การผลิตถ่านชีวภาพและแนวทางการใช้ประโยชน์
วันที่เขียน 26/10/2562 20:32:24     แก้ไขล่าสุดเมื่อ 26/1/2565 21:39:37
เปิดอ่าน: 35889 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) ส่วนใหญ่ และที่เหลือได้แก๊สสังเคราะห์ (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
    • วัสดุเพาะต้นกล้า ช่วยทำให้เติบโตได้ดี เช่น ไบโอชาร์เปลือกกาแฟใช้เพาะต้นกล้วย  ไบโอชาร์แกลบใช้เพาะผัก ผักสลัด เป็นต้น
    • ดินปลูกผสมไบโอชาร์ ช่วยลดเวลาผลผลิต เช่น กระเจี๊ยบ ดอกแค เป็นต้น
    • ช่วยลดต้นทุนการทำเกษตร  โดยใช้เพียงดินปลูกผสมไบโอชาร์ตามสูตรแม่โจ้ สามารถใช้ผลิตผลผลิตเกษตร เช่น ผักสลัด ผักส่วนครัว โดยที่ไม่ต้องเติมปุ๋ยเพิ่มเติม ทำให้ช่วยลดต้นทุนการผลิตสำหรับเกษตรกร
  • การดูดซับแก๊สและลดกลิ่น
    • ลดกลิ่นและแก๊สเรือนกระจกของการหมักปุ๋ย และช่วยตรึงไนโตรเจน ทำให้ปุ๋ยหมักมีปริมาณไนโตรเจนเพิ่มขึ้นและลดระยะเวลาการหมัก
    • ดูดซับกลิ่นและแก๊สจากมูลสัตว์ในฟาร์ม รวมถึงระบบบำบัดน้ำเสียในฟาร์ม
  • การดูดซับแร่ธาตุที่ปนเปื้อนไปในแหล่งน้ำ
    • ฟอสเฟต
    • ไนเตรท ไนไตรท์
  • การดูดซับสารเคมีและโลหะหนัก
    • การลดการดูดซับสารเคมีที่ใช้กำจัดวัชพืชและศัตรูพืช และลดการดูดซับโลหะหนักที่อยู่ในดินและน้ำ ของพืชที่ปลูก โดยถ่านชีวภาพจะตรึงสารเคมีและโลหะหนักกลุ่มนี้ไว้ ทำให้ลดผลกระทบต่อพืชที่ปลูกจากสารเคมีและโลหะหนักที่ปนเปื้อน โดยเฉพาะพืชผักสวนครัวและพืชสมุนไพร
    • การบำบัดน้ำเสียหรือแหล่งน้ำที่มีการปนเปื้อนโลหะหนักและสารเคมี
    • ใช้ดูดซับน้ำมันปิโตรเลียม
  • ตัวเร่งปฏิกริยา
    • การผลิตไบโอดีเซล
    • การผลิตไบโอแก๊สจากน้ำเสีย บำบัดน้ำเสีย
  • ลดน้ำหนักของวัสดุ
    • ใช้เป็นส่วนผสมอิฐและปูนซีเมนต์เพื่อช่วยลดนำ้หนัก
  • อิเล็กทรอนิกส์
    • ใช้เป็นวัสดุเพื่อผลิตชิ้นส่วนอิเล็กโทรนิกส์
    • ผลิตกราฟีน

แนวทางการผลิตถ่านชีวภาพสำหรับครัวเรือนและชุมชนแบบง่าย 

วีดีโอการผลิต ถ่านชีวภาพขนาด 50 ลิตร และความร้อนที่ได้แล้วนำปลูกต้นไม้ด้วยไบโอชาร์

ในการผลิตถ่านชีวภาพจะได้ความร้อนระหว่างกระบวนการผลิตถ่านชีวภาพโดยนำมาใช้หุงต้มรวมถึงนำความร้อนไปใช้แปรรูปผลผลิตทางการเกษตรได้อีกด้วย

แนวทางการนำไปใช้ปรับปรงุดินเพื่อปลูกพืชผักสวนครัว โดยใช้ถ่านชีวภาพจากเศษวัสดุเกษตร พื้นที่ปลูกที่คณะวิศวกรรมและอุตสาหกรรมเกษตร ปี2562

