ถ่านชีวภาพ หรือ ไบโอชาร์ (Biochar) คือวัสดุที่อุดมด้วยคาร์บอน ผลิตจาก ชีวมวล (Biomass, วัสดุเหลือใช้จากการเกษตร เช่น เหง้ามันสำปะหลัง ฟางข้าว ซังข้าวโพด กิ่งไม้ เป็นต้น) ผ่านกระบวนการแยกสลายด้วยความร้อนโดยไม่ใช้ออกซิเจน หรือใช้น้อยมาก (ไพโรไรซิส, Pyrolysis)

 

ซึ่งมีสองวิธีหลักๆ คือการแยกสลายอย่างเร็วและอย่างช้า การผลิตถ่านชีวภาพด้วยวิธีการแยกสลายอย่างช้าที่อุณหภูมิเฉลี่ย 500 องศาเซลเซียส จะได้ผลผลิตของถ่านชีวภาพมากกว่า 50% แต่จะใช้เวลาเป็นชั่วโมง ซึ่งต่างจากวิธีการแยกสลายอย่างเร็วที่อุณหภูมิเฉลี่ย 700 องศาเซลเซียส ซึ่งใช้เวลาเป็นวินาที ผลผลิตที่ได้จะเป็นน้ำมันชีวภาพ (bio-oil) 60% แก๊สสังเคราะห์ (syngas) 20% และถ่านชีวภาพ 20% (อรสา สุกสว่าง, 2552)

ถ่านชีวภาพ มีความหมายต่างจากถ่านทั่วไป (charcoal) ตรงจุดมุ่งหมายการใช้ประโยชน์ คือถ่านทั่วไปจะหมายถึงถ่านที่ใช้เป็นเชื้อเพลิง ขณะที่ไบโอชาร์คือถ่านที่ใช้ประโยชน์เพื่อกักเก็บคาร์บอนลงในดินและปรับปรุงสภาพทางกายภาพของดิน เนื่องจากคุณสมบัติของถ่านชีวภาพ คือมีรูพรุนตามธรรมชาติเมื่อใส่ลงในดินจะช่วยการระบายอากาศ การซึมน้ำ การอุ้มน้ำ ดูดยึดธาตุอาหาร เป็นที่อยู่ของจุลินทรีย์ ลดความเป็นกรดของดิน นอกจากนี้ ยังช่วยเพิ่มคุณภาพของปุ๋ยให้สูงขึ้น ทำให้ประหยัดการใช้ปุ๋ย ลดต้นทุน เพิ่มรายได้ เพิ่มผลผลิต เป็นเทคโนโลยีที่สามารถพัฒนาได้ตั้งแต่ระดับเกษตรกร ครัวเรือน ชุมชนและองค์ส่วนท้องถิ่น

 

ประโยชน์ของถ่านชีวภาพ

1. ช่วยบรรเทาการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ เนื่องจากถ่านชีวภาพสามารถลดคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศในระยะยาวได้ด้วยการกักเก็บคาร์บอนในดิน

2. ช่วยปรับปรุงดินและผลผลิตทางการเกษตร เนื่องจากเมื่อนำถ่านชีวภาพลงดิน ลักษณะความเป็นรูพรุนของถ่านชีวภาพจะช่วยกักเก็บน้ำและอาหารในดิน และเป็นที่อยู่ให้กับจุลินทรีย์สำหรับทำกิจกรรมเพื่อสร้างอาหารให้ดิน เมื่อดินอุดมสมบูรณ์จะส่งผลให้ผลผลิตทางการเกษตรเพิ่มขึ้น

3. ช่วยผลิตพลังงานทดแทน เนื่องจากกระบวนการผลิตถ่านชีวภาพจากมวลชีวภาพด้วยการแยกสลายด้วยความร้อนจะให้พลังงานชีวภาพที่สามารถใช้เป็นพลังงานทดแทนเพื่อการขนส่งและในระบบอุตสาหกรรมได้

4. ช่วยในกระบวนการจัดการของเสียประเภทอินทรีย์วัตถุได้ เนื่องจากเทคโนโลยีไบโอชาร์มีศักยภาพในการกำจัดของเสียที่ทำให้สิ่งแวดล้อมเป็นมิตรได้

 

การใช้ถ่านชีวภาพในการเกษตร

การเตรียมถ่ายชีวภาพเพื่อลงดินมีขั้นตอนดังต่อไปนี้

1. ทำให้ถ่านชีวภาพมีขนาดเล็กที่สุด โดยเฉลี่ยไม่ใหญ่กว่า 1 เซนติเมตรเพื่อให้คลุกเคล้าเข้ากับดินได้ง่าย หากขนาดถ่านใหญ่เกินไปจะเป็นอุปสรรคต่อรากพืชในการเจริญเติบโต อาจใช้วิธีการทุบหรือบีบให้แตก

2. ผสมถ่านชีวภาพกับปุ๋ยหมัก หรือปุ๋ยคอก ในอัตราส่วน 50% โดยน้ำหนัก คลุกให้เป็นเนื้อเดียวกัน

3. นำถ่านชีวภาพผสมปุ๋ยหมักไปโรยลงดิน ในขั้นตอนการเตรียมดินก่อนปลูกพืช รดน้ำให้ชุ่มเพื่อให้ถ่านชีวภาพดูดซึมน้ำ แล้วพรวนดินให้ลึก 10-20 เซนติเมตร ทำการรดน้ำให้ชุ่มอีกครั้ง

4. ปลูกพืชผักในแปลงได้ตามขั้นตอนการปลูกผักทั่วไป

 

