สาเหตุของการเกิด “ภาวะโลกร้อน” ส่วนหนึ่งมาจากพฤติกรรมของมนุษย์ ไม่ว่าจะเป็นการอุปโภคหรือบริโภค ซึ่งเป็นการเพิ่มบริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ให้กับบรรยากาศ และก่อให้เกิดภาวะขาดสมดุลของธรรมชาติ หรือแม้แต่ในอาชีพการทำเกษตรกรรม ความอุดมสมบูรณ์ของดิน ก็มีผลโดยตรงต่อปริมาณและคุณภาพผลผลิต จึงมีการใช้สารเคมีในการทำเกษตรกรรมมากขึ้น อาทิ การใช้สารเคมีในการปราบศัตรูพืช สารเคมีในการเร่งผลผลิต และสารเคมีที่ใช้ปรับปรุงและบำรุงดิน ซึ่งล้วนส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพดิน ก่อให้เกิดการตกค้างในสิ่งแวดล้อม และส่งผลให้ต้นทุนการผลิตสูงขึ้น รวมทั้งการส่งผลกระทบต่อสุขภาพของเกษตรกร

จากปัญหาดังกล่าวทำให้ในปัจจุบันมีการนำ “ถ่านชีวภาพ”มาใช้สำหรับปรับปรุงคุณภาพดินและช่วยเพิ่มผลผลิตทางการเกษตรมากขึ้น แล้วผลิตภัณฑนี้มีความสำคัญและมีประโยชน์ต่อการทำเกษตรอย่างไร เรามาทำความรู้จักถ่านชีวภาพให้มากขึ้นกันค่ะ

ถ่านชีวภาพหรือไบโอชาร์ (Biochar) คือ ผลิตภัณฑ์ของแข็งที่ผลิตจากวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตร ของเสียจากสิ่งมีชีวิต (organic waste) เช่น ใบไม้ กิ่งไม้ หญ้า ฟางข้าว เหง้ามันสําปะหลัง ซังและต้นข้าวโพด มูลสัตว์ กากตะกอนของเสียหรือแม้กระทั่งมูลสัตว์ นำมาผ่านกระบวนการเผาไหม้ที่มีการควบคุมอุณหภูมิและอากาศที่ให้เข้าไปเผาไหม้น้อยที่สุด ซึ่งเรียกว่า “การแยกสลายด้วยความร้อนหรือกระบวนการไพโรไลซิส” มีสองวิธีหลักๆ คือ

1.การแยกสลายด้วยความร้อนอย่างช้า (Slow Pyrolysis) ที่อุณหภูมิเฉลี่ยประมาณ 300-600 องศาเซลเซียส  แต่จะใช้เวลาเป็นชั่วโมง หากใช้อุณหภูมิเฉลี่ยในการเผาไหม้ประมาณ 500 องศาเซลเซียส จะได้ผลผลิตของถ่านชีวภาพมากกว่า 20-50% ที่เหลือเป็นแก๊สที่จุดติดไฟได้และมีของเหลวบางส่วนที่ควบแน่นได้

2.การแยกสลายด้วยความร้อนอย่างเร็ว (Fast Pyrolysis) ที่อุณหภูมิเฉลี่ยประมาณ 700 องศาเซลเซียส ใช้เวลาเป็นวินาที ผลผลิตที่ได้จะเป็นน้ำมันชีวภาพ (Bio-oil) แก๊สสังเคราะห์ (Syngas) และถ่านชีวภาพ (Biochar) 

ถ่านชีวภาพ จะมีโครงสร้างที่แกร่งและแข็งแรง เพื่อดูดยึดแร่ธาตุอาหารจำเป็นต่อการเจริญเติบโตของพืช คุณสมบัติพิเศษ ประกอบด้วยรูพรุนจำนวนมากช่วยการระบายอากาศ มีประจุไฟฟ้า ลดความเป็นกรดของดิน และช่วยกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ลงดิน ซึ่งเป็นการตัดวงจรก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่จะกลับคืนสู่ชั้นบรรยากาศ ลดปัญหาหมอกควัน ไม่ทำให้เกิดภาวะโลกร้อน

