การผลิตถ่านชีวภาพและแนวทางการใช้ประโยชน์
วันที่เขียน 26/10/2562 20:32:24     แก้ไขล่าสุดเมื่อ 12/11/2562 7:46:28
เปิดอ่าน: 293 ครั้ง

ถ่านชีวภาพ หรือ ไบโอชาร์ (Biochar) คือวัสดุที่อุดมด้วยคาร์บอน ผลิตจากชีวมวล หรือสารอินทรีย์ที่ย่อยสลายได้จากธรรมชาติ หรือวัสดุเหลือใช้จากการเกษตร เช่น ใบไม้ กิ่งไม้ หญ้า ฟางข้าว เหง้ามันสําปะหลัง ซังและต้นข้าวโพด มูลสัตว์ กากตะกอนของเสีย เป็นต้น แม้กระทั่งมูลสัตว์นำมาผ่านกระบวนการเผาไหม้ที่มีการควบคุม อุณหภูมิและอากาศหรือจำกัดอากาศให้เข้าไปเผาไหม้น้อยที่สุดซึ่งกระบวนการเผาไหม้นี้ เรียกว่า “การแยกสลายด้วยความร้อนหรือกระบวนการไพโรไลซิส” ในสภาวะที่ไม่มีออกซิเจนหรือมีออกซิเจนน้อยมาก มีงานวิจัยที่ได้ศึกษาการใช้ประโยชน์ของถ่านชีวภาพมีหลายด้าน เช่น การปรับปรุงดิน และช่วยเพิ่มปริมาณและคุณภาพของผลผลิตทางการเกษตร รวมถึงลดระยะเวลาการปลูกได้อีกด้วย แล้วแต่ชนิดของพืชที่ปลูก มีงานวิจัยที่นำถ่านชีวภาพไปใช้กับพืชทางการเกษตร ใช้เป็นวัสดุปลูกร่วมกับวัสดุอื่น เพื่อผลิตผลผลิตทางการเกษตร การลดการดูดซับสารเคมีที่ใช้กำจัดวัชพืชและศัตรูพืช และโลหะหนักที่อยู่ในดินและน้ำ ของพืชที่ปลูก โดยถ่านชีวภาพจะตรึงสารเคมีกลุ่มนี้ไว้ ทำให้ลดผลกระทบต่อพืชที่ปลูกจากสารเคมีและโลหะหนักที่ปนเปื้อน ใช้ดูดซับน้ำมันปิโตรเลียม ใช้เป็นตัวเร่ง ในปฏิกริยาในกระบวนการผลิตไบโอดีเซละและไบโอแก๊ส ใช้เป็นวัสดุเพื่อผลิตชิ้นส่วนอิเล็กโทรนิกส์ ผลิตกราฟีน เป็นต้น

ถ่านชีวภาพถูกนำมาใช้มาเป็นเวลาหลายพันปีมาแล้ว โดยชุมชนพื้นเมืองในแถบลุ่มน้ำอะเมซอนของทวีปอเมริกาใต้ ได้ใช้เศษพืชจากพื้นที่เพาะปลูกและมูลสัตว์ เผาให้กลายเป็นถ่านชีวภาพ ซึ่งเรียกชื่อตามภาษาท้องถิ่นว่า Terra Preta มีความหมายว่าโลกดำ (black earth) หมายถึง สีของดินบริเวณนั้นมีสีคล้ำจนเกือบดำ เนื่องจากดินดังกล่าวมีปริมาณธาตุอาหารหรืออินทรียวัตถุในดินสูงกว่า พื้นที่ที่ไม่ใส่ถ่านชีวภาพ ปัจจุบันพบว่าพื้นที่ที่เคยมีการใช้ถ่านชีวภาพในพื้นที่เกษตรกรรม ในหลายพื้นที่ของอเมริกา ยุโรปและ เอเชีย เช่น เอกวาดอร์และเปรูในอเมริกาใต้ เบนิน และไลบีเรียในแอฟริกาตะวันตกและทุ่งหญ้าสะวันนาในแอฟริกาใต้ จีนและออสเตรเรีย เป็นต้น อีกทั้งมีงานวิจัยจำนวนมากที่เกี่ยวกับการผลิตและการประยุกต์ใช้งานถ่านชีวภาพ