 

วิธีผลิตถ่านชีวภาพ

 

1. ทำฐานให้กับเตาเผาถ่านกันก่อนก็คือนำอิฐมาวางเป็นฐาน 4 มุม แล้วตั้งถัง 200 ลิตร ที่ได้ทำการเจาะรูด้านล่างไว้แล้ว เพื่อให้อากาศเข้า

 

2. ใส่วัสดุที่จะใช้ในการเผา ในที่นี้เราใช้เศษไม้ที่เหลือจากการตัดแต่งกิ่งลำไย โดยเริ่มจากไม้ขนาดใหญ่ก่อนให้วางในลักษณะแนวตั้ง จากนั้นใส่ให้แน่นเต็มถังเพื่อไม่ให้มีอากาศในถังมาก

 

3. ใส่ฟางหรือวัสดุอื่นที่ใช้เป็นเชื้อเพลิงในการเผาวางทับบนไม้ด้านบนสุด จุดไฟบนฟาง เมื่อไฟติดให้นำฝาครอบที่ทำเป็นปล่องไฟมาวางทับบนฝาถัง ใช้เวลาประมาณ 5 นาทีควันที่จุดฟางก็จะหมดไป เมื่อฟางติดไฟ ควันหายไป กระบวนการนี้เรียกว่า เผาแบบไบโอชาร์ หรือ gasifierซึ่งเป็นการเผาแบบข้างบนลงข้างล่างและไร้ควัน ใช้เวลาประมาณ 2 ชั่วโมง ทั้งนี้ให้สังเกตุที่ถังหากเป็นในเวลากลางคนกระบวนการเผาภายในถังจะทำให้มองเห็นด้านนอกถังเป็นสีแดง โดยทั่วไปการเผาถ่านเมื่อไฟติดแล้วจะมีควันออกมาทางปล่องควันเลย แต่การเผาด้วยวิธีการนี้เราได้ทำการเจาะฝาครอบถังด้านข้างให้เป็นรูปสามเหลี่ยม ทำให้ก๊าซออกซิเจนจากข้างนอกไหลเข้าไปในถังจากช่องสามเหลี่ยมนั้นแล้วไปผสมกับควันที่เกิดจากการเผาไหม้ ก๊าซออกซิเจนจากภายนอกจะช่วยไหม้ควันเหล่านั้น ทำให้ช่วยลดภาวะโลกร้อนได้จากการเผาถ่านได้เป็นอย่างดี

 

4. เตรียมโคลนไว้สำหรับวางถังและปิดถังด้านบน รอจนไม้ไหม้หมดให้สังเกตุที่ถังหากเป็นในเวลากลางคืนกระบวนการเผาภายในถังจะทำให้มองเห็นด้านนอกถังเป็นสีแดง แต่เมื่อไม้ไหม้หมดจะไม่มีสี หรือใช้น้ำเล็กน้อยเทใส่ถังถ้ามีเสียงดังเหมือนไฟโดนน้ำแสดงว่ายังไหม้ไม่หมด แต่ถ้าน้ำโดนถังแล้วไม่มีเสียงเลยและน้ำหายไปแสดงว่าไม้ไหม้หมดแล้ว จากนั้นนำฝาครอบออก ด้วยการใช้ไม้ไผ่เสียบเข้าช่องสามเหลี่ยมที่เจาะแล้วก็ยกไม้คนละด้าน

 

5. หลังจากนั้นใช้ฝาปิดถัง และยกถังลงตั้งบนโคลนที่เตรียมไว้ หลังจากนั้นใช้โคลนปิดตามขอบฝาถังไม่ให้มีอากาศเข้าหรือออกได้ หากตรงไหนมีควันออกแสดงว่ามีอากาศออกให้พอกโคลนบริเวณนั้นเพิ่ม พอกให้เต็มฝา

 

6. ปิดทิ้งไว้ประมาณ 4 ชั่วโมง ก็สามารถนำถ่านที่อยู่ภายในออกมาใช้ได้ วัสดุที่ได้จากการเผาแบบไบโอชาร์นั้นสีของวัสดุจะไม่ดำสนิท ซึ่งจะไม่ดำติดมือเหมือนถ่านทั่วไป และถ่านที่ได้นั้นคุณภาพในการใช้หุงต้มจะดีมาก เพราะการเผาอยู่ที่ความร้อนระหว่าง 800-900 องศาเซลเซียส ซึ่งการเผาถ่านทั่วไปนั้นใช้ความร้อนเพียง 300 องศาเซลเซียส ถ่านที่เผาด้วยวิธีการจึงนี้สามารถนำไปทำเป็นเครื่องกรองน้ำใช้ได้อีกด้วย

 

 

 

เอกสารอ้างอิง

อรสา สุกสว่าง. 2552. “เทคโนโลยีถ่านชีวภาพ: วิธีแก้ปัญหาโลกร้อน ดิน และความยากจนในภาคเกษตรกรรม.” ใน การประชุมวิชาการเรื่อง สภาวะโลกร้อน: ความหลากหลายทางชีวภาพและการใช้ประโยชน์อย่างยั่งยืน. 5-6 พฤศจิกายน 2552. มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์วิทยาเขตกำแพงแสน, 172-184.

อรสา สุกสว่าง. 2553. เตาผลิตถ่านชีวภาพด้วยวิธีการแยกสลายมวลชีวภาพด้วยความร้อน. 2553. เลขที่อนุสิทธิบัตร 5667 ลงวันที่ 1 ตุลาคม 2553.

FaLang translation system by Faboba