ถ่านชีวภาพและวิธีสร้างเตาเผาที่ทำได้ในครัวเรือน

ถ่านชีวภาพ เป็นวัสดุที่อุดมด้วยคาร์บอนผลิตจากการให้ความร้อนมวลชีวภาพ (biomass) โดยไม่ใช้ออกซิเจน หรือใช้น้อยมากในการเผาไหม้ เรียกกระบวนการนี้ว่า ไพโรไลซิส (pyrolysis) จะได้ก๊าซผสมไฮโดรคาร์บอน ของเหลวคล้ายน้ำมัน กรดอะซิติก อะซิโตน เมทานอล และของแข็งคาร์บอน ซึ่งเรียกว่า ถ่านชีวภาพ (Biochar)

วัสดุที่นำมาใช้ในการผลิต ถ่านชีวภาพ ได้มาจากวัตถุดิบอินทรีย์ที่ได้โดยตรงจากสิ่งมีชีวิต เช่น พืช หรือโดยอ้อมจากของเสียที่เหลือใช้จากอุตสาหกรรมการเกษตรชุมชน ซึ่งถ่านชีวภาพที่ได้สามารถเพิ่มปริมาณธาตุอาหารในดินได้ สามารถปรับปรุงสมบัติทางเคมีของดิน เช่น ปรับสภาพความเป็นกรด ดูดยึดธาตุอาหารในดิน เพิ่มความหลากหลายทางชีวภาพของจุลินทรีย์ในดินโดยเป็นแหล่งที่อยู่ และทางด้านฟิสิกส์หรือกายภาพ เพิ่มการดูดยึดน้ำในดิน ทำให้ดินร่วนซุย ช่วยเพิ่มการเจริญเติบโตและเพิ่มธาตุอาหาร

ถ่านชีวภาพมีความแตกต่างจากถ่านทั่วไป (charcoal) ในแง่ของจุดมุ่งหมายของการนำมาใช้ประโยชน์ ถ่านทั่วไปจะหมายถึง ถ่านที่ใช้เป็นเชื้อเพลิง ขณะที่ถ่านชีวภาพ คือ ถ่านที่ใช้ประโยชน์เพื่อการกักเก็บคาร์บอนลงดินและปรับปรุงบำรุงดิน

ผลของถ่านชีวภาพต่อดินและพืช

1 เพิ่มประสิทธิภาพการผลิตพืช ช่วยส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช เสริมความแข็งแรงให้กับพืช ช่วยในการกักเก็บธาตุอาหารและค่อย ๆ ปลดปล่อยธาตุอาหารให้กับพืช

2 ลดการไถพรวน ป้องกันการไหลบ่าของน้ำและชะละลายปุ๋ย หากเป็นดินเหนียว ช่วยทำให้ดินร่วนซุยเมื่อไถทำให้ดินไม่ติดผาน หากเป็นดินทราย ช่วยกักเก็บน้ำและธาตุอาหาร ทำให้ดินจับตัวกันเป็นเม็ดดิน

3 ลดการชะล้างพังทะลายของดิน ส่งผลให้ดินจับตัวเป็นเม็ดดิน กักเก็บน้ำได้ดี ทำให้ลดการพังทะลายหน้าดินได้

4 ลดการใส่ปุ๋ยในพืช ถ่านชีวภาพมีปริมาณธาตุอาหาร และช่วยกักเก็บธาตุอาหาร และค่อย ๆ ปลดปล่อยออกมา อีกทั้งใส่เพียง 1 ครั้ง ถ่านชีวภาพอยู่ได้เป็น 10 ปี เนื่องจากย่อยสลายช้า จึงสะสมธาตุอาหารลดการใส่ปุ๋ยได้

ผลของถ่านชีวภาพต่อการปลดปล่อยก๊าซเรือนกระจก

ถ่านชีวภาพช่วยลดการปลดปล่อย NO₂  จากดินในการผลิตพืช ยับยั้งการปลดปล่อยมีเทน และ CO₂ ดินมีการสะสมคาร์บอนมากขึ้น ทั้งยังช่วยในการลดปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศ เนื่องจากคาร์บอนจะถูกตรึงเข้ามาที่ต้นพืชและเปลี่ยนรูปให้อยู่ในรูปถ่านชีวภาพก่อนจะถูกใส่ลงสู่ดิน (soil carbon sequestration) แต่การย่อยสลายชีวมวลในรูปสารอินทรียวัตถุที่ไถกลบลงสู่ดิน คาร์บอนจะถูกปลดปล่อยสู่บรรยากาศโดยการย่อยสลายของจุลินทรีย์ในดิน ในขณะที่ถ่านชีวภาพจะคงสภาพอยู่คงที่ (stable) ซึ่งจากการย่อยสลายโดยธรรมชาติเป็นเวลา 5 ถึง 10 ปี และปริมาณคาร์บอนที่ได้ขึ้นกับชนิดของมวลชีวภาพ

