Biochar ถ่านกักเก็บคาร์บอน ทางออกสู้โลกร้อน

เรื่องโดย นุสรา จริยะสกุลโรจน์

เศษชีวมวลมักถูกมองว่าเป็นขยะที่ต้องกำจัด แม้แต่ในประเทศไทยเอง การเผาเศษอ้อย ฟางข้าว ซังข้าวโพด และวัสดุเหลือทิ้งอื่น ๆ ในที่โล่ง ยังคงเป็นวิธีที่พบได้ทั่วไป ทำให้เกิดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่ซํ้าเติมภาวะโลกร้อนและมลพิษอย่างฝุ่น PM2.5 ที่ทำลายสุขภาพ

แต่จะเกิดอะไรขึ้น หากเศษวัสดุเหล่านี้ไม่ถูกเผาทิ้งแต่ถูกเปลี่ยนให้กลายเป็นวัสดุสีดำที่สามารถกักเก็บคาร์บอนไว้ในดินและช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้ในเวลาเดียวกัน วัสดุนั้นคือ “ไบโอชาร์ (Biochar)”

ด้วยคุณสมบัติในการกักเก็บคาร์บอน ช่วยปรับปรุงคุณภาพดิน และลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก ทำให้ Biochar เป็นที่สนใจของคนทั่วโลก ในฐานะที่เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีธรรมชาติที่อาจมีบทบาทสำคัญในการบรรเทาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ บทความนี้จะพาทุกท่านไปทำความรู้จัก Biochar ตั้งแต่กระบวนการผลิต กลไกการกักเก็บคาร์บอน ไปจนถึงบทบาทในการลดโลกร้อน เพื่อทำความเข้าใจว่าถ่านสีดำชิ้นเล็ก ๆ นี้ อาจเป็นหนึ่งในกุญแจสำคัญในการก้าวสู่อนาคตคาร์บอนต่ำ

Biochar คืออะไร

Biochar คือ วัสดุคาร์บอนที่ผลิตจากชีวมวล เช่น เศษไม้ ฟางข้าว ซังข้าวโพด เปลือกถั่ว กะลามะพร้าว เศษวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตรอื่น ๆ เป็นต้น โดยผ่านกระบวนการไพโรไลซิส (Pyrolysis) ซึ่งเป็นกระบวนการที่ใช้ความร้อนสูง ในสภาวะที่มีออกซิเจนจำกัดหรือไม่มีออกซิเจน ทำให้เกิดการเปลี่ยนโครงสร้างของคาร์บอนกลายเป็นวัสดุคาร์บอนที่มีความเสถียรสูง

กระบวนการผลิต Biochar จากชีวมวล

มีขั้นตอนหลักดังนี้

1. การเตรียมวัตถุดิบชีวมวล

วัตถุดิบที่ใช้ผลิต Biochar มักเป็นวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตรหรืออุตสาหกรรมชีวภาพ เช่น ฟางข้าว ซังข้าวโพด เปลือกไม้ กะลามะพร้าว การนำกลับมาใช้ประโยชน์แทนการเผาในที่โล่ง ช่วยลดแหล่งกำเนิดก๊าซเรือนกระจกและฝุ่น PM2.5 ซึ่งเป็นปัญหาสำคัญในหลายประเทศ รวมถึงประเทศไทย

2. กระบวนการไพโรไลซิส (Pyrolysis)

ชีวมวลเหล่านี้จะถูกให้ความร้อนสูงประมาณ 300 – 700°C ในสภาวะที่มีออกซิเจนจำกัดหรือไม่มีออกซิเจน ทำให้ชีวมวลเกิดการสลายตัวและเกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างทางเคมีและกายภาพ (Thermochemical Decomposition) แยกออกเป็น 3 ส่วน คือ

• Biochar – คาร์บอนแข็งที่มีเสถียรภาพสูง
• Bio-Oil – ของเหลวที่สามารถนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงชีวภาพ
• Syngas – ก๊าซที่สามารถนำไปใช้ผลิตพลังงาน

จึงกล่าวได้ว่า กระบวนการนี้สามารถสร้างได้ทั้งวัสดุกักเก็บคาร์บอนและพลังงานหมุนเวียนในเวลาเดียวกัน

3. การนำ Biochar ไปใช้ในดิน

Biochar ที่ผลิตได้สามารถนำไปใช้ได้ในหลายรูปแบบโดยเฉพาะการปรับปรุงคุณภาพดิน เนื่องจาก Biochar ช่วยเพิ่มความสามารถในการอุ้มน้ำและกักเก็บธาตุอาหารไว้ในดิน ทำให้เกิดการลดการใช้ปุ๋ยเคมี นอกจากนี้โครงสร้างของ Biochar ที่มีลักษณะเป็นรูพรุนจำนวนมาก ทำให้มีพื้นที่ผิวสำหรับการดูดซับสูง จึงมีการนำไปใช้ในระบบบำบัดน้ำเพื่อดูดซับสารปนเปื้อนได้อีกด้วย

