รายละเอียดโครงการวิจัย
- ชื่อโครงการ (ภาษาไทย) :
- การพัฒนาถ่านชีวภาพจากเศษวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรในท้องถิ่นโดยกระบวนการแยกสลายด้วยพลังงานความร้อนแบบไพโรไลซิสเพื่อเป็นพลังงานทดแทนและกักเก็บคาร์บอนในการปรับปรุงสภาพทางกายภาพของดิน
- ชื่อโครงการ (ภาษาอังกฤษ) :
- The development of bio-char from local agricultural residues by the pyrolysis process for renewable energy and carbon sequestration to improve the physical condition of the soil.
- หน่วยงานเจ้าของโครงการ :
- คณะเทคโนโลยีการเกษตรและเทคโนโลยีอุตสาหกรรม
- ลักษณะโครงการวิจัย :
- โครงการวิจัยเดี่ยว
- ลักษณะย่อยโครงการวิจัย :
- ไม่อยู่ภายใต้แผนงานวิจัย/ชุดโครงการวิจัย
- ประเภทโครงการ :
- โครงการวิจัยใหม่
- วันเริ่มต้นโครงการ :
- 1 พฤษภาคม 2560
- วันสิ้นสุดโครงการ :
- 30 เมษายน 2561
- ประเภทของการวิจัย :
- งานวิจัยประยุกต์
- ความสำคัญและที่มาของปัญหา :
- ถ่านชีวภาพ หรือ ไบโอชาร์ (Biochar) คือวัสดุที่อุดมด้วยคาร์บอน ผลิตจากชีวมวล วัสดุเหลือใช้จากการเกษตร เช่น เหง้ามันสำปะหลัง ฟางข้าว ซังข้าวโพด กิ่งไม้ เป็นต้น ผ่านกระบวนการแยกสลายด้วยพลังงานความร้อนโดยไม่ใช้ออกซิเจนหรือใช้น้อยมาก ซึ่งมีสองวิธีหลักๆ คือการแยกสลายอย่างเร็วและอย่างช้า การผลิตถ่านชีวภาพด้วยวิธีการแยกสลายอย่างช้าที่อุณหภูมิเฉลี่ย 500 องศา เซลเซียส จะได้ผลผลิตของถ่านชีวภาพมากกว่า 50% แต่จะใช้เวลาเป็นชั่วโมง ซึ่งต่างจากวิธีการแยกสลายอย่างเร็วที่อุณหภูมิเฉลี่ย700องศาเซลเซียส ซึ่งใช้เวลาเป็นวินาที ผลผลิตที่ได้จะเป็นน้ำมันชีวภาพ 60% แก๊สสังเคราะห์ 20% และถ่านชีวภาพ 20% ถ่านชีวภาพ มีความหมายต่างจากถ่านทั่วไป (charcoal) ตรงจุดมุ่งหมายการใช้ประโยชน์ คือถ่านทั่วไปจะหมายถึงถ่านที่ใช้เป็นเชื้อเพลิง ขณะที่ไบโอชาร์คือถ่านที่ใช้ประโยชน์เพื่อกักเก็บคาร์บอนลงในดินและปรับปรุงสภาพทางกายภาพของดิน เนื่องจากคุณสมบัติของถ่านชีวภาพมีลักษณะเป็นเม็ดละเอียด มีความพรุนสูงและเป็นของแข็งที่มีความคงตัว เมื่อใส่ลงในดินจะช่วยการระบายอากาศ การซึมน้ำ การอุ้มน้ำ ดูดยึดธาตุอาหาร เป็นที่อยู่ของจุลินทรีย์ ลดความเป็นกรดของดิน นอกจากนี้ยังช่วยเพิ่มคุณภาพของปุ๋ยให้สูงขึ้น ทำให้ประหยัดการใช้ปุ๋ย ลดต้นทุน เพิ่มรายได้ เพิ่ม ผลผลิต เป็นเทคโนโลยีที่สามารถพัฒนาได้ตั้งแต่ระดับเกษตรกร ครัวเรือน ชุมชนและองค์ส่วนท้องถิ่นในการเป็นผลิตภัณฑ์สำหรับชุมชนได้อีกด้วย ในการผสมถ่านที่ผลิตจากเศษวัสดุเหลือใช้ลงไปในดิน ท่านยังได้มีบทบาทในการช่วยลดภาวะโลกร้อน เนื่องจากถ่านชีวภาพเป็นคาร์บอน มีความทนทานต่อการย่อยสลายโดยจุลินทรีย์และสูญหายไปจากดินได้ยาก ดังนั้นจึงสะสมอยู่ในดิน เป็นการเพิ่มคาร์บอนให้แก่ดินแทนที่จะเผากลายเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สู่ บรรยากาศอันเป็นตัวการหนึ่งของภาวะโลกร้อน จังหวัดนครสวรรค์มีพื้นที่ทำการเกษตรกรรมมีวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตรเป็นปริมาณมาก วิธีจัดการ กับวัสดุเหลือทิ้งเหล่านี้ของเกษตรกร คือการนำไปทิ้งไว้เพื่อให้ย่อยสลายเองตามธรรมชาติหรือเผาทิ้ง ซึ่งทั้ง 2 วิธี ล้วนก่อให้เกิดปัญหาสิ่งแวดล้อม โดยการทิ้งไว้ให้ย่อยสลายเองตามธรรมชาติจะก่อให้เกิดเป็นแหล่งเพาะเชื้อโรค ทั้งการย่อยสลายจะก่อให้เกิดก๊าซมีเทนซึ่งมีกลิ่นเหม็น