ผลของถ่านชีวภาพต่อคุณภาพของน้ำ

ดูดซับฟอสเฟตได้ดี ลดการชะล้างของไนโตรเจนและฟอสฟอรัส

คุณสมบัติถ่านชีวภาพต่อการปรับปรุงบำรุงดิน

สมบัติทางกายภาพของดิน ได้แก่ ถ่านชีวภาพมีรูพรุนมาก ส่งผลต่อการสะสมธาตุอาหาร น้ำและเป็นที่อยู่ของจุลินทรีย์ทำให้ดินร่วนซุย โดยเฉพาะเมื่อใส่ลงในดินเหนียว เกิดช่องว่างขนาดเล็กจะช่วยกักเก็บน้ำ ทำให้ดินมีความชุ่มชื้นช่วยเพิ่มความเป็นประโยชน์ของน้ำในดินและ ช่วยให้ดินจับตัวกันเป็นก้อน เกิดเป็นเม็ดดินได้ โดยเฉพาะดินทราย

สมบัติทางเคมีของดิน

ถ่านชีวภาพมีคุณสมบัติเป็นด่าง เมื่อใส่ลงในดินกรดหรือดินเปรี้ยว จะช่วยลดระดับความเป็นกรดของดินช่วยในการแลกเปลี่ยนประจุบวกในดิน (CEC) จะดูดยึดธาตุอาหารที่เป็นประจุบวก เช่น K⁺ Ca²⁺ และ Mg²⁺ เป็นต้น ส่งผลให้พืชมีการเจริญเติบโตทางด้านผลผลิตและคุณภาพที่ดี ทั้งยังเพิ่มปริมาณธาตุอาหารในดิน (ขึ้นกับชนิดของวัสดุที่นำมาทำถ่านชีวภาพ) โดยเฉพาะไนโตรเจน ที่เกิดจากจุลินทรีย์ เช่น เชื้ออะโซโตแบคเตอร์ เชื้อราไมคอร์ไรซา และเชื้อไรโซเบียม เนื่องจากจุลินทรีย์จะเข้าไปอยู่ในรูพรุนของถ่านและช่วยในการตรึงธาตุอาหารในดิน

ทั้งนี้ถ่านชีวภาพยังลดการสะสมไนเตรทในพืช ส่งผลดีต่อการบริโภค พบว่าการใช้ถ่านชีวภาพสามารถลดการสะสมไนเตรทได้ถึง 2 เท่า และลดการสะสมโลหะหนักในดินอีกด้วย

เตาเผาถ่านชีวภาพจากถัง 200 และ 100 ลิตร

เป็นเตาที่ผลิตจากถัง 200 ลิตร และถัง 100 ลิตร เป็นเตาแบบตั้ง กระบวนการเผาแบบอบไล่ความชื้นออก โดยวัสดุที่ต้องการทำถ่านชีวภาพจะไม่สัมผัสกับไฟโดยตรง มีขั้นตอนดังนี้

1. ใช้ท่อใยหินขนาด 6 นิ้ว เป็นป่อง
2. ใช้ถัง 100 ลิตร ใส่วัสดุที่ต้องการทำถ่านชีวภาพ
3. ใช้ถัง 200 ลิตร เป็นถังใบนอก ใช้บรรจุเชิงเพลิง ใส่ในช่องว่างระหว่างถัง 2 ใบ

ระยะเวลาในการเผาขึ้นกับวัสดุ ให้สังเกตจากควันที่ขึ้นบนป่อง ถ้าควันใสแสดงว่าถ่านเริ่มสุก และให้จับป่องว่าอุ่น ๆ สามารถเปิดเตาได้ เทถ่านชีวภาพออกแล้วนำน้ำมารดได้ หรือรอให้เตาหายร้อนแล้วเปิดเตาก็ได้ จากการศึกษาพบว่า เตาชนิดนี้ใช้ระยะเวลาในการเผาถ่านชีวภาพ 2 – 3 ชั่วโมง

