THE STUDY OF CRUDE OIL EXTRACTION FROM SPENT COFFEE GROUNDS FOR BIODIESEL PRODUCTION AND BRIQUETTED FUEL

Abstract

Biodiesel and Briquetted Production from Spent Coffee Grounds (SCG) performed in laboratory scale and Response Surface Methodology (RSM) for compared observed results and predicted results. Central Composite Design (CCD) with less than 5% configuration error of 3 parameters was designed for this study. The results indicated that the highest %Yield of crude SCG oil (12.41%, R2 = 98.48) was found in the extracted condition of 35 kHz of Ultrasonic frequency, 5:1 of hexane as solvent/SCG, 65 °C and 60 min. Gas Chromatography – Flame Ionization Detector (GC-FID) was applied for type and composition of fatty acid (FA) analysis. Mostly composition of FA in crude SCG oil were 43.71% Linoleic acid (C18:2) and 35.25% Palmitic acid (C16:0) with 5.18% free fatty acid. Biodiesel Production from crude SCG oil was synthesized under 2 steps processes; Esterification and Transesterification. The best condition for Biodiesel production (%FAME=77.87%, R2 = 88.82) was conducted under 18:1 of Methanol(mole)/SCG biofuel catalyzed with 0.15 N Potassium hydroxide for 60 min. SCG residue from biofuel extraction step was furnace for Briquetted. The best heating value (6,529 kcal/kg, R2 = 96.13) and density (0.4874 g/cm3) of Briquetted occurred in the ratio of 10 SCG residue: 2 cassava starch: 20 waters with 30 kg/cm3 of compressive strength. Total variable cost of SCG Biodiesel and Briquetted Production were 1,084.39 baht/kg and 7.32 baht/kg, respectively. It can summarize here that this research showed the alternative scenario for value added and waste utilization throughout the supply chain of coffee drinking business.

การสกัดน้ำมันจากกากกาแฟเพื่อผลิตไบโอดีเซลและเชื้อเพลิงอัดแท่งทำการศึกษาโดยเปรียบเทียบผลการศึกษาที่ได้จากห้องปฏิบัติการและการวิเคราะห์พื้นที่การตอบสนองซึ่งจำลองการทดลองด้วย Central Composite Design (CCD) ชนิด 3 ปัจจัย กำหนดค่าความคลาดเคลื่อนไม่เกิน 5% ผลการศึกษาพบว่าปริมาณน้ำมันสกัดหยาบสูงสุด (12.41%, R2 = 98.48)เกิดขึ้นภายใต้สภาวะการสกัดที่ใช้ความถี่คลื่นอัลตร้าโซนิค 35 kHz อัตราส่วนตัวทำละลายเฮกเซนต่อกากกาแฟ 5:1 อุณหภูมิ 65 °C และระยะเวลาในการสกัด 60 นาที เมื่อนำน้ำมันสกัดหยาบไปวิเคราะห์ชนิดและองค์ประกอบของกรดไขมันด้วย Gas Chromatography – Flame Ionization Detector (GC - FID) ส่วนใหญ่พบว่าคือกรดไขมันอิสระชนิดลิโนเลอิค (C18:2) 43.71% และปาล์เมติค (C16:0) 35.25% ปริมาณกรดไขมันอิสระที่พบเท่ากับ 5.18% จากนั้นนำน้ำมันสกัดหยาบไปผลิตไบโอดีเซลด้วยกระบวนการผลิตแบบสองขั้นตอน Esterification และ Transesterification. สภาวะที่ดีที่สุดสำหรับการผลิตไบโอดีเซล (%FAME = 77.87%, R2 = 88.82) เกิดขึ้นในสภาวะอัตราส่วนโมลเมทานอลต่อน้ำมันจากกากกาแฟ 18:1 โดยมีตัวเร่งปฏิกิริยาโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ 0.15 N ระยะเวลา 60 นาที กากกาแฟหลังการผลิตไบโอดีเซลเมื่อนำไปเผาเป็นผงถ่านขึ้นรูปเชื้อเพลิงอัดแท่งพบว่าเชื้อเพลิงอัดแท่งดีที่สุดซึ่งให้ค่าความร้อน (6,529 kcal/kg, R2 = 96.13) และความหนาแน่น (0.4874 g/cm3) ได้แก่สภาวะที่มีอัตราส่วนของกากกาแฟ:แป้งมันสำปะหลัง:น้ำเท่ากับ 10:2:20 แรงอัด 30 kg/cm2 ต้นทุนแปรผันเฉลี่ยในการผลิตไบโอดีเซลและเชื้อเพลิงอัดแท่งอยู่ที่ 1,084.39 บาท/กิโลกรัม และ 7.32 บาท/กิโลกรัมตามลำดับ จึงสามารถสรุปได้ว่าการศึกษาวิจัยนี้เป็นทางเลือกหนึ่งในการเพิ่มมูลค่าและใช้ประโยชน์จากของเสียตลอดห่วงโซ่อุปทานของธุรกิจเครื่องดื่มกาแฟสด