีการบิดเบือนราคามากคือราคาน้ำมันดีเซล คือมีการมองว่าน้ำมันดีเซลเป็นน้ำมันสำคัญเพื่อการพาณิชย์ ในขณะที่น้ำมันเบนซินเป็นน้ำมันของรถเก๋ง (คนมีตังค์) ก็เลยมีการทำให้ราคาน้ำมันดีเซลถูกกว่าเบนซินมาก (ถ้าจำไม่ผิดก็น่าจะราว ๆ ครึ่งหนึ่งของเบนซิน) ผลก็คือโรงกลั่นบ้านเราผลิตดีเซลได้ไม่พอใช้ ต้องนำเข้าน้ำมันดีเซลสำเร็จรูปจากต่างประเทศ ในขณะที่กลั่นเบนซินได้เหลือเฟือ ต้องส่งออก สาเหตุหนึ่งที่ทำให้น้ำมันดีเซลไม่พอใช้ก็เพราะคนหันมาซื้อรถปิคอัพกันมากแทนการใช้รถเก๋ง เพิ่งจะมีการปรับโครงสร้างราคาน้ำมันใหม่ทำให้ราคาน้ำมันดีเซลนั้นอยู่ในระดับเดียวกันกับเบนซิน (ซึ่งจะว่าไปแล้วความจริงมันก็เป็นเช่นนั้น) เมื่อราว ๆ ๓๐ ที่ผ่านมา (จำเวลาที่แน่นอนไม่ได้ จำได้แต่เพียงว่าช่วงนั้นเรียนอยู่ต่างประเทศ)
  

รูปที่ ๑ นำมาจาก http://www.eppo.go.th/index.php/th/petroleum/price/structure-oil-price แสดงโครงสร้างราคาขายปลีกน้ำมันเชื้อเพลิง ณ กรุงเทพมหานคร ข้อมูลเป็นของวันศุกร์ที่ ๒๔ มกราคม ๒๕๖๓ ที่ผ่านมา (ที่มีการปรับราคาครั้งสุดท้ายจนถึงวันนี้) ช่องแรกนั้นเป็นราคาต่อลิตรหน้าโรงกลั่น ช่องสุดท้ายของตารางนั้นเป็นราคาขายปลีกหน้าปั๊มน้ำมัน และใต้ตารางนั้นมีราคาเอทานอลที่ใช้สำหรับผลิตแก๊สโซฮอล์ และเมทิลเอสเทอร์ของกรดไขมันหรือ Biodiesel B100 ที่นำมาผสมกับน้ำมันดีเซล ลองดูราคาต้นทุนเองเล่น ๆ ก่อนนะครับ 
   

ในตารางคำย่อ UG คือ Unleaded gasoline ซึ่งก็คือน้ำมันเบนซินไร้สารตะกั่วและไม่ได้ใช้เอทานอลเป็นสารเพิ่มเลขออกเทน อักษร H ที่นำหน้าน้ำมันดีเซลมาจาก High Speed Diesel (HSD) หรือน้ำมันดีเซลสำหรับเครื่องยนต์รอบสูง เพราะน้ำมันดีเซลเองนั้นยังมี Low Speed Diesel (LSD) หรือน้ำมันดีเซลรอบต่ำที่บางทีเรียกว่าน้ำมันขี้โล้ที่ใช้กับเครื่องยนต์เรือขนาดใหญ่ ส่วน FO ย่อมาจาก Fuel Oil หรือน้ำมันเตาที่มีการแบ่งเกรดตามค่าความหนืด
   

จากตารางคงเห็นได้ไม่ยากนะครับว่าต้นทุนกับราคาขายมันกลับกันอยู่ คือน้ำมันที่ต้นทุนต่ำสุด (ไม่ว่าจะเป็นเบนซินหรือดีเซล) กลับมีราคาขายปลีกแพงกว่าน้ำมันที่มีต้นทุนแพงกว่า (พวกที่มีเอทานอลหรือเมทิลเอสเทอร์ของกรดไขมันผสมอยู่เยอะ) ดังนั้นจึงไม่ควรแปลกใจนะครับว่าทำไมเวลาที่น้ำมันตลาดโลกมีราคาเปลี่ยนแปลง (ไม่ว่าจะเพิ่มขึ้นหรือลดลง) ราคาน้ำมันเบนซินที่มีเอทานอลผสมอยู่ยิ่งเยอะยิ่งไม่ค่อยจะมีการเปลี่ยนแปลงเท่าใด เพราะว่ามันมีน้ำมันอยู่ในส่วนผสมที่ต่ำกว่า
   