ปัจจัยที่มีผลต่อการเผาถ่านชีวภาพ

จากการทดลอง พบว่าชนิดของวัสดุที่นำมาทำเป็นถ่านชีวภาพ หากมีขนาดเล็กจะเผาสุกยาก หากมีรูปร่างกลมเป็นแท่งจะเผาสุกง่าย และหากมีความชื้นสูงจะทำให้ถ่านสุกช้าและเกิดควันปริมาณมาก การเผาในช่วงฤดูฝนหรือปริมาณความชื้นสัมพัทสูง จะใช้เวลาในการเผาถ่านนานกว่าฤดูร้อนและฤดูหนาว แต่หากช่วงเวลานั้นอุณหภูมิสูง มีลม จะใช้เวลาในการเผาถ่านสั้นลง โดยวัสดุที่นำมาทำเชื้อเพลิงก็มีผล อย่างไม้เนื้อแข็งจะติดไฟนาน ซึ่งหากมีความชื้นสูงจะติดไฟยากและเกิดควันปริมาณมากด้วยเช่นกัน

การนำถ่านชีวภาพไปใช้กับดินและพืช

ถ่านชีวภาพ มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบ ดังนั้นเมื่อใส่ลงไปในดินเพียงครั้งเดียวสามารถอยู่ได้นานเป็น 10 ปี ยังมีปริมาณช่องว่างขนาดเล็กจำนวนมาก ทำให้เป็นที่อยู่ของจุลินทรีย์ที่เป็นประโยชน์กับพืช และช่วยกักเก็บธาตุอาหารพืช เมื่อใส่ลงไปในดินจะช่วยปลดปล่อยธาตุอาหารอย่างช้า ๆ และสามารถลดการใส่ปุ๋ยลงได้ อีกทั้งยังช่วยลดระดับความเป็นกรดของดินได้

ดินทราย การใช้ควรบดถ่านชีวภาพให้ละเอียด เพราะถ่านจะช่วยไปจับตัวให้อนุภาคของทราย จับตัวกันเป็นก้อน ให้สามารถกักเก็บน้ำและธาตุอาหารพืชได้เพิ่มขึ้น

ดินเหนียว การใช้ควรบดถ่านชีวภาพให้มีขนาด 0.5 เซนติเมตร จะช่วยให้อนุภาคของดินเหนียวร่วนขึ้น ทำให้การระบายน้ำและอากาศดีขึ้น และห้ามบดให้ละเอียด เพราะจะทำให้เนื้อดินแน่นกว่าเดิม

• ดินทราย หรือ ดินทรายเค็ม ใช้อัตรา 1000 – 1500 กิโลกรัมต่อไร่ หรือ 1 กิโลกรัมต่อตารางเมตร
• ดินเหนียวเป็นดินเปรี้ยวจัด ใช้อัตรา 2000 กิโลกรัมต่อไร่ หรือ 1.5 – 2 กิโลกรัมต่อตารางเมตร
• ดินเหนียว ใช้อัตรา 1000 – 1500 กิโลกรัมต่อไร่ หรือ 1 กิโลกรัมต่อตารางเมตร
• ดินร่วนหรือดินผสม ใช้อัตรา 1000 กิโลกรัมต่อไร่ หรือ 0.5 กิโลกรัมต่อตารางเมตร

GURU รับเชิญ : อาจารย์เกศศิรินทร์ แสงมณี หรือ อ.เติ้ล

บทบาทหน้าที่ของอ.เติ้ล ไม่ใช่เป็นหน้าที่การสอนที่มหาวิทยาลัยราชภัฏพระนครเท่านั้น แต่ยังมีหน้าที่ถ่ายทอดความรู้สู่ชุมชนภายใต้โครงการสวนผักคนเมือง เป็นนักเขียนหนังสือของสำนักพิมพ์บ้านและสวน วิทยากรบ้านและสวน Classroom และที่ปรึกษาโครงการนวัตกรรมสร้างรอยยิ้ม ปตท. ซึ่งล้วนเกี่ยวข้องกับการจัดการดินและปุ๋ยเพื่อทำเกษตรอินทรีย์ทั้งสิ้น

สูตรลับการปลูกผักสลัดออร์แกนิกให้อร่อยและปลอดภัย สไตล์โอ้กะจู๋

รู้ก่อนเลี้ยงควายไทย สัตว์เกษตรมากมูลค่า

มาเป็นแฟนฟาร์มไปด้วยกัน