นาโนเทค สวทช. พัฒนา “ไบโอชาร์” (Biochar) วัสดุคาร์บอนหมุนเวียน สร้างทางเลือกพลังงานชีวภาพและลดปัญหามลพิษเกษตร

สำนักข่าวบริคอินโฟ – ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (นาโนเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) เดินหน้าวิจัยและพัฒนา “ไบโอชาร์” (Biochar) วัสดุคาร์บอนจากชีวมวล เพื่อเปลี่ยนของเหลือจากภาคเกษตรให้กลายเป็นวัสดุคาร์บอนหมุนเวียน โดยได้พัฒนา “ระบบปฏิกรณ์เชิงความร้อน” ต้นแบบที่สามารถผลิตไบโอชาร์ได้ในกำลังผลิต 300 กิโลกรัมต่อชีวมวล 1 ตัน และกำลังทดสอบใช้งานในระดับกึ่งอุตสาหกรรมร่วมกับพันธมิตรด้านพลังงาน ซึ่งนาโนเทคคาดหวังว่าไบโอชาร์จะเป็นแหล่งพลังงานชีวภาพทางเลือกใหม่สำหรับโรงไฟฟ้าชีวมวลและโรงไฟฟ้าถ่านหินในอนาคต พร้อมต่อยอดการใช้ประโยชน์หลากหลายทั้งด้านพลังงาน ภาคเกษตร การบำบัดน้ำ และ วัสดุก่อสร้างสีเขียว

ดร. ภญ. อุรชา รักษ์ตานนท์ชัย ผู้อำนวยการ นาโนเทค (NANOTEC) สวทช. (NSTDA) เปิดเผยว่า นาโนเทคได้ดำเนินงานตามกลยุทธ์ 4 Strategic Focus (SF) ซึ่งครอบคลุมด้านน้ำและสิ่งแวดล้อม และเกษตรและอาหาร เพื่อสร้างนวัตกรรมสู่การใช้ประโยชน์จริง โดยเล็งเห็นถึงปัญหาการเผาเศษวัสดุทางการเกษตรที่ก่อให้เกิด ฝุ่น PM 2.5 และการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจำนวนมากทุกปี จึงได้บูรณาการนาโนเทคโนโลยี วิทยาศาสตร์วัสดุ และวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม เพื่อแปลงวิกฤตสิ่งแวดล้อมนี้ให้เป็นโอกาสของการพัฒนาอย่างยั่งยืน

ผู้อำนวยการนาโนเทคกล่าวว่า “ทีมวิจัยนาโนเทคได้พัฒนาเทคโนโลยีที่เปลี่ยนของเหลือจากภาคเกษตรให้กลายเป็น ไบโอชาร์ (Biochar) โครงการนี้สะท้อนการขับเคลื่อนตามพันธกิจหลักของ สวทช. สู่ความยั่งยืน คือ การทำวิจัยที่คำนึงถึงสิ่งแวดล้อม ส่งเสริมสังคม และดำเนินงานด้วยความโปร่งใส เป็นตัวอย่างของการใช้ “วิทยาศาสตร์อย่างมีความรับผิดชอบ” เพื่อขับเคลื่อนประเทศสู่ความยั่งยืน”

ดร.สัญชัย คูบูรณ์ จากทีมวิจัยตัวเร่งปฏิกิริยา (CAT) กลุ่มวิจัยการเร่งปฏิกิริยาระดับนาโนการดูดซับและการคำนวณ (NCAS) นาโนเทค สวทช. อธิบายว่า ไบโอชาร์ เป็นวัสดุคาร์บอนหมุนเวียนจากชีวมวลที่ผ่านกระบวนการทางความร้อน มีสมบัติที่เปลี่ยนแปลงไปและสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้หลากหลาย โดยแตกต่างจากการเผาถ่านชีวมวลทั่วไปในแง่ของการควบคุมกระบวนการ ความร้อน และ ระยะเวลา เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพและสมบัติที่เหมาะกับการใช้งานแต่ละประเภท