ถ่านชีวภาพ หรือ ไบโอชาร์ (Biochar) คือวัสดุที่อุดมด้วยคาร์บอน ผลิตจากชีวมวล หรือสารอินทรีย์ที่ย่อยสลายได้จากธรรมชาติ หรือวัสดุเหลือใช้จากการเกษตร เช่น ใบไม้ กิ่งไม้ หญ้า ฟางข้าว เหง้ามันสําปะหลัง ซังและต้นข้าวโพด มูลสัตว์ กากตะกอนของเสีย เป็นต้น แม้กระทั่งมูลสัตว์นำมาผ่านกระบวนการเผาไหม้ที่มีการควบคุม อุณหภูมิและอากาศหรือจำกัดอากาศให้เข้าไปเผาไหม้น้อยที่สุดซึ่งกระบวนการเผาไหม้นี้ เรียกว่า “การแยกสลายด้วยความร้อนหรือกระบวนการไพโรไลซิส” ในสภาวะที่ไม่มีออกซิเจนหรือมีออกซิเจนน้อยมาก ซึ่งมีสองวิธีหลัก ๆ คือ

  • การแยกสลายด้วยความร้อนอย่างช้า (Slow Pyrolysis) อุณหภูมิเฉลี่ยประมาณ 300-600 องศาเซลเซียส  แต่จะใช้เวลาเป็นชั่วโมง หากใช้อุณหภูมิเฉลี่ยในการเผาไหม้ประมาณ 500 องศาเซลเซียส จะได้ผลผลิตของถ่านชีวภาพมากกว่า 20-50% ที่เหลือเป็นแก๊สที่จุดติดไฟได้และมีของเหลวบางส่วนที่ควบแน่นได้
  • การแยกสลายด้วยความร้อนอย่างเร็ว (Fast Pyrolysis) อุณหภูมิเฉลี่ยประมาณ 700 องศาเซลเซียส ใช้เวลาเป็นวินาที ผลผลิตที่ได้จะเป็นน้ำมันชีวภาพ (Bio-oil) แก๊สสังเคราะห์ (Syngas) และถ่านชีวภาพ (Biochar) 

ความแตกต่างระหว่าง ถ่านชีวภาพ (biochar) และถ่าน (char) ถ่านที่ใช้เป็นเชื้อเพลิง กรองน้ำ ดับกลิ่น ใช้อุณหภูมิสูงกว่า 700 องศาเซลเซียส ขณะที่ถ่านชีวภาพใช้อุณหภูมิต่ำกว่า ทำให้ถ่านชีวภาพมีสารที่เป็นประโยชน์กับพืช  มีอาหารของกลุ่มสิ่งมีชีวิตขนาดเล็ก สามารถกักเก็บคาร์บอนลงในดินและช่วยปรับปรุงสภาพทางกายภาพของดินและมีสมบัติอีกหลายอย่างที่ทำให้ถ่านชีวภาพถูกนำมาใช้ในหลายด้าน

ความแตกต่างระหว่างถ่านชีวภาพและปุ๋ยหมัก ถ่านชีวภาพมีลักษณะเป็นรูโพรง เมื่อนำถ่านมาผสมกับปุ๋ยหมัก หรือปุ๋ยคอก รูโพรงนี้เมื่ออยู่ในดินจะช่วยเก็บธาตุอาหารจากปุ๋ย และเป็นที่อยู่ของจุลินทรีย์ ช่วยปลดปล่อยธาตุอาหารให้แก่พืชได้นาน อีกทั้งยังมีงานวิจัยที่สนับสนุนว่าทำให้ลดระยะเวลาในการหมักและลดการปลดปล่อยไนโตรเจน ทำให้ปุ๋ยหมักที่ผสมถ่านชีวภาพจะมีปริมาณไนโตรเจนมากกว่า ช่วยให้ลดปริมาณการใช้ปุ๋ยลงได้