วีดีโอการปลูกเมลอนด้วยไบโอชาร์

 

 

ขอขอบคุณ ทีมวิจัยไบโอชาร์  หน่วยวิจัย GET (Green and Eco Technology Unit Research)  คณะวิศวกรรมและอุตสาหกรรมเกษตร มหาวิทยาลัยแม่โจ้  ในส่วนเนื้อหา รูปภาพ และวีดีโอที่ใช้เผยแพร่

เนื้อหาในเวบไซด์นี้เป็นส่วนหนึ่งของเอกสารหัวข้อถ่านชีวภาพ  ของรายวิชาที่ใช้สอนในมหาวิทยาลัยแม่โจ้  เนื้อหามีลิขสิทธิ์ หากต้องการคัดลอก หรือนำไปใช้ประโยชน์เพื่อเผยแพร่ กรุณาติดต่อผู้เขียนบทความ

สามารถติดต่อทีมวิจัยไบโอชาร์ หน่วยวิจัย GET และติดตามการใช้ไบโอชาร์ของกลุ่มเกษตรกร มือถือสามารถเข้าผ่าน LINE กลุ่มไลน์ การบำรุงดินและการปลูกพืชด้วยไบโอชาร์  

งานวิจัยด้านไบโอชาร์ของทีมวิจัย GET ติดตามได้ที่ https://www.researchgate.net/project/Biochar-9

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

หากต้องการทราบรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการผลิตไบโอชาร์และงานวิจัยด้านไบโอชาร์ ของทีมวิจัยไบโอชาร์ หน่วยวิจัย GET สามารถติดต่อขอข้อมูลจากเพิ่มเติมจาก ผู้เขียนบทความ  Lineid :thanasitw

ความคิดเห็นทั้งหมด (0)
ไม่มีข้อมูลตามเงื่อนไขที่ท่านกำหนด
รายการบทความการแลกเปลี่ยนเรียนรู้หมวดหมู่ : การบริหารจัดการ การจัดการความรู้
ถ่านชีวภาพ » การลดปริมาณ PAHs ด้วยถ่านชีวภาพในผลผลิตเกษตร
ในผลผลิตเกษตรมีการปนเปื้อน PAHs จากในดินและในอากาศ แนวทางหนึ่งในการลด PAHs มีการนำถ่านชีวภาพมาใช้ผสมในดินเพื่อช่วยลด PAHs จากในดิน ทั้งนี้การผลิตถ่านชีวภาพเองก็ทำให้เกิด PAHs ในถ่านชีวภาพอีกด้วย กา...
PAHs  ถ่านชีวภาพ  ผลผลิตเกษตร  สารก่อมะเร็ง  สารปนเปือน     บทความการแลกเปลี่ยนเรียนรู้ทั่วไป   การบริหารจัดการ การจัดการความรู้
ผู้เขียน ธนศิษฏ์ วงศ์ศิริอำนวย  วันที่เขียน 2/8/2564 9:34:06  แก้ไขล่าสุดเมื่อ 26/1/2565 20:13:28   เปิดอ่าน 600  ครั้ง | แสดงความคิดเห็น 0  ครั้ง
ถ่านชีวภาพ » การผลิตถ่านชีวภาพ โดย อ.อรสา มูลนิธิ BEBC
ทางมหาวิทยาลัยแม่โจ้และทีมวิจัย GET ได้มีโอกาส เชิญ อ.อรสา มูลนิธิ BEBC มาบรรยายการผลิตถ่านชีวภาพและประโยชน์ของการใช้ถ่านชีวภาพในการปรับปรุงดินและการปลูกพืช ให้กับเกษตรกรและผู้สนใจในจังหวัดเชียงใหม...
อ.อรสา BEBC     บทความการแลกเปลี่ยนเรียนรู้ทั่วไป   การบริหารจัดการ การจัดการความรู้
ผู้เขียน ธนศิษฏ์ วงศ์ศิริอำนวย  วันที่เขียน 10/6/2564 23:09:13  แก้ไขล่าสุดเมื่อ 25/1/2565 19:16:23   เปิดอ่าน 604  ครั้ง | แสดงความคิดเห็น 0  ครั้ง