ปัจจัยที่ทำให้น้ำมันที่มีราคาต้นทุนสูงขายในราคาที่ต่ำกว่าได้นั้นคือเงินจากกองทุนน้ำมัน (Oil Fund) จะเห็นว่าน้ำมันเบนซินและแก๊สโซฮอล์ E10 และ H-Diesel นั้นทุก ๆ ลิตรที่ขายได้จะต้องมีการส่งเงินเข้ากองทุนน้ำมัน ส่วนพวกที่มีเอทานอลผสมอยู่เยอะ (ได้แก่ E20 และ E85) หรือน้ำมันดีเซล B10 และ B20 ต่างต้องดึงเงินกองทุนน้ำมัน (ที่มีรายได้จากน้ำมันต้นทุนต่ำแต่ขายแพง) มาอุดหนุน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง E85 จะเห็นว่าต้นทุนหน้าโรงกลั่นนั้นสูงกว่าราคาขายปลีกอีก ดังนั้นไม่ต้องแปลกใจนะครับว่าที่ผ่านมาที่มีการเรียกร้องให้ขยายการขาย E20 และ E85 กันนั้น ทำไมมันถึงไม่มีการขยาย เพราะถ้าคนหันมาใช้พวกนี้กันเยอะมากขึ้น (คือใช้พวก E10 น้อยลง) จะเอาเงินที่ไหนมาชดเชยให้ขายในราคาถูกหรือต่ำกว่าทุนได้
  

ช่วงไม่กี่วันที่ผ่านมามีข่าวพูดถึงการจะเลิกให้แก๊สโซฮอล์ 91 E10 โดยจะดันแก๊สโซฮอล์ 95 E20 ขึ้นมา ถ้าแก๊สโซฮอล์ 91 E10 หายไป คนใช้แก๊สโซฮอล์ 91 E10 ก็คงต้องหันไปใช้แก๊สโซฮอล์ 95 E10 แทน สิ่งที่น่าจับตามองก็คือผลต่างราคาของแก๊สโซฮอล์ 95 E20 กับแก๊สโซฮอล์ 95 E85 นั้นจะเป็นอย่างไร เพราะมันจะไม่มีแก๊สโซฮอล์ 91 E10 เป็นตัวขวางเอาไว้
   

รูปที่ ๑ โครงสร้างราคาขายปลีกน้ำมันเชื้อเพลิงสำเร็จรูปของไทย (ราคากรุงเทพ) ณ วันศุกร์ที่ ๒๔ มกราคม ๒๕๖๓
  

ความสามารถในการพิ่งพาตนเองของประเทศเป็นสิ่งสำคัญ ดังนั้นสินค้าบางอย่างแม้ว่านำเข้าจากตลาดโลกจะถูกกว่าผลิตเองในประเทศ แต่ก็จำเป็นต้องผลิตเองในประเทศ (เช่นน้ำตาลทรายที่เคยเป็นมา) การใช้เอทานอลและน้ำมันปาล์มมาผลิตเป็นน้ำมันเชื้อเพลิงนั้นเป็นการลดการพึ่งพาพลังงานจากต่างประเทศหรือลดการสูญเสียเงินตราต่างประเทศจริงหรือไม่นั้นจำเป็นต้องดูตั้งแต่จุดเริ่มต้นของกระบวนการผลิต ที่แต่ก่อนจะมีการศึกษาที่เรียกว่า "From cradle to grave" หรือ "Life cycle assessment" คือการประเมินวัฏจักรของกระบวนการว่ามันผลิตของเสียในขั้นตอนไหน โดยเริ่มจากแหล่งที่มาของวัตถุดิบไปจนถึงการจัดการขยะสุดท้ายที่เกิดจากการใช้งานสุดท้าย
  

