รายละเอียดโครงการ

ถ่านชีวภาพหรือไบโอชาร์ (Biochar) คือวัสดุที่อุดมด้วยคาร์บอน ผลิตจากชีวมวลหรือวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตร โดยผ่านกระบวนการย่อยสลายด้วยการให้ความร้อนทางเคมีที่เรียกว่า ไพโรไรซิส (Pyrolysis) ผลผลิตที่ได้ขึ้นกับกระบวนการแยกสลาย ซึ่งแบ่งออกได้เป็นการแยกสลายอย่างช้า (Slow Pyrolysis) และอย่างเร็ว (Fast Pyrolysis) โดยการผลิตถ่านชีวภาพด้วยวิธีการแยกสลายอย่างช้าที่อุณหภูมิเฉลี่ย 500 องศาเซลเซียส จะได้ผลผลิตของถ่านชีวภาพมากกว่า 50% แต่จะใช้เวลาเป็นชั่วโมง ซึ่งต่างจากวิธีการแยกสลายอย่างเร็วที่อุณหภูมิเฉลี่ย 700 องศาเซลเซียส ซึ่งใช้เวลาเป็นวินาทีผลผลิตที่ได้จะเป็นน้ำมันชีวภาพ (Bio-oil) 60% แก๊สสังเคราะห์ (Syngas) ได้แก่ H2, CO และ CH4 รวมกัน 20% และถ่านชีวภาพ 20% การใช้ประโยชน์ถ่านชีวภาพต่างจากถ่านทั่วไป (charcoal) คือถ่านทั่วไปจะใช้เป็นเชื้อเพลิง ส่วนไบโอชาร์ที่ได้สามารถนำมาใช้ประโยชน์เพื่อการกักเก็บคาร์บอนลงในดินและปรับปรุงสภาพทางกายภาพของดิน เนื่องจากคุณสมบัติของถ่านชีวภาพ คือมีรูพรุนตามธรรมชาติเมื่อใส่ลงใน ดินจะช่วยการระบายอากาศ การซึมน้ำ การอุ้มน้ำ ดูดยึดธาตุอาหาร เป็นที่อยู่ของจุลินทรีย์ ลดความเป็นกรดของดิน นอกจากนี้ยังช่วยเพิ่มคุณภาพของปุ๋ยให้สูงขึ้น ทำให้ประหยัดการใช้ปุ๋ย ลดต้นทุน เพิ่มรายได้เพิ่ม ผลผลิต เป็นเทคโนโลยีที่สามารถพัฒนาได้ตั้งแต่ระดับเกษตรกร ครัวเรือน ชุมชนและองค์ส่วนท้องถิ่น นอกจากนี้ถ่านชีวภาพยังมีคุณสมบัติที่สำคัญคือมีพื้นที่ผิวภายในมาก โดยมีค่าประมาณ 10-400 ตารางเมตรต่อกรัม ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับชนิดของวัตถุดิบและอุณหภูมิในการเผา ถ่านชีวภาพมีความคงตัวสูงย่อยสลายได้ช้าจึงช่วยกักเก็บคาร์บอนไว้ในดินได้ยาวนานและไม่ทำปฏิกิริยากับสารใด ๆ ด้วยลักษณะทางกายภาพ มีประจุไฟฟ้าและมีความพรุนสูง สามารถกักเก็บน้ำและเป็นที่อยู่อาศัยของจุลินทรีย์ ซึ่งเป็นตัวสร้างสารอาหารในดินทำให้ดินชุ่มชื้นและอุดมสมบูรณ์ปลดปล่อยธาตุอาหารให้แก่พืช แบบช้า ๆ เพิ่มคุณภาพของปุ๋ยอินทรีย์ให้สูงขึ้นสร้างความสมดุลให้กับระบบนิเวศน์ ผลพลอยได้จากการผลิตถ่านชีวภาพคือ น้ำส้มควันไม้ ซึ่งได้จากการควบแน่นควันที่เกิดจากการเผาถ่านในช่วงที่ไม้กำลังเปลี่ยนเป็นถ่าน ซึ่งอุณหภูมิที่ใช้ในกระบวนการเผาจะต่ำกว่าอุณหภูมิที่ใช้ในกระบวนการผลิตถ่านชีวภาพ น้ำส้มควันไม้จะมีกลิ่นไหม้ ส่วนประกอบส่วนใหญ่เป็นกรดอะซิติก มีความเป็นกรดต่ำ มีสีน้ำตาลแกมแดง นำน้ำส้มควันไม้ที่ได้ทิ้งไว้ในภาชนะพลาสติกประมาณ 3 เดือนในที่ร่ม น้ำส้มควันไม้ที่ได้จะตกตะกอนและแยกตัวเป็น 3 ชั้น คือ น้ำมันเบา (ลอยอยู่ผิวน้ำ) น้ำส้มควันไม้ และน้ำมันทาร์ (ตกตะกอนอยู่ด้านล่าง) แยกน้ำส้มควันไม้มาใช้ประโยชน์ต่อไป น้ำส้มควันไม้มีสารประกอบต่าง ๆ มากมาย เมื่อนำไปใช้ประโยชน์ทางการเกษตรจะมีคุณสมบัติ เช่น เป็นสารปรับปรุงดิน สารป้องกันกำจัดศัตรูพืช และสารเร่งการเติบโตของพืช นอกจากนี้ มีการนำน้ำส้มควันไม้ไปใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรม เช่น ใช้ผลิตสารดับกลิ่นตัว ดับกลิ่นน้ำเสียในโรงงานอุตสาหกรรมและในครัวเรือน เป็นต้น จากประโยชน์ของถ่านชีวภาพและน้ำส้มควันไม้ดังที่ได้กล่าวมาข้างต้น คณะผู้วิจัยจึงมีความสนใจที่จะทำการผลิตถ่านชีวภาพและน้ำส้มควันไม้จากเศษวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรที่มีอยู่ในท้องถิ่น โดยจะมีการศึกษา ปรับปรุง และพัฒนากระบวนการในการผลิตเพื่อให้มีประสิทธิภาพที่สูงขึ้น แล้วนำถ่านชีวภาพและน้ำส้มควันไม้ที่ผลิตขึ้นได้ มาใช้เป็นส่วนผสมของปุ๋ย เพื่อช่วยเพิ่มธาตุคาร์บอนให้แก่ดิน ช่วยในการบำรุงดิน ปรับปรุงสภาพทางกายภาพของดิน และช่วยเร่งการเติบโตของพืช อีกทั้งยังช่วยลดปัญหาหมอกควันและการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกสู่บรรยากาศอันเป็นตัวการหนึ่งของภาวะโลกร้อน