เปลี่ยนวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรมาเป็น “ถ่านชีวภาพ” ด้วย “Pyrolysis Mobile”

ในช่วงฤดูแล้งของทุกปี พื้นที่ภาคเหนือมักประสบกับปัญหาหมอกควัน ซึ่งมีสาเหตุเกิดจากการเผาวัสดุเหลือใช้จากการเกษตรในที่โล่งแจ้ง โดยเฉพาะปัญหาการเผาเศษข้าวโพดของเกษตรกร ล้วนก่อให้เกิดปัญหามลพิษทางอากาศปริมาณมาก และยังส่งผลกระทบต่อสุขภาพ

ในปี พ.ศ. 2558 กองทุนเพื่อส่งเสริมการอนุรักษ์พลังงาน สำนักงานนโยบายและแผนพลังงาน กระทรวงพลังงาน ได้ให้การสนับสนุน “โครงการการพัฒนาแนวทางการผลิตและประยุกต์ใช้ถ่านชีวภาพจากวัสดุการเกษตรเพื่อเป็นเชื้อเพลิงร่วมกับถ่านหิน” เพื่อเป็นการศึกษาแนวทางการพัฒนาแหล่งพลังงานทดแทนชีวมวลจากวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตร ภายในประเทศให้มีศักยภาพสูงขึ้น

ระบบการผลิตถ่านชีวภาพจากวัสดุทางการเกษตรแบบเคลื่อนที่ได้ใช้กระบวนการไพโรไลซิส (Pyrolysis Process) ซึ่งเป็นกระบวนการสลายตัวของสารด้วยความร้อนในสภาวะไร้อากาศหรืออับอากาศในช่วงอุณหภูมิสูง เช่น 300-500 ํC ระบบการผลิตถ่านชีวภาพฯ รองรับชีวมวลที่ทำการทดสอบ ได้แก่ ซังข้าวโพด, ไม้สับยางพารา และเหง้ามันสำปะหลัง ไม่น้อยกว่า 50 กิโลกรัมต่อชั่วโมง ได้ผลิตภัณฑ์หลัก 3 ชนิด คือ 1. แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ คาร์บอนบอนมอนอกไซด์ ไฮโดรคาร์บอน และอื่นๆ 2. ของเหลว ได้แก่ น้ำส้มควันไม้ และ 3. ถ่านชีวภาพ โดยระบบนี้เน้นการผลิตให้ได้ถ่านชีวภาพ (Biocoal) คิดเป็น 25-30% ของปริมาณชีวมวล เพื่อนำไปอัดเม็ด (Pellet) จะได้ถ่านชีวภาพอัดเม็ดที่ให้พลังงานที่สูง ประมาณ 22-44 เมกะจูลต่อกิโลกรัม แก๊สและของเหลวที่ได้จะใช้เป็นพลังงานเชื้อเพลิงในการผลิตร่วมของระบบ

ผศ. ดร.พฤกษ์ อักกะรังสี ผู้อำนวยการสถาบันวิจัยและพัฒนาพลังงานนครพิงค์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ กล่าวว่า ด้วยการเพาะปลูกข้าวโพดในเขตภาคเหนือตอนบนส่วนใหญ่มักอยู่บนที่ราบเชิงเขาและหุบเขา จึงเป็นอุปสรรคต่อการขนย้ายวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรออกจากพื้นที่ ฉะนั้น จึงได้สร้างรถต้นแบบผลิตถ่านชีวภาพเคลื่อนที่ได้ “Pyrolysis Mobile” ที่มีความสามารถเข้าไปจัดการวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรหลังการเก็บเกี่ยวได้ถึงแหล่งกำเนิด และสามารถแปรรูปออกมาเป็นถ่านชีวภาพอัดเม็ดที่มีค่าความร้อนสูงเทียบเท่าถ่านหินได้

“ของแข็งที่ได้จากกระบวนการเรียกว่า ถ่านชีวภาพ (Biochar) เป็นถ่านที่อุดมไปด้วยคาร์บอน สามารถใช้ประโยชน์เพื่อกักเก็บคาร์บอนลงดินเพื่อตัดวงจรการกลับสู่ชั้นบรรยากาศของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) และปรับปรุงดิน นอกจากนี้ยังสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงได้ โดยมีคุณสมบัติเทียบเท่ากับถ่านหิน แต่ปล่อยมลพิษที่ต่ำกว่าการใช้ถ่านหิน”

ถ่านชีวภาพอัดเม็ดจะมีต้นทุนการผลิตราว 10-12 บาทต่อกิโลกรัม ใช้เวลาในการผลิตอย่างน้อย 2 ชั่วโมง เมื่อเทียบกับถ่านทั่วไปที่มีราคาขายในท้องตลาดประมาณ 10 บาทต่อกิโลกรัม แต่ใช้ระยะเวลาในการผลิตหลายวัน และใช้วัตถุดิบเป็นไม้เนื้อแข็งเท่านั้น ซึ่งคุณสมบัติด้านพลังงานแทบไม่ต่างกันมาก แต่ถ่านชีวภาพอัดเม็ดจะมีคุณสมบัติโดดเด่น คือ มีความหนาแน่นสูงกว่าถ่านทั่วไปมาก ทำให้มีต้นทุนในการขนส่งต่ำ นอกจากนี้ระบบผลิตถ่านชีวภาพโดยรถเคลื่อนที่ยังตอบโจทย์พื้นที่ของแหล่งกำเนิดชีวมวลที่รอการกำจัดและปัญหาสิ่งแวดล้อม ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการก่อมลพิษทางอากาศ โดยใช้กระบวนการแยกสลายซังข้าวโพดด้วยความร้อน ซึ่งมีค่าปริมาณการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่เกิดจากระบบรวม น้อยกว่าการเผาซังข้าวโพดในที่โล่งแจ้งถึง 4 เท่า

ในส่วนของต้นทุนของอุปกรณ์ที่ใช้ในระบบการผลิตถ่านชีวภาพแบบเคลื่อนที่ยังมีราคาสูง เนื่องจากระบบจะต้องออกแบบให้รองรับการสั่นสะเทือนในการเคลื่อนที่ของรถ ทำให้วัสดุอุปกรณ์ที่ใช้จะต้องมีคุณสมบัติที่มากกว่าระบบที่ไม่เคลื่อนที่ รวมทั้งระบบนี้ถูกจำกัดพื้นที่ทำให้การออกแบบในเรื่องของการถ่ายเทความร้อน ระยะการหมุนเวียนของอากาศร้อนต้องอาศัยอุปกรณ์ไฟฟ้าและพลังงานไฟฟ้าเข้าช่วย หากระบบการผลิตถ่านชีวภาพติดตั้งอยู่กับที่จะช่วยลดค่าใช้จ่ายด้านอุปกรณ์และวัสดุ รวมถึงพลังงานที่ใช้ได้มาก

รถต้นแบบผลิตถ่านชีวภาพเคลื่อนที่ได้ “Pyrolysis Mobile” เป็นกระบวนการผลิตที่ให้คุณค่าทั้งทางด้านพลังงานและสิ่งแวดล้อม นับเป็นผลงานวิจัยที่คิดโดยคนไทย ที่ช่วยสร้างมูลค่าวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตร เปลี่ยนของเสียมาเป็นพลังงานทดแทน ที่ตอบสนองความต้องการของชุมชนและภาคธุรกิจ และยังลดการนำเข้าพลังงาน