ถ่านชีวภาพ (Biochar) มีความหมายแตกต่างจากถ่านทั่วไป (Charcoal) ตรงจุดมุ่งหมายของการใช้ประโยชน์ ดังนี้

ถ่านทั่วไป หมายถึง ถ่านที่ใช้เป็นเชื้อเพลิง ส่วน ถ่านชีวภาพ นักวิจัยให้เป็นเสมือนทองสีดำของชาวเกษตรกรรม ด้วยคุณสมบัติที่มีสารคาร์บอนไดออกไซด์สูงและมีรูพรุนตามธรรมชาติช่วยให้สามารถอุ้มน้ำและธาตุต่างๆ รวมถึงการป้องกันจุลินทรีย์ที่อยู่ในดิน ซึ่งเป็นการเพิ่มการย่อยสลายและแยกก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เอาไว้ในดิน

ถ่านชีวภาพ จะทำหน้าที่เสมือนกับอ่างคาร์บอนธรรมชาติ ช่วยในการทำความสะอาดอากาศได้ 2 ทาง คือ การป้องกันการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ของสารชีวภาพขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศและการช่วยให้พืชดูดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์อย่างช้าๆ ในขณะที่พืชสังเคราะห์แสง ซึ่งแตกต่างจากปุ๋ยหมัก ตรงที่ถ่านชีวภาพมีลักษณะเป็นรูโพรง เมื่อนำถ่านมาผสมกับปุ๋ยหมัก หรือปุ๋ยคอก รูโพรงนี้เมื่ออยู่ในดินจะช่วยเก็บธาตุอาหารจากปุ๋ย และเป็นที่อยู่ของจุลินทรีย์ ช่วยปลดปล่อยธาตุอาหารให้แก่พืชได้นาน อีกทั้งยังมีงานวิจัยที่สนับสนุนว่าทำให้ลดระยะเวลาในการหมักและลดการปลดปล่อยไนโตรเจน ทำให้ปุ๋ยหมักที่ผสมถ่านชีวภาพจะมีปริมาณไนโตรเจนมากกว่า ช่วยให้ลดปริมาณการใช้ปุ๋ยลงได้

นอกจากถ่านชีวภาพ หรือไบโอชาร์ (Biochar) จะมีประโยชน์ในการปรับปรุงดิน ดูดซับแก๊สและลดกลิ่น ดูดซับแร่ธาตุที่ปนเปื้อนในแหล่งน้ำแล้ว มวลสารชีวภาพสามารถพัฒนาออกมาในรูปแบบของไบโอชาร์ ซึ่งมีการพัฒนาต่อยอดเป็นผลิตภัณฑ์เพื่อการพาณิชย์ในด้านต่างๆ เช่น การสกัดสารชีวภาพและองค์ประกอบของยา เพื่อกักเก็บคาร์บอนลงดินและปรับปรุงดิน (Ricks,2007) หรือเป็น เชื้อเพลิงชีวภาพ ซึ่งสามารถใช้เป็นพลังงานทดแทนเพื่อการขนส่งและในระบบอุตสาหกรรมได้

นอกจากนี้ยังช่วยในกระบวนการจัดการของเสียประเภทอินทรีย์วัตถุได้ เนื่องจากเทคโนโลยีไบโอชาร์ มีศักยภาพในการกำจัดของเสีย ถือเป็นผลิตภัณฑ์ที่สะอาด ไม่ทำลายสิ่งแวดล้อม ลดภาระการลงทุนในโครงการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกของประเทศผู้ผลิตและผู้บริโภคในภาวะโลกปัจจุบัน หากเราทุกคนสนับสนุนการใช้ผลิตภัณฑ์สินค้าที่ผลิตจากธรรมชาติ ไม่ทำลายสิ่งแวดล้อม ก็จะทำให้ทรัพยากรธรรมชาติ สิ่งแวดล้อมโดยรวมมีความยั่งยืนสืบไป

เรียบเรียงข้อมูลจาก : https://www.scimath.org/

https://erp.mju.ac.th/

กองประชาสัมพันธ์

สถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศไทย (วว.)