Biochar ช่วยกักเก็บคาร์บอนและลดก๊าซเรือนกระจกได้อย่างไร

ขณะที่พืชกำลังเจริญเติบโต พืชจะดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์จากชั้นบรรยากาศผ่านกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงและเปลี่ยนคาร์บอนให้เป็นองค์ประกอบของเนื้อเยื่อพืช เมื่อพืชเหล่านี้ถูกนำไปใช้ประโยชน์เรียบร้อยแล้ว พืชเหล่านี้จะกลายเป็นชีวมวลที่ถูกจัดการโดยการเผาหรือย่อยสลายตามธรรมชาติ คาร์บอนที่เป็นองค์ประกอบอยู่ภายในจะถูกปล่อยกลับสู่บรรยากาศในรูปก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ แต่ถ้าชีวมวลเหล่านี้ถูกแปรรูปเป็น Biochar จะทำให้โครงสร้างของคาร์บอนถูกปรับเปลี่ยนเป็นโครงสร้างที่เสถียร ยากต่อการย่อยสลายด้วยจุลินทรีย์ ดังนั้นคาร์บอนจึงถูกกักเก็บไว้ในดินได้เป็นระยะเวลานาน ซึ่งมีนักวิจัยพบว่า Biochar สามารถคงอยู่ในดินได้ตั้งแต่หลายร้อยจนถึงหลายพันปี จากข้อมูลการวิจัยจึงเป็นเหตุผลสำคัญที่ทำให้ Biochar ได้รับความสนใจจากผู้คนทั่วโลก

          นอกเหนือจากการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกและลดการเกิดฝุ่น PM2.5 จากการเผาทำลายวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตรแล้ว Biochar ยังช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากภาคการเกษตรได้อย่างมีประสิทธิภาพ เช่น

• ช่วยลดการปล่อยก๊าซไนตรัสออกไซด์ (N₂O) จากดิน โดย Biochar ทำหน้าที่เหมือนฟองน้ำที่ดูดซับและกักเก็บไนโตรเจนไว้ในดิน ทำให้พืชสามารถใช้ไนโตรเจนได้มากขึ้น ส่งผลให้กระบวนการเกิด N₂O ลดลง และเปลี่ยนเป็นการปล่อยก๊าซไนโตรเจน (N₂) ซึ่งไม่ส่งผลกระทบต่อภาวะโลกร้อน
• ช่วยลดการเกิดก๊าซมีเทน (CH₄) ในดิน โดยเฉพาะในพื้นที่ที่มีออกซิเจนต่ำ เช่น นาข้าว เนื่องจากโครงสร้างที่เป็นรูพรุนของ Biochar ช่วยเพิ่มการไหลเวียนของอากาศในดินมากขึ้น ทำให้ลดการเกิดกระบวนการย่อยสลายสารอินทรีย์ในดินด้วยจุลินทรีย์แบบไม่ใช้ออกซิเจน ส่งผลทำให้การเกิด CH₄ ที่เป็นสาเหตุของภาวะโลกร้อนลดลง

Biochar จึงเป็นหนึ่งในแนวทางที่มีศักยภาพในการลดปัญหาภาวะโลกร้อนในปัจจุบัน โดยการเปลี่ยนชีวมวลให้กลายเป็นทรัพยากรที่มีความสามารถในการกักเก็บคาร์บอนในดินได้ระยะยาวและลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากภาคการเกษตรได้อย่างมีประสิทธิภาพ ปัจจุบัน Biochar มีการผลิตและจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ Biochar จึงถูกนำไปใช้ประโยชน์ในหลายด้าน เช่น การปรับปรุงดิน การเพิ่มผลผลิตทางการเกษตร การบำบัดน้ำ หรือการต่อยอดเป็นผลิตภัณฑ์มูลค่าสูง ซึ่งช่วยสร้างรายได้และเพิ่มมูลค่าให้กับเกษตรกรและชุมชน

การนำ Biochar มาใช้จึงไม่เพียงช่วยลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม แต่ยังสะท้อนถึงแนวคิดการใช้ทรัพยากรอย่างคุ้มค่า ที่เชื่อมโยงการจัดการของเสีย การเกษตร และการลดคาร์บอนเข้าด้วยกัน เพื่อก้าวไปสู่อนาคตที่สมดุลและยั่งยืนมากขึ้น

แหล่งข้อมูล
[1] https://biochar-international.org

[2] https://www.fao.org

[3] https://www.ipcc.ch

[4] https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg3

[5] https://www.ars.usda.gov

[6] Lehmann, J., & Joseph, S. (2015). Biochar for Environmental Management. Routledge.

[7] Lehmann, J. et al. (2011). Biochar effects on soil biota – A review. Soil Biology & Biochemistry.

Go to Top