ส่วนการเผาจะก่อให้เกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งเป็นก๊าซที่เป็นสาเหตุที่สำคัญทำให้เกิดภาวะโลกร้อน ถ้าหากสามารถนำวัสดุเหล่านี้มาผ่านกระบวนการสลายตัวด้วยความร้อนอย่างช้าๆ ในภาวะปราศจากออกซิเจนแบบไพโรไลซิส ทำให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีลักษณะเหมือนถ่านไม้ที่มีคาร์บอนเป็นส่วน ประกอบหลัก ถ่านชีวภาพที่ผลิตได้เป็นพลังงานสะอาดด้วยมีปริมาณไนโตรเจนและเถ้าปริมาณน้อย คาร์บอนที่ได้จากกระบวนการเผามีความเสถียรอย่างมาก จึงเหมาะสำหรับใช้เป็นพลังงานทดแทนและการเพาะปลูกพืชต้นไม้สามารถเพิ่มผลผลิตด้านการเกษตรกรรม ให้มีปริมาณมากกว่าที่ใช้ปุ๋ย สารเคมี และสามารถทำให้คุณภาพชีวิตของประชาชนในพื้นที่ดีขึ้นกว่าที่เป็นอยู่ปัจจุบัน
- วัตถุประสงค์ของโครงการ :
- 1. เพื่อพัฒนาถ่านชีวภาพจากวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตรเป็นพลังงานทดแทนในระดับครัวเรือน 2. เพื่อเป็นวัสดุกักเก็บคาร์บอนในการปรับปรุงสภาพทางกายภาพของดิน
- ขอบเขตของโครงการ :
- 1. อุปกรณ์ที่ใช้ผลิตเตาชีวภาพใช้ถังโลหะ ขนาดปริมาตรไม่เกิน 200 ลิตร 2. ใช้เศษวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตรในท้องถิ่นเป็นวัตถุดิบในการผลิตถ่านชีวภาพ 3. ใช้เทคโนโลยีไพโรไลซิสโดยการแยกสลายด้วยพลังงานความร้อนแบบช้า
- ผลที่คาดว่าจะได้รับ :
- 1. ถ่านชีวภาพที่ได้มีคุณสมบัติเหมาะสมกับการปรับปรุงคุณภาพดิน ลดการใช้น้ำและ ปุ๋ยให้กับเกษตรกร ช่วยให้พืชเจริญเติบโตและเพิ่มผลผลิต ลดต้นทุนการผลิต สร้างรายได้ ลดรายจ่าย ช่วยแก้ไขปัญหา ระบบนิเวศในพื้นที่เกษตรกรรม เป็นการสร้างภูมิคุ้มกันให้กับครัวเรือนและชุมชน ทำให้เกิด ความมั่นคงในชีวิตและทรัพย์สิน 2. ถ่านชีวภาพนี้มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบหลัก สามารถกักเก็บไว้ในดินได้นานหลายปีช่วยลดการปลดปล่อยก๊าซเรือนกระจกสู่บรรยากาศได้อีกทางหนี่ง 3. ประชาชนในท้องถิ่นสามารถเลือกวัสดุที่จะนำมาเผาเป็นถ่านชีวภาพจากวัสดุที่ต้องเผาทิ้งหรือทิ้ง มาใช้ให้เป็นประโยชน์มากที่สุด สร้างความสมดุลให้กับทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อมของประเทศด้วย 4. สร้างความเข้มแข็งทางวิชาการให้กับคณาจารย์และนักศึกษาในการพัฒนาองค์ความรู้ด้านพลังงานทดแทนที่เป็นประโยชน์สำหรับท้องถิ่น
- วิธีการดำเนินการวิจัย และสถานที่ทำการทดลอง/เก็บข้อมูล :
- 1. ศึกษาและเก็บรวบรวมข้อมูลเบื้องต้น 2. ออกแบบและพัฒนาเตาชีวมวลสำหรับผลิตถ่านชีวภาพ 3. ดำเนินการสร้างอุปกรณ์สำหรับผลิตถ่านชีวภาพ 4. ดำเนินการผลิตถ่านชีวภาพจากเศษวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตร 5. ทดสอบคุณสมบัติที่เกี่ยวข้องของถ่านชีวภาพ 6. การนำถ่านชีวภาพมาใช้ประโยชน์ในการเกษตร 7. วิเคราะห์และสังเคราะห์ผลการใช้งาน 8. สรุปผลการวิจัย
- คำอธิบายโครงการวิจัย (อย่างย่อ) :
- -
- รายชื่อนักวิจัยในโครงการ :
-
ลำดับที่ รายชื่อ ประเภทนักวิจัย บทบาทหน้าที่ สัดส่วน 1 นายวีระชาติ จริตงาม นักวิจัยภายในมหาวิทยาลัย หัวหน้าโครงการวิจัย 40% 2 นายภิญโญ ชุมมณี นักวิจัยภายในมหาวิทยาลัย ผู้ร่วมวิจัย 20% 3 ผู้ช่วยศาสตราจารย์ธีรพจน์ แนบเนียน นักวิจัยภายในมหาวิทยาลัย ผู้ร่วมวิจัย 20% 4 ผู้ช่วยศาสตราจารย์ถิรายุ ปิ่นทอง นักวิจัยภายในมหาวิทยาลัย ผู้ร่วมวิจัย 20%
สถาบันวิจัยและพัฒนา
มหาวิทยาลัยราชภัฏนครสวรรค์ ศูนย์การศึกษาย่านมัทรี398/1 หมู่ 3 ตำบลย่านมัทรี อำเภอพยุหะคีรี
จังหวัดนครสวรรค์ 60130