เป็นที่ทราบกันว่าเอทานอลที่ได้จากกระบวนการหมักนั้นไม่ได้มีความเข้มข้นสูง (ราว ๆ 15% ในน้ำ) เพราะถ้าเอทานอลเข้มข้นมากไปมันจะไปฆ่าเชื้อที่ใช้ในการหมัก และการกลั่นแยกเอทานอลที่ระดับความเข้มข้นนี้ให้สูงถึงระดับที่นำไปผสมกับน้ำมันเบนซินได้นั้น (ต้องสูงไม่ต่ำกว่า 99.0%vol) นั้นใช้พลังงานมาก เผลอ ๆ อาจใช้พลังงานมากกว่าที่ได้จากเอทานอลที่กลั่นได้อีก และพลังงานที่ต้องใช้ในการกลั่นนี้ได้มาจากไหน (ถ่านหินนำเข้า ???) ในขณะที่เอทานอลที่ได้นั้นสามารถนำมาทดแทนน้ำมันเบนซิน แต่น้ำมันเชื้อเพลิงที่ยานพาหนะใช้ในการขนวัตถุดิบเพื่อนำมาผลิตเอทานอลและขนส่งเอทานอลนั้นใช้น้ำมันอะไร การทดแทนน้ำมันตัวหนึ่งแต่ไปเพิ่มการใช้งานน้ำมันอีกตัวหนึ่งนั้นมันสมเหตุสมผลหรือไม่ (ถ้าการชดเชยนั้นมันสูงกว่าก็ไม่เป็นไร แต่ถ้ามันต่ำกว่าก็จะเป็นอีกเรื่องหนึ่ง) อันนี้ยังไม่รวมถึงการนำเข้าสารเคมีทางการเกษตร (ที่ต้องจ่ายด้วยเงินตราต่างประเทศ) เพื่อผลิตพืชที่จะนำมาผลิตเป็นเชื้อเพลิง กล่าวคืออาจลดการจ่ายเงินเพื่อนำเข้าเชื้อเพลิง แต่ไปเพิ่มการจ่ายเงินในหมวดอื่นแทนในการผลิตพลังงานทดแทน ซึ่งก็ควรต้องพิจารณาเหมือนกันว่ามันสมเหตุสมผลหรือไม่ 
    

หรืออย่างในกรณีของเมทิลเอสเทอร์ของน้ำมันพืช การผลิตเมทิลเอสเทอร์นี้ต้องใช้เมทานอล (methanol CH₃OH) ที่ต้องนำเข้าจากต่างประเทศ ยิ่งมีการผลิตไบโอดีเซลเพิ่มมากขึ้น ก็ยิ่งต้องนำเข้าเมทานอลเพิ่มมากขึ้น ซึ่งก็ควรต้องมีการพิจารณาว่าแม้ว่าจะลดการนำเข้าน้ำมันดีเซลได้ แต่ปริมาณเมทานอลและเงินตราต่างประเทศที่ต้องจ่ายนั้นมันคุ้มกันหรือไม่ อันที่จริงในกรณีของน้ำมันปาล์มนั้นมีการมองกันไปไกลกว่านั้นอีก คือแทนที่จะเปลี่ยนเป็นเมทิลเอสเทอร์ก็หาทางตัดสายโซ่ไฮโดรคาร์บอนของโมเลกุลน้ำมันปาล์มให้กลายเป็นโครงสร้างโมเลกุลไฮโดรคาร์บอนที่ยังเป็นโมเลกุลที่เป็นเส้นอยู่ (linear aliphatic alkanes) แล้วขายในรูปของสารเพิ่มค่าซีเทน (Cetane no.) ให้กับน้ำมันดีเซล หรือน้ำมันเครื่องยนต์เจ็ต ก็จะได้ราคาที่ดีกว่า แถมยังไม่ต้องไปพึ่งพาเมทานอลจากต่างประเทศด้วย จะว่าไปก็ได้ยินมาว่ามีบางบริษัทที่ผลิตน้ำมันจากพลาสติกก็ใช้การเปลี่ยนพลาสติกให้กลายเป็นไฮโดรคาร์บอนโซ่ตรงที่มีค่าซีเทนสูง (ระดับ 100) แล้วจำหน่ายเป็นสารเพิ่มเลขซีเทนแทนที่ขายได้ราคาดีกว่า แทนที่จะขายเป็นน้ำมันดีเซล (เลขซีเทนอยู่ที่ 50 กว่า)
  

เคยมีวิศวกรจากโรงกลั่นแห่งหนึ่งถามความเห็นผมว่าการนำน้ำมันพืชมาผสมกับน้ำมันดีเซลนั้นมีความเห็นอย่างไร ผมก็ตอบเขาไปว่าโดยความเห็นส่วนตัวแล้ว ควรจะเป็นการผสมโดยตรงโดยไม่ต้องผลิตเป็นเมทิลเอสเทอร์ก่อน เพราะมันจะช่วยลดต้นทุน แต่คนใช้รถยนต์อาจจะไม่ชอบ แต่มันก็มีตลาดพวกเครื่องยนต์ดีเซลที่ทำงานที่รอบเครื่องคงที่ไม่ได้หวือหวาเปลี่ยนตามอารมณ์ของผู้ควบคุมเครื่อง (เช่นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า) หรือพวกที่ใช้น้ำมันดีเซลเป็นเชื้อเพลิงเพื่อผลิตไอน้ำใช้ในโรงงาน ส่วนเอทานอลนั่นหรือ ผมว่ามันก็แปลกดีเหมือนกัน พวกเรียนทางด้านกระบวนการหมักเพื่อผลิตอาหารนั้นผลิตสารละลายเอทานอลเข้มข้นเพียงแค่ประมาณ 5% ก็ขายได้ตกลิตรละร่วม ๒๐๐ บาทในรูปของไวน์ ส่วนพวกเรียนวิศวกรรมเคมีนั้นพยายามผลิตเอทานอลเข้มข้น 99% จากเอทานอลความเข้มข้นต่ำเพื่อขายในราคาลิตรละ ๒๐ กว่าบาท ซึ่งก็แปลกดีเหมือนกัน

เลิกใช้แก๊สโซฮอล์และไบโอดีเซลกันดีไหมครับ MO Memoir : Saturday 22 February 2557

ความอยากของคนนั้นมันไม่มีที่สิ้นสุด ดังนั้นถ้าไม่มีศีลธรรมเข้ามาเป็นตัวควบคุมให้รู้จักพอ สังคมก็คงจะอยู่ไม่ได้
 

นักการเมืองต่างทราบเรื่องนี้ดี และใช้เรื่องเหล่านี้ในการหาความนิยมให้กับตนเอง ด้วยการสัญญาว่าจะให้นั่นให้โน่นแก่ประชาชน ให้มีใช้ในราคาถูกหรือไม่มีขีดจำกัด ซึ่งนโยบายเหล่ามันก็ช่วยให้เขาขึ้นสู่ตำแหน่งที่ต้องการได้ อยู่ในตำแหน่งที่ต้องการได้ แต่สุดท้ายประชาชนก็จะเป็นผู้แบกรับความเดือดร้อนซะเอง
 

และสิ่งหนึ่งที่เห็นมีนักการเมืองบางกลุ่มนำมาใช้หาคะแนนนิยมในปัจจุบันก็คือ "น้ำมันราคาถูก"
 

อันที่จริงเรื่องการตั้งราคาสินค้านี้ผมเคยเขียนเอาไว้แล้วเหมือนกันคือใน Memoir
 

ปีที่ ๕ ฉบับที่ ๕๘๐ วันพฤหัสบดีที่ ๒๑ กุมภาพันธ์ พ.ศ. ๒๕๕๖ เรื่อง "ผู้ส่งออกผู้ผลิต และผู้มีวัตถุดิบ(คิดสักนิดก่อนกดShareเรื่องที่๒)"

ปีที่ ๖ ฉบับที่ ๗๕๐ วันศุกร์ที่ ๑๗ มกราคม พ.ศ. ๒๕๕๗ เรื่อง "เมื่อประเทศผู้ส่งออกกินน้ำตาลราคาแพงกว่าราคาตลาดโลก"

ปีที่ ๖ ฉบับที่ ๗๕๐ วันศุกร์ที่ ๑๔ กุมภาพันธ์ พ.ศ. ๒๕๕๗ เรื่อง "ราคาขายปลีกน้ำมันเชื้อเพลิงในอาเซียน"

รูปที่ ๑ ป้ายนี้ติดอยู่ที่ถนนพญาไทหน้าคณะเภสัชศาสตร์ ผมถ่ายเอาไว้เมื่อวันพฤหัสบดีที่ ๒๐ กุมภาพันธ์ที่ผ่านมานี้เอง

รูปที่ ๒ ประกาศคณะกรรมการบริหารนโยบายพลังงาน เรื่องราคาอ้างอิงเอทานอลแปลงสภาพและไบโอดีเซลประเภทเมทิลเอสเตอร์ของกรดไขมัน จาก http://www.eppo.go.th/petro/kbg/pt-KBG2557-013.pdf

รูปที่ ๑ ที่เอามาให้ดูนั้นเป็นข้อกล่าวหาของนักการเมืองผู้หนึ่งต่อการตั้งราคาน้ำมัน ผมเห็นมันตั้งเป็นบอร์ดอยู่บนถนนพญาไท แถวหน้าคณะเภสัชศาสตร์ ก็เลยถ่ายรูปเก็บเอาไว้เป็นที่ระลึก
  

ส่วนรูปที่ ๒ นั้นเป็นข้อมูลที่ใกล้เคียงกับเวลาปัจจุบันมากที่สุดเท่าที่ผมหาได้ทางอินเทอร์เน็ต เป็นประกาศของคณะกรรมการบริหารนโยบายพลังงาน เรื่องราคาอ้างอิงเอทานอลแปลงสภาพและไบโอดีเซลประเภทเมทิลเอสเตอร์ของกรดไขมัน

สังเกตเห็นอะไรไหมครับ

ราคาขายปลีกน้ำมันดีเซลหน้าสถานีบริการในกรุงเทพมหานครในวันนี้อยู่ที่ ๒๙.๙๙ บาทต่อลิตร แต่น้ำมันดีเซลที่ขายกันอยู่นั้นไม่ใช่น้ำมันปิโตรเลียม 100% แต่มีการผสมไบโอดีเซลที่เป็นเมทิลเอสเทอร์ของกรดไขมันเข้าไปด้วย 5% หรือที่เราเรียกว่าน้ำมันดีเซล B5
 

แต่ต้นทุนไอโอดีเซลที่นำมาผสมนั้นอยู่ที่ ๓๖.๖๗ บาทต่อลิตร ซึ่งแพงกว่าราคาขายปลีกเสียอีก

ราคาขายปลีกน้ำมันเชื้อเพลิงหน้าสถานีบริการน้ำมัน เป็นผลรวมของราคาขายปลีกหน้าโรงกลั่นกับสารพัดภาษีที่บวกเข้าไปและค่าการตลาด ซึ่งตรงนี้คณะกรรมการบริหารนโยบายพลังงานเป็นผู้กำหนด โดยต้องนำเอาราคาอ้างอิงเอทานอลแปลงสภาพและไบโอดีเซลประเภทเมทิลเอสเตอร์ของกรดไขมันมาคิดด้วย ตัวเลขที่ใกล้เวลาปัจจุบันมากที่สุดที่ผมค้นได้ทางอินเทอร์เน็ตคือของวันที่ ๒๓ ธันวาคม ๒๕๕๖ (แต่ราคาปัจจุบันก็ไม่ได้ต่างจากเวลานั้นมาก) ซี่งได้นำมาแสดงให้ดูในรูปที่ ๓ ข้างล่าง ยังไงก็ลองพิจารณาดูเอาเองก่อนก็แล้วกัน

รูปที่ ๓ โครงสร้างราคาขายปลีกน้ำมันเชื้อเพลิงในเขตกรุงเทพและปริมณฑล ตามมติคณะกรรมการบริหารนโยบายพลังงาน ครั้งที่ ๔๐/๒๕๕๖ (ครั้งที่ ๑๗๔) วันจันทร์ที่ ๒๓ ธันวาคม พ.ศ. ๒๕๕๖ จาก http://www.eppo.go.th/nepc/kbg/kbg-174.html

ULG ก็คือ Unleaded Gasoline หรือน้ำมันเบนซินไร้สารตะกั่ว ในที่นี้คือน้ำมันออกเทน ๙๕ ราคาน้ำมันไม่ผสมเอทานอลหน้าโรงกลั่นเพียง ๒๔.๕๖๖ บาท ถูกกว่าราคาเอทานอลแปลงสภาพที่นำมาผสมอีก ดังนั้นจึงไม่แปลกที่ว่าน้ำมันแก๊สโซฮอล์ E10 (มีเอทานอลผสม 10%) ที่มีค่าออกเทน ๙๕ เหมือนกัน จึงมีราคาแพงกว่า และพอเป็น E20 (มีเอทานอลผสม 20%) ก็มีราคาแพงขึ้นไปอีก และตัวที่ต้นทุนแพงที่สุดคือ E85
 

แต่พอมาดูราคาขายปลีกจะเห็นว่าเรากลับไปตั้งราคาให้ตัวที่ต้นทุน "แพงที่สุด" ขายในราคาที่ "ถูกที่สุด" เท่านั้นยังไม่พอ ยังขายในราคาที่ "ต่ำกว่าต้นทุน" ด้วย โดยเฉพาะ E85 ที่ต้องนำเอาเงินสมทบเข้ากองทุนน้ำมันไปโปะถึงลิตรละ ๑๐ กว่าบาท เท่านั้นยังไม่พอ ยังแถมค่าการตลาดให้สูงกว่าตัวอื่นอีก
 

แล้วกองทุนน้ำมันเอาเงินมาจากไหน ก็เอามาจากน้ำมันตัวอื่นที่ขายในราคาที่สูงกว่าต้นทุน คือให้คนอื่นมาแบกรับภาระต้นทุนที่สูงของ E20 และ E85 เพื่อให้คนใช้น้ำมัน E20 และ E85 มีน้ำมันใช้ในราคาถูก
 

ดังนั้นจะเห็นว่าน้ำมัน E20 และ E85 จะขายราคาถูกได้ก็ต่อเมื่อมีการใช้น้ำมันที่ไม่ใช่แก๊สโซฮอล์และแก๊สโซฮอล์ E10 อยู่ ถ้าหากการใช้น้ำมันเหล่านี้ลดลงเมื่อใด หรือการใช้น้ำมัน E20 และ E85 เพิ่มขึ้นมากเกินไป ก็จะทำให้ไม่มีเงินมาโปะชดเชยราคาขาย E20 และ E85 ให้ขายถูกได้ (เพราะต้นทุนมันสูงกว่าอยู่แล้ว) การแก้ปัญหาจึงอาจต้องทำโดยการเพิ่มราคาน้ำมันที่ไม่ใช่แก๊สโซฮอล์และแก๊สโซฮอล์ E10 ให้สูงขึ้นไปอีก

ดังนั้นถ้าหากต้องการให้น้ำมันราคาถูกลง สิ่งแรกที่ควรจะทำก็คือรณรงค์ให้เลิกใช้แก๊สโซฮอล์และไบโอดีเซล เพราะมันเป็นการลด "ต้นทุน" สินค้าโดยตรง

แต่พอกล่าวอย่างนี้ก็คงมีคนออกมาคัดค้านว่าเอทานอลและไบโอดีเซลเป็นพลังงานสะอาด รักษาสิ่งแวดล้อม เป็นพลังงานหมุนเวียน ไม่ต้องใช้เงินตราต่างประเทศในการซื้อ

แต่มันเป็นจริงอย่างนั้นหรือ

การผลิตไบโอดีเซลชนิด "เมทิลเอสเทอร์" ชื่อก็บอกอยู่แล้วว่าต้องใช้ "เมทานอล" ซึ่งเมทานอลนี้ก็ต้องนำเข้าจากต่างประเทศ และการผลิตเมทานอลนั้นก็ยังอาศัยปิโตรเลียมเป็นวัตถุดิบ (ผ่านทางแก๊สธรรมชาติ) 
  

