วิกฤตการณ์การขาดแคลนพลังงานเนื่องจากการลดลงของปริมาณเชื้อเพลิงฟอสซิลและปัญหาภาวะโลกร้อนเนื่องจากการผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล ทำให้ทุกภาคส่วนพยายามหาพลังงานทดแทนที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม น้ำมันไบโอดีเซล (เมทิลเอสเทอร์) ผลิตจากน้ำมันพืช หรือไขมันสัตว์ผ่านกระบวนการทรานเอสเทอริฟิเคชัน (Transesterification process) โดยใช้น้ำมันพืชทำปฏิกิริยากับแอลกอฮอล์ เช่นเมทานอล และมีด่างเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา สามารถใช้เป็นพลังงานทดแทนเชื้อเพลิงดีเซลได้ อย่างไรก็ตาม ทุกๆ 3 โมลของเมทิลเอสเทอร์ (ไบโอดีเซล) ที่ผลิตได้ จะมีกลีเซอรอลเป็นผลิตภัณฑ์ข้างเคียงด้วยซึ่งการใช้ไบโอดีเซลอย่างแพร่หลายส่งผลให้มีปริมาณกลีเซอรอลล้นตลาด กำลังการผลิตกลีเซอรอลมีเพิ่มมากขึ้นอย่างต่อเนื่องโดยเพิ่มจาก 0.75 ล้านตันในปี 2001 มาเป็น 1.5 ล้านตัน ในปี 2011 ในขณะที่ราคาของกลีเซอรอลกลับมีแนวโน้มลดลงอย่างต่อเนื่องโดยมีราคาต่ำสุดอยู่ที่ 30 ดอลลาร์สหรัฐต่อตันกลีเซอรอลในปี 2007 และปรับตัวเพิ่มขึ้นเล็กน้อยในปีต่อมาก และมีราคาอยู่ที่ 120 ดอลลาร์สหรัฐต่อตันกลีเซอรอลในปี 2011 จากสถานการณ์ดังกล่าวการแปรรูปกลีเซอรอลให้เป็นผลิตภัณฑ์อื่นๆ ที่มีมูลค่าสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งการแปรรูปเป็นสารเคมีทดแทนสารเคมีจากเชื้อเพลิงฟอสซิลจึงเป็นเรื่องที่น่าสนใจอย่างมากและสอดคล้องกับนโยบาย Thailand 4.0 กลีเซอรอลสามารถแปรรูปเป็นสารเคมีมูลค่าสูงอื่นๆ เช่น โพรเพนไดออล (propanediol), กรดฟอร์มิก (formic acid), กรดซักซินิค (succinic acid), อะโครลีน (acrolein) และ กลีเซอรอลคาร์บอเนต (Glycerol carbonate) โดยโพรเพนไดออลสามารถผลิตจากกระบวนการไฮโดรจิโนไลซิสของกลีเซอรอลมีอยู่ 2 ชนิดคือ 1,2 โพรเพนไดออล และ 1,3 โพรเพนไดออล ซึ่ง 1,3 โพรเพนไดออล ถือเป็นโมโนมอร์สำคัญร่วมกับกรดเทเรฟทาลิกในกระบวนการผลิต พอลิ-ไตรเมทิลลีน เทอเรฟทาเลต [2,3] ปัจจุบัน 1,3 โพรเพนไดออล สังเคราะห์จากแหล่งเชื้อเพลิงฟอสซิล ผ่าน 2 กระบวนการหลัก คือ 1) ไฮโดรไลซิสของอะโครลีน และ 2) ไฮโดรฟอร์มิวเลชันของเอทิลีนออกไซด์ ซึ่งวิธีนี้มีข้อจำกัดเนื่องจากความผันผวนของราคาเชื้อเพลิงฟอสซิล อีกวิธีหนึ่งที่น่าสนใจคือ การแปรรูปกลีเซอรอลเป็น 1,3 โพรเพนไดออล ด้วยกระบวนการหมักโดยการใช้แบคทีเรีย [4] อย่างไรก็ตามกระบวนการหมักให้ผลผลิตต่ำและใช้ระยะเวลานาน และยังมีอายุการใช้งานของแบคทีเรีย ไม่ยาวนานอีกด้วย ดังนั้นการผลิต 1,3 โพรเพนไดออล จากกลีเซอรอลผ่านปฏิกิริยาไฮโดรจิโนไลซิสโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาจึงเป็นกระบวนการที่น่าสนใจอย่างมากเพราะถือเป็นการลดการใช้แหล่งเชื้อเพลิงฟอสซิลและเพิ่มอัตราการผลิตให้กับ 1,3 โพรเพนไดออล อย่างไรก็ตามผลิตภัณฑ์หลักที่ได้จากกระบวนการ ไฮโดรจิโนไลซิสของกลีเซอรอล คือ 1,2 โพรเพนไดออล และถึงแม้ว่า1,2 โพรเพนไดออล จะเป็นสารเคมีที่สามารถใช้ได้อย่างกว้างขวาง ราคาของ 1,2 โพรเพนไดออลกับกลีเซอรอลกับไม่แตกต่างกันมากนัก [5] ดังนั้นการพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาให้มีค่าการเลือกเกิดจำเพาะเจาะจงไปที่ 1,3 โพรเพนไดออล จึงเป็นเรื่องท้าทายและสำคัญมาก การควบคุมอัตราส่วนของ 1,3 โพรเพนไดออล ต่อ 1,2 โพรเพนไดออล ต้องการตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีค่าการเลือกเกิดสูงสำหรับการแยกพันธะ C–O ของ secondary หรือ primary ไฮดรอกซิลของกลีเซอรอล จากงานวิจัยก่อนหน้าพบว่า ปฏิกิริยา ไฮโดรจิโนไลซิสของกลีเซอรอล ให้ค่าการเลือกเกิดเป็น 1,2 โพรเพนไดออล สูงมากกว่า 90% บนตัวเร่งปฏิกิริยาที่สามารถทำหน้าที่ไฮโดรจิเนชันและตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีฤทธิ์เป็นกรดหรือเบส [6–10] แต่ในขณะที่การเลือกเกิด 1,3 โพรเพนไดออล จำเป็นต้องมีการออกแบบตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดใหม่ ซึ่งในหลายปีที่ผ่านมาพบว่า มีโลหะออกไซด์อยู่ 2 ชนิดได้แก่ ทังเสตนออกไซด์ (WOx) และรีเนียมออกไซด์ (ReOx) ที่สามารถให้ค่าการเลือกเกิด 1,3 โพรเพนไดออล ได้สูง Tomishige และคณะ [11,12] ศึกษาการเติมโลหะมีตระกูลได้แก่ Rh, Ir, Pt, Pd และ Ru ลงบน ReOx ที่ถูกรองรับด้วยซิลิกา (SiO2) พบว่าร้อยละผลได้ของ 1,3 โพรเพนไดออล ที่สูงที่สุด (38%) เกิดขึ้นบนตัวเร่งปฏิกิริยา Ir-ReOx/SiO2 ที่อุณหภูมิ 120 องศาเซลเซียส และความดัน 80 บาร์ และเวลาในการทำปฏิกิริยา 36 ชั่วโมง Daniel และคณะ [13] ศึกษาผลของการรวมกันของ Pt กับ ReOx บนตัวรองรับคาร์บอนและพบว่าได้ร้อยละผลได้ของ 1,3 โพรเพนไดออล สูงสุดที่ 13% ที่อุณหภูมิในการทำปฏิกิริยา 700 องศาเซลเซียส อย่างไรก็ตาม ตัวเร่งปฏิกิริยา ReOx มีปัญหาในเรื่องการเสื่อมสภาพอย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิในการทำปฏิกิริยาสูง [14] ซึ่งตัวเร่งปฏิกิริยาที่ทนต่อการเสื่อมสภาพได้ดีกว่าได้แก่ WOx จากงานวิจัยของ Arundhathi และคณะ [15] พบว่า ตัวเร่งปฏิกิริยา Pt และ WOx บนตัวรองรับ boehmite (AlO(OH)) ให้ค่าร้อยละผลได้ของ 1,3 โพรเพนไดออล สูงที่สุดคือ 66% ที่อุณหภูมิในการทำปฏิกิริยา 180 องศาเซลเซียส ความดัน 50 บาร์ และเวลาในการทำปฏิกิริยา 12 ชั่วโมง ร้อยละผลได้นี้สูงที่สุดเท่าที่เคยมีการทดสอบปฏิกิริยาไฮโดรจิโนไลซิสของกลีเซอรอลเพื่อผลิต 