ระบบปฏิกรณ์ผลิตไบโอชาร์ที่นาโนเทคพัฒนาขึ้น เป็นเตาเผาชีวมวลที่ใช้เทคโนโลยีเฉพาะ ได้แก่ Dry Torrefaction (การเผาแห้งอุณหภูมิต่ำ) และ Pyrolysis (การเผาแบบไร้อากาศ) โดยผสานองค์ความรู้ด้านเคมีชีวภาพและการออกแบบเชิงวิศวกรรม ทำให้นวัตกรรมนี้แตกต่างจากระบบเผาชีวมวลแบบเดิม กระบวนการนี้ควบคุมอุณหภูมิระหว่าง 300-600 องศาเซลเซียส ภายใต้สภาวะออกซิเจนต่ำ เพื่อให้ได้ไบโอชาร์ที่มีค่าความชื้นต่ำ องค์ประกอบคาร์บอนสูง และค่าความร้อนสูง หรือสามารถออกแบบให้ได้ไบโอชาร์ที่มี โครงสร้างระดับนาโน เพื่อต่อยอดสำหรับปรับปรุงดิน บำบัดน้ำ วัสดุก่อสร้างสีเขียว หรือ การดักจับคาร์บอน

ดร.สัญชัย เผยถึงการพัฒนาต้นแบบว่า “ปัจจุบัน เราพัฒนาต้นแบบระบบปฏิกรณ์ผลิตถ่านชีวภาพและไบโอชาร์จากวัสดุชีวมวลเหลือทิ้งที่สามารถผลิตไบโอชาร์ได้ 300 กิโลกรัมต่อชีวมวล 1 ตัน จากความร่วมมือกับพันธมิตรอย่างโรงไฟฟ้า โดยที่สามารถควบคุมปัจจัยต่าง ๆ ที่ส่งผลต่อคุณภาพของผลผลิต ไม่ว่าจะเป็นค่าความชื้น ค่าความร้อน ระยะเวลาการเผาที่เหมาะสมกับชนิดของชีวมวลนั้นๆ สู่ไบโอชาร์ที่มี สมบัติด้านพลังงานสูง ในระดับที่สามารถผลิตไฟฟ้าได้ ก้าวข้ามข้อจำกัดของโรงไฟฟ้าชีวมวลอีกด้วย”

ไบโอชาร์ที่ผลิตได้มุ่งเน้นกลุ่มเป้าหมายในอุตสาหกรรมด้านพลังงาน เช่น โรงไฟฟ้าชีวมวล ที่มีมากกว่า 200 แห่งทั่วประเทศ และโรงไฟฟ้าถ่านหินที่จะถูกจำกัดการใช้ถ่านหินในอนาคต แม้ว่าปัจจุบันต้นทุนไบโอชาร์จะยังสูง แต่ ดร.สัญชัยชี้ว่า แนวโน้มของ Carbon Tax ที่จะสูงขึ้น และความต้องการ Carbon Credit ที่มากขึ้น รวมถึงแนวโน้มต้นทุนการผลิตไบโอชาร์ที่ลดลง จะขับเคลื่อนให้เทคโนโลยีนี้เดินหน้าอย่างต่อเนื่องเพื่อเสริมสร้าง ความมั่นคงด้านพลังงาน ของประเทศ

นอกจากด้านพลังงานแล้ว ไบโอชาร์ ยังถูกนำไปใช้ในการวิจัยและพัฒนาเพื่อต่อยอดในด้านอื่น ๆ อาทิ การใช้เป็นสารปรับปรุงดินใน ภาคเกษตร ช่วยกักเก็บสารอาหารที่เป็นประโยชน์ต่อพืช การพัฒนาเป็นตัวช่วย ดักจับคาร์บอน หรือตัวกรองเพื่อ การบำบัดน้ำ ด้านอุตสาหกรรมก่อสร้างก็มีการนำไปใช้เป็น วัสดุก่อสร้างสีเขียว เพื่อทดแทนวัสดุอื่นและลดการปลดปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ ไบโอชาร์ จะเป็นกลไกสำคัญของ “ห่วงโซ่มูลค่าทางเศรษฐกิจสีเขียว” ในประเทศไทย เพื่อขับเคลื่อนประเทศสู่ ความเป็นกลางทางคาร์บอน และสร้างความยั่งยืนของธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม