ไบโอดีเซล (biodiesel) เป็นพลังงานทางเลือกหนึ่งที่นำมาใช้เป็นพลังงานทดแทน (renewable energy) จากน้ำมันปิโตรเลียมที่นับวันจะหมดไป เนื่องจากมีคุณสมบัติในการเผาไหม้ใกล้เคียงกับน้ำมันดีเซล ไม่ส่งผลกระทบต่อเครื่องยนต์ ช่วยลดสภาวะโลกร้อนโดยการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ซึ่งเป็นก๊าซเรือนกระจก (Jimmy 2015) การผลิตไบโอดีเซลโดยทั่วไปจะใช้กระบวนการทรานเอสเทอริฟิเคชั่น ซึ่งทำปฏิกิริยาระหว่างน้ำมันพืชหรือไขมันสัตว์กับแอลกอฮอล์ และใช้ตัวเร่งชนิดเบสได้ผลิตภัณฑ์เป็นเอสเทอร์ (ไบโอดีเซล) และกลีเซอรอลเป็นผลพลอยได้ ไบโอดีเซลสามารถผลิตจากผลิตผลทางการเกษตรได้หลายชนิด ที่นิยมคือพืชที่ให้น้ำมัน เช่น ปาล์มน้ำมัน ถั่วเหลือง ทานตะวัน สบู่ดำ เมล็ดเรป(rape seed) การผลิตไบโอดีเซลจึงเหมาะกับประเทศเกษตรกรรมอย่างประเทศไทย แต่การใช้วัตถุดิบจากผลิตผลทางการเกษตรนั้นมีข้อเสียเปรียบที่การเพาะปลูกพืชที่ต้องใช้พื้นที่มาก ใช้ระยะเวลาในการเพาะปลูกนาน และผลผลิตที่ได้ยังขึ้นกับฤดูกาลอีกด้วย วัตถุดิบจากสาหร่ายขนาดเล็กจึงเป็นอีกหนึ่งแหล่งพลังงานทางเลือกที่นักวิจัยทั้งในและต่างประเทศให้ความสนใจนำมาสกัดเพื่อแปรรูปเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพ เนื่องจากมีข้อได้เปรียบว่าพืชน้ำมันอื่นคือ สาหร่ายสามารถเจริญเติบโตได้เร็ว ใช้พื้นที่และระยะเวลาในการเพาะเลี้ยงน้อยกว่าพืชน้ำมันอื่นๆ สามารถเพาะเลี้ยงได้ตลอดทั้งปี ผลผลิตได้ไม่ขึ้นกับฤดูกาล มีความสามารถในการผลิตเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพได้สูง (high productivity)

นอกจากนี้ กระบวนการสังเคราะห์แสงของสาหร่ายยังสามารถนำพลังงานจากแสงอาทิตย์และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ก่อให้เกิดภาวะโลกร้อนมาใช้เปลี่ยนสารอนินทรีย์ให้เป็นสารอินทรีย์ และจากผลการดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เพื่อใช้ในการเจริญเติบโตของสาหร่ายนั้นยังส่งผลให้ช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (reducing CO2 emission) (Dragone et al. 2010)

สาหร่ายขนาดเล็กเป็นจุลินทรีย์สังเคราะห์แสงที่มีศักยภาพสูงในการเก็บคาร์บอนไดออกไซด์และแปลงให้เป็นสารประกอบที่ใช้พลังงานสูง เช่น กรดไขมัน ไฮโดรคาร์บอน และแป้ง (Gambelli et al. 2017) จึงสามารถนำมาผลิตไบโอดีเซลได้ โดยสาหร่ายน้ำมันที่พบได้ทั่วไปในแหล่งน้ำต่างๆ ได้แก่ สาหร่ายสกุล Botryococcus, Chlorella, Chlorococcum และ Scenedesmus สำหรับการเพาะเลี้ยงสาหร่ายเพื่อให้เจริญเติบโตอย่างรวดเร็วและให้ผลผลิตน้ำมันสูงขึ้น มักทำการเพาะเลี้ยงเป็น 2 ขั้นตอน (two-step cultivation process) ขั้นตอนแรกคือ ขั้นตอนการผลิตชีวมวลสีเขียว ผู้เพาะเลี้ยงควรคัดเลือกอาหารสูตรที่อุดมด้วยแร่ธาตุต่างๆ ในปริมาณที่เหมาะสมเพื่อเพิ่มปริมาณผลผลิตชีวมวลสาหร่าย โดยสาหร่ายระยะนี้จะมีการสังเคราะห์คลอโรฟิลล์ แบ่งตัวและแพร่กระจายอย่างต่อเนื่อง เซลล์มีสีเขียวเข้มและมีการสะสมของสารอาหารเต็มที่ แต่เมื่อเข้าขั้นตอนที่ 2 ซึ่งเป็นขั้นตอนการผลิตและสะสมน้ำมันปริมาณสูง สาหร่ายส่วนใหญ่จะเข้าสู่ระยะนี้ได้ต้องอยู่ในสภาวะเครียด เช่น สภาพขาดสารอาหาร สภาวะความเข้มแสงสูงอุณหภูมิสูง และสภาพความเป็นกรด-เบสสูง เหนี่ยวนำให้เซลล์เกิดการเปลี่ยนแปลงสารประกอบภายในเซลล์ โดยระยะนี้สาหร่ายจะหยุดกิจกรรมต่างๆ ในเซลล์และยับยั้งการแบ่งเซลล์ของสาหร่ายจึงทำให้เกิดการกระตุ้นการสะสมของน้ำมันและสารมูลค่าสูงชนิดอื่นๆ ขึ้นในเซลล์ ซึ่งนอกจากจะเป็นแหล่งพลังงานใหม่แล้ว กระบวนการผลิตน้ำมันจากสาหร่ายยังก่อให้เกิดผลิตภัณฑ์ต่างๆ อีกมาก เช่น สารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ อาหารสัตว์ปุ๋ยชีวภาพ สารสี พลาสติกชีวภาพ ฯลฯ ซึ่งสามารถนำสารเหล่านี้มาวิจัยและพัฒนาต่อยอดเป็นผลิตภัณฑ์ต่างๆ ที่มีมูลค่าสูงต่อไปในอนาคตได้

มยุรี ตั้งธนานุวัฒน์

ขวัญจิต ควรดี

ศูนย์ทดสอบและมาตรวิทยา

สถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศไทย (วว.)