1,3 โพรเพนไดออล แสดงให้เห็นว่าตัวเร่งปฏิกิริยา Pt/WOx/AlO(OH) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่เหมาะสมสำหรับปฏิกิริยาดังกล่าว อย่างไรก็ตามโลหะมีตระกูล Pt มีราคาสูงมากซึ่งทำให้เกิดข้อจำกัดในการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา Pt/WOx/AlO(OH) ในเชิงพาณิชย์ เพื่อที่จะทำให้ปฏิกิริยาดังกล่าวเกิดขึ้นในเชิงพาณิชย์ การลดราคาตัวเร่งปฏิกิริยาจึงเป็นสิ่งสำคัญ ในงานวิจัยนี้คาดหวังที่จะหาโลหะทดแทน Pt ที่มีประสิทธิภาพใกล้เคียงกันหรือสูงกว่า โดยเลือกศึกษา ผลของการใช้โลหะ คอปเปอร์ (Cu), โคบอลต์ (Co) และ เหล็ก (Fe) ผสมกับ WOx บนตัวรองรับ Al2O3 โดยงานวิจัยนี้เป็นงานวิจัยใหม่ยังไม่เคยมีผู้ใดศึกษามาก่อน และตรงกับนโยบายของประเทศไทย ที่มุ่งเน้นให้มีเกิดเศรษฐกิจฐานชีวภาพ (Bio-based Economy) ผู้วิจัยคาดหวังจะจดสิทธิบัตรและเผยแพร่ผลงานในวารสารวิชาการระดับนานาชาติที่มีคุณภาพสูง และคาดหวังว่าจะสามารถดึงดูดภาคอุตสาหกรรมให้มีการสร้างโรงงานการผลิต 1,3 โพรเพนไดออล จากกลีเซอรอล

1. ศึกษาผลของโลหะคอปเปอร์ (Cu), โคบอลต์ (Co) และ เหล็ก (Fe) รวมกับ WOx/Al2O3 ต่อปฏิกิริยาไฮโดรจิโนไลซิสของกลีเซอรอลเพื่อผลิต 1,3 โพรเพนไดออล 2. ศึกษาผลงานอุณหภูมิและความดันในการเกิดปฏิกิริยาไฮโดรจิโนไลซิสของกลีเซอรอลเพื่อผลิต 1,3 โพรเพนไดออล บนตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดต่างๆ

การแปรรูปกลีเซอรอลซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ข้างเคียงจากการผลิตไบโอดีเซลไปเป็นสารเคมีมูลค่าเพิ่มสามารถช่วยให้การผลิตไบโอดีเซลมีความคุ้มทุนมากขึ้น ในงานวิจัยนี้ศึกษาการเกิดปฏิกิริยาไฮโดรจิโนไลซิสของกลีเซอรอลไปเป็น 1,3 โพรเพนไดออลในปฏิกรณ์แบบกะโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีโลหะ คอปเปอร์ โคบอลต์ เหล็ก แพลเลเดียม และ แพลทินัม โหลดลงบนตัวรองรับ ทังสเตน/อะลูมินา จากผลการศึกษาพบว่าตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีการเติมโลหะ คอปเปอร์ โคบอลต์ และเหล็กบนตัวรองรับ ทังสเตน/อะลูมินา ไม่มีความว่องไวในการแปรรูปกลีเซอรอล ในขณะที่ การเติมโลหะแพลเลเดียมลงบน ทังสเตน/อะลูมินา สามารถแปรรูปกลีเซอลไปเป็น 1-โพรพานอล และ 1,2 โพรเพนไดออลได้ แต่ค่าการแปลงผันของกลีเซรอลค่อนข้างต่ำอยู่ที่ 1.83 เปอร์เซ็นต์ และไม่มีผลิตภัณฑ์ที่เป็น 1,3 โพรเพนไดออลเกิดขึ้น และเมื่อมีการเติม แพลทินัมบน ทังสเตน/อะลูมินา พบว่าไม่เพียงแต่ให้ค่าการแปลงผันของกลีเซอรอลที่สูงเท่ากับ 16.83% แต่ยังให้ค่าการเลือกเกิดเป็น 1,3 โพรเพนไดออล ได้ถึง 21.99 %