มีงานวิจัยที่ได้ศึกษาการใช้ประโยชน์ของถ่านชีวภาพมีหลายด้าน เช่น

  • นำไปปรับปรุงดินเพื่อปลูกพืช
    • การปรับปรุงดิน และช่วยเพิ่มปริมาณและคุณภาพของผลผลิตทางการเกษตร รวมถึงลดระยะเวลาการปลูกได้อีกด้วย แล้วแต่ชนิดของพืชที่ปลูก  มีงานวิจัยที่นำถ่านชีวภาพไปใช้กับพืชทางการเกษตร เช่น พืชไร่เช่น ปลูกข้าว ข้าวโพด ถั่วเหลือง ไม้ดอกไม้ประดับ  รวมถึงพืชสวน ผักสวนครัว  และกาแฟ เป็นต้น
    • ใช้เป็นวัสดุปลูกร่วมกับวัสดุอื่น เพื่อผลิตผลผลิตทางการเกษตร
  • การดูดซับแก๊สและลดกลิ่น
    • ลดกลิ่นและแก๊สเรือนกระจกของการหมักปุ๋ย และช่วยตรึงไนโตรเจน ทำให้ปุ๋ยหมักมีปริมาณไนโตรเจนเพิ่มขึ้นและลดระยะเวลาการหมัก
    • ดูดซับกลิ่นและแก๊สจากมูลสัตว์ในฟาร์ม รวมถึงระบบบำบัดน้ำเสียในฟาร์ม
  • การดูดซับแร่ธาตุที่ปนเปื้อนไปในแหล่งน้ำ
    • ฟอสเฟต
    • ไนเตรท
  • การดูดซับสารเคมีและโลหะหนัก
    • การลดการดูดซับสารเคมีที่ใช้กำจัดวัชพืชและศัตรูพืช และลดการดูดซับโลหะหนักที่อยู่ในดินและน้ำ ของพืชที่ปลูก โดยถ่านชีวภาพจะตรึงสารเคมีและโลหะหนักกลุ่มนี้ไว้ ทำให้ลดผลกระทบต่อพืชที่ปลูกจากสารเคมีและโลหะหนักที่ปนเปื้อน โดยเฉพาะพืชผักสวนครัวและพืชสมุนไพร
    • การบำบัดน้ำเสียหรือแหล่งน้ำที่มีการปนเปื้อนโลหะหนักและสารเคมี
    • ใช้ดูดซับน้ำมันปิโตรเลียม
  • ตัวเร่งปฏิกริยา
    • การผลิตไบโอดีเซล
    • การผลิตไบโอแก๊สจากน้ำเสีย บำบัดน้ำเสีย
  • ลดน้ำหนักของวัสดุ
    • ใช้เป็นส่วนผสมอิฐและปูนซีเมนต์เพื่อช่วยลดนำ้หนัก
  • อิเล็กทรอนิกส์
    • ใช้เป็นวัสดุเพื่อผลิตชิ้นส่วนอิเล็กโทรนิกส์
    • ผลิตกราฟีน

 

แนวทางการผลิตถ่านชีวภาพสำหรับครัวเรือนและชุมชนแบบง่าย 

รูป เตาผลิตถ่านชีวภาพขนาด 50 ลิตร

ในการผลิตถ่านชีวภาพจะได้ความร้อนระหว่างกระบวนการผลิตถ่านชีวภาพโดยนำมาใช้หุงต้มรวมถึงนำความร้อนไปใช้แปรรูปผลผลิตทางการเกษตรได้อีกด้วย

วีดีโอ การนำความร้อนจากเตาไปใช้หุงต้ม

แนวทางการนำไปใช้ปรับปรงุดินเพื่อปลูกพืชผักสวนครัว โดยใช้ถ่านชีวภาพจากเศษวัสดุเกษตร พื้นที่ปลูกที่คณะวิศวกรรมและอุตสาหกรรมเกษตร ปี2562

รูป ผักสวนครัว  ผักปลัง  บวบ  เคล  คะน้า หน่อไม้ฝรั่ง  กระเจี๊ยบ  ขมิ้น ข่า ตะไคร้

รูป ผักสลัด คอส  ผักกาดหอม

รูป ไม้ผล มะละกอ

รูป สมุนไพร ผักเชียงดา   คาวตอง

 

ขอขอบคุณ ทีมวิจัยไบโอชาร์ คณะวิศวกรรมและอุตสาหกรรมเกษตร ในส่วนเนื้อหา รูปภาพ และวีดีโอที่ใช้เผยแพร่

  • ทีมวิจัยได้มีความร่วมมือกับ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ในการใช้เตา 50 ลิตร เพื่อผลิตถ่านชีวภาพและหุงต้มให้กับครัวเรือน
  • ได้ทำการวิจัยและพัฒนาเตาสำหรับผลิตถ่านชีวภาพเพื่อลดการใช้เชื้อเพลิงและเพิ่มประสิทธิภาพของการผลิตถ่านชีวภาพ และนำความร้อนที่ได้ระหว่างกระบวนการผลิตไปใช้ประโยชน์ทางด้านพลังงาน เช่นการหุงต้ม และอบแห้งเป็นต้น และได้นำถ่านชีวภาพไปใช้สำหรับปลูกผักสวนครัวและการประยุกต์ใช้งานด้านอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับงานทางการเกษตร และด้านสิ่งแวดล้อม
  • มีงานวิจัยในด้านการประยุกต์ใช้ถ่านชีวภาพร่วมกับนักวิจัยในมหาวิทยาลัยแม่โจ้และต่างมหาวิทยาลัยในด้านต่างๆ 
  • ได้ส่งเสริมและอบรมเกษตรกร และชุมชนที่สนใจในด้านการผลิตถ่านชีวภาพและการประยุกต์ใช้ถ่านชีวภาพเพื่อปรับปรุงดินเพื่อเพาะปลูกพืชผัก พืชไร่ พืชสวน รวมถึงไม้ประดับ เป็นต้น
  • ให้คำปรึกษาหน่วยงานที่สนใจด้านการจัดการเศษวัสดุทางการเกษตรและเศษอาหาร ด้วยการผลิตเป็นถ่านชีวภาพ เพื่อใช้ประโยชน์ทางด้านการเกษตรและพลังงานจากกระบวนการผลิต และด้านสิ่งแวดล้อมอีกด้วย