การผลิตเอทานอลก็ต้องใช้พลังงานความร้อนในการกลั่นแยก แหล่งพลังงานความร้อนที่ใช้ในการกลั่นก็ได้แก่ไอน้ำ ซึ่งต้องพึ่งถ่านหินหรือน้ำมันเตาเป็นเชื้อเพลิงต้มน้ำให้เดือด และเชื้อเพลิงเหล่านี้ก็ต้องนำเข้าจากต่างประเทศ
 

การขนส่งวัตถุดิบทางการเกษตรมายังโรงงาน ก็ยังใช้รถบรรทุก ที่ใช้น้ำมันดีเซลเป็นเชื้อเพลิง และเราก็ยังต้องนำเข้าน้ำมันดิบจากต่างประเทศเพื่อมาผลิตเป็นน้ำมันดีเซล
 

เราใช้น้ำมันดีเซลในการขนวัตถุดิบเข้าโรงงาน เพื่อให้ได้เอทานอลมาชดเชยการใช้น้ำมันเบนซิน ซึ่งเป็นการทำงานแบบลดการใช้น้ำมันชนิดหนึ่ง แต่ไปใช้น้ำมันอีกชนิดหนึ่งเพิ่ม แล้วสรุปว่าเราลดการใช้น้ำมันหรือไม่ 
  

การเกษตรของบ้านเรายังต้องพึ่งพาปุ๋ยเคมีและยาปราบศัตรูพืช ซึ่งยังต้องพึ่งพาการนำเข้าจากต่างประเทศ
 

อันนี้ยังไม่รวมถึงผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมในระยะยาวที่เกิดจากปุ๋ยเคมีที่ถูกชะล้างลงแหล่งน้ำธรรมชาติและยาปราบศัตรูพืชที่ตกค้างในระบบนิเวศน์ และยังไม่รวมถึงการเพิ่มกำลังการผลิตด้วยการขยายพื้นที่เพาะปลูกด้วยการบุกรุกป่า

ต้นทุนการขนส่งวัตถุดิบมายังโรงงานเป็นต้นทุนใหญ่ต้นทุนหนึ่ง โครงสร้างการเกษตรของประเทศเหล่าคือเกษตรกรเป็นผู้ปลูก ใครมีที่ตรงไหนก็ปลูกกันไป กระจัดกระจายไปทั่ว ส่วนคนตั้งโรงงานก็ไม่จำเป็นต้องทำการเกษตร ทำให้ต้องมีการขนส่งผลิตผลทางการเกษตรจากแหล่งต่าง ๆ มายังโรงงานผลิต
 

สิบกว่าปีที่แล้วผมมีโอกาสได้ไปเยี่ยมชมการผลิตปาล์มน้ำมันของ Malaysia Palm Oil Board ที่ประเทศมาเลเซีย ที่นั่นเขามีที่ดินแปลงเดียวพื้นที่เป็นหมื่นไร่ไว้สำหรับปลูกปาล์มน้ำมันเพียงอย่างเดียว ด้วยขนาดพื้นที่เช่นนี้ทำให้เขาสามารถตั้งโรงงานสกัดน้ำมันปาล์มอยู่กลางแปลงเพาะปลูกได้ ดังนั้นต้นทุนการขนส่งผลิตผลทางการเกษตรมายังโรงงานจึงลดลงไปมาก
 

นอกจากนี้ประเทศของเขาเองยังเป็นประเทศผู้ผลิตน้ำมันดิบส่งออกสุทธิด้วย
 

แต่การผลิตน้ำมันปาล์มของมาเลเซียนั้นกระทำด้วยวัตถุประสงค์ที่แตกต่างไปจากของไทย คือเขาเน้นไปที่การนำน้ำมันปาล์มที่ผลิตได้นั้นไปเปลี่ยนเป็นผลิตภัณฑ์ชนิดอื่นที่มีมูลค่าสูงขึ้นไปอีก ไม่ใช่เอามาชดเชยน้ำมันดีเซลที่มันมีราคาถูก
 