ความคิดเห็นทั้งหมด (0)
ไม่มีข้อมูลตามเงื่อนไขที่ท่านกำหนด
รายการบทความการแลกเปลี่ยนเรียนรู้หมวดหมู่ : การบริหารจัดการ การจัดการความรู้
ระบบการดูแลช่วยเหลือป้องกันการฆ่าตัวตายในสถาบันอุดมศึกษา » ระบบการดูแลช่วยเหลือป้องกันการฆ่าตัวตายในสถาบันอุดมศึกษา โดยนายแพทย์ยงยุทธ วงศ์ภิรมย์ศานติ์ ที่ปรึกษากรมสุขภาพจิต
ความรู้ความเข้าใจถึงแนวทางการดำเนินงานระบบการดูแลช่วยเหลือนักศึกษาต่อการแก้ไขปัญหาการฆ่าตัวตายและมีส่วนร่วมต่อการพัฒนาแนวทางการดำเนินงานระบบดูแลช่วยเหลือนักศึกษาต่อการแก้ไขปัญหาการฆ่าตัวตาย กลุ่มนั...
  บทความการแลกเปลี่ยนเรียนรู้ทั่วไป   การบริหารจัดการ การจัดการความรู้
ผู้เขียน ชลลดา ปัญญา  วันที่เขียน 10/10/2562 10:59:10  แก้ไขล่าสุดเมื่อ 12/11/2562 7:35:19   เปิดอ่าน 101  ครั้ง | แสดงความคิดเห็น 0  ครั้ง
สรุปองค์ความรู้ในการเข้าร่วมอบรม เรื่อง "บล็อกเชน" » บล็อกเชน (Blockchain) กับการใช้งานประโยชน์
เทคโนโลยีบล็อกเชน(Blockchain Technology) เพราะเทคโนโลยีบล็อกเชน คือ ตัวดีเอนเอ ที่เปิดพื้นที่ทางดิจิทัล ที่สร้างความไว้ใจ ความโปร่งใส การกระจายอำนาจ(และการสร้างเครือข่ายสำหรับทุกคนเกิดขึ้นได้อย่าง...
Blockchain  บล็อกเชน     บทความการแลกเปลี่ยนเรียนรู้ทั่วไป   การบริหารจัดการ การจัดการความรู้
ผู้เขียน จักรกฤช เตโช  วันที่เขียน 28/9/2562 17:08:04  แก้ไขล่าสุดเมื่อ 12/11/2562 1:57:51   เปิดอ่าน 199  ครั้ง | แสดงความคิดเห็น 0  ครั้ง
งานบริหารและธุรการ » การเขียนข่าวและการถ่ายภาพเพื่อการประชาสัมพันธ์
การเขียนข่าวและการถ่ายภาพเพื่อการประชาสัมพันธ์ เป็นการสื่อสารเนื้อหาที่เกี่ยวกับองค์กร/หน่วยงาน เพื่อรายงานภารกิจ หรือกิจกรรมความก้าวหน้าของหน่วยงาน ให้แก่สาธารณชนหรือบุคคลทั้งภายนอกและภายในองค์กร...
  บทความการแลกเปลี่ยนเรียนรู้ทั่วไป   การบริหารจัดการ การจัดการความรู้
ผู้เขียน สาลินี วงศ์แปง  วันที่เขียน 10/9/2562 15:40:44  แก้ไขล่าสุดเมื่อ 12/11/2562 1:57:49   เปิดอ่าน 185  ครั้ง | แสดงความคิดเห็น 0  ครั้ง
KM คณะวิศวกรรมและอุตสาหกรรมเกษตร » องค์ความรู้จากการจัดการความรู้ เรื่อง การนำงานวิจัยไปใช้ประโยชน์อย่างเป็นรูปธรรม
การพัฒนางานวิจัยให้เกิดการนำไปใช้ประโยชน์ ไม่ว่าด้านเศรษฐกิจหรือด้านสังคมควรเริ่มต้นจากกระบวนการคิดโจทย์วิจัยที่สามารถเชื่อมโยงกับองค์ความรู้ หรือศาสตร์อื่นๆ เข้าด้วยกัน เพื่อให้สามารถนำไปใช้เกิดปร...
  บทความการแลกเปลี่ยนเรียนรู้ทั่วไป   การบริหารจัดการ การจัดการความรู้
ผู้เขียน เยาวลักษณ์ โหลามนต์  วันที่เขียน 5/9/2562 16:22:25  แก้ไขล่าสุดเมื่อ 10/11/2562 21:38:06   เปิดอ่าน 152  ครั้ง | แสดงความคิดเห็น 0  ครั้ง