การนำน้ำมันปาล์มไปผลิตเป็นผลิตภัณฑ์มูลค่าเพิ่มสูงนั้นต้องมีกระบวนการวิจัยเพื่อหาทางนำไปใช้ประโยชน์ได้จริง ไม่ใช่งานวิจัยเพื่อทำบทความตีพิมพ์เพื่อเพิ่มตำแหน่งให้กับผู้ทำวิจัย และยังต้องมีการลงทุนในส่วนนี้ ซึ่งแน่นอนว่าต้องยอมรับการสูญเสียไปบางส่วน เพราะงานวิจัยนั้นต้องมีกระบวนการลองผิดลองถูก
 

ตรงนี้มันแตกต่างไปจากการนำเอาน้ำมันปาล์มไปทำเป็นไบโอดีเซล ที่มันมีเทคโนโลยีรองรับสมบูรณ์แบบมากกว่า

เคยมีนักวิจัยจากบริษัทน้ำมันแห่งหนึ่งถามความเห็นผมว่าการวิจัยเรื่องไบโอดีเซลควรทำอย่างไร ผมก็ตอบไปตามแนวความคิดของผมว่าควรไปทำการวิจัยที่ตัว "เครื่องยนต์ดีเซล" เพราะว่าไปแล้วเครื่องยนต์ดีเซลนั้นเดิมทีออกแบบมาเพื่อใช้น้ำมันพืชเป็นเชื้อเพลิง และไม่จำเป็นต้องเน้นไปที่น้ำมันเพื่อทดแทน High Speed Diesel (HSD) แบบที่ใช้กับรถยนต์ทั่วไป แต่มุ่งเน้นไปที่เครื่องยนต์ที่รอบการทำงานคงที่และไม่ต้องการความเร็วรอบที่สูงมาก (เช่นเครื่องดีเซลปั่นไฟฟ้า ส่วนการเพิ่มความเร็วรอบก็ทำได้โดยการใช้ระบบเฟืองทดรอบ) โดยพัฒนาเครื่องยนต์ที่ทำงานได้ด้วยน้ำมันพืชเพียงอย่างเดียว หรือน้ำมันดีเซลผสมกับน้ำมันพืชโดยตรง หรือสำหรับโรงงานขนาดเล็กที่มีการใช้น้ำมันดีเซลในการผลิตไอน้ำนั้น ควรที่จะผลิตน้ำมันผสมดีเซล + น้ำมันพืช (ใช้แล้ว) โดยตรง จำหน่ายเขาไหม แทนที่จะให้เขาซื้อน้ำมันดีเซลเติมรถยนต์ (ที่มีคุณสมบัติที่ไม่จำเป็นสำหรับการเผาเพื่อผลิตไอน้ำ) มาเผาเพื่อผลิตไอน้ำ
 

ส่วนเรื่องเอทานอลนั้น เขาก็ถามผมมาเหมือนกัน ผมก็ตอบเขาไปว่าสิ่งเดียวที่ผมเห็นว่าทำให้เอทานอลมีมูลค่าเพิ่มสูงที่สุด ก็คือขายในรูปของ "เหล้า" เคยเห็นไหมครับ เวลาเขามีงานนิทรรศการที่มีการแปรรูปผลิตภัณฑ์ทางการเกษตรเกี่ยวข้องทีไร หน่วยงานในสถาบันการศึกษาที่มีการศึกษาทางด้านเทคโนโลยีแปรรูปผลิตผลทางการเกษตรมักจะผลิต "ไวน์" ออกมาขาย ไวน์นี้มีแอลกอฮอล์เพียงแค่ 5-7% แต่ขายกันขวดละ (๐.๗๕ ลิตร) ประมาณ ๑๕๐ บาทหรือตกลิตรละ ๒๐๐ บาท ในขณะที่พวกที่เรียนทางวิศวกรรมเคมีกลับหาทางหมักให้ได้แอลกฮอล์เข้มข้น 10% จากนั้นก็หาทางกลั่นให้ได้ความบริสุทธิ์ 99.5% เพื่อที่จะไปขายในราคาลิตรละไม่ถึง ๓๐ บาท

จากนี้ต่อไปก็ขอให้พิจารณากันเอาเองก็แล้วกัน