| รหัสโครงการ : | R000000444 |
| 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 |
| คำสำคัญของโครงการ(Keyword) : | ถ่านชีวภาพ วัสดุเหลือใช้ทางการเกษตร |
| หน่วยงานเจ้าของโครงการ : | คณะเทคโนโลยีการเกษตรและเทคโนโลยีอุตสาหกรรม > ภาควิชาเทคโนโลยีอุตสาหกรรม สาขาวิชาวิศวกรรมพลังงาน |
| ลักษณะโครงการวิจัย : | โครงการวิจัยเดี่ยว |
| ลักษณะย่อยโครงการวิจัย : | ไม่อยู่ภายใต้แผนงานวิจัย/ชุดโครงการวิจัย |
| ประเภทโครงการ : | โครงการวิจัยใหม่ |
| สถานะของโครงการ : | แผนงานวิจัยหรือชุดโครงการวิจัยและโครงการวิจัยที่เสร็จสิ้นแล้ว |
| งบประมาณที่เสนอขอ : | 81000 |
| งบประมาณทั้งโครงการ : | 81,000.00 บาท |
| วันเริ่มต้นโครงการ : | 07 พฤษภาคม 2561 |
| วันสิ้นสุดโครงการ : | 06 พฤศจิกายน 2562 |
| ประเภทของโครงการ : | งานวิจัยประยุกต์ |
| กลุ่มสาขาวิชาการ : | วิศวกรรมศาสตร์และเทคโนโลยี |
| สาขาวิชาการ : | สาขาวิศวกรรมศาสตร์และอุตสาหกรรมวิจัย |
| กลุ่มวิชาการ : | วิศวกรรมศาสตร์และเทคโนโลยีพื้นฐานทางวิศวกรรมศาสตร์ |
| ลักษณะโครงการวิจัย : | ระดับชาติ |
| สะท้อนถึงการใช้ความรู้เชิงอัตลักษณ์ : | สะท้อนถึงการใช้ความรู้เชิงอัตลักษณ์ |
| สร้างความร่วมมือประหว่างประเทศ GMS : | ไม่สร้างความร่วมมือทางการวิจัยระหว่างประเทศ |
| นำไปใช้ในการพัฒนาคุณภาพการศึกษา : | ไม่นำไปใช้ประโยชน์ในการพัฒนาณภาพการศึกษา |
| เกิดจากความร่วมมือกับภาคการผลิต : | ไม่เกิดจากความร่วมมือกับภาคการผลิต |
| ความสำคัญและที่มาของปัญหา : | ถ่านชีวภาพ หรือ ไบโอชาร์ (Biochar) คือวัสดุที่อุดมด้วยคาร์บอน ผลิตจากชีวมวล วัสดุเหลือใช้จากการเกษตร เช่น เหง้ามันสำปะหลัง ฟางข้าว ซังข้าวโพด กิ่งไม้ เป็นต้น ผ่านกระบวนการแยกสลายด้วยพลังงานความร้อนโดยไม่ใช้ออกซิเจนหรือใช้น้อยมาก ซึ่งมีสองวิธีหลักๆ คือการแยกสลายอย่างเร็วและอย่างช้า การผลิตถ่านชีวภาพด้วยวิธีการแยกสลายอย่างช้าที่อุณหภูมิเฉลี่ย 500 องศา เซลเซียส จะได้ผลผลิตของถ่านชีวภาพมากกว่า 50% แต่จะใช้เวลาเป็นชั่วโมง ซึ่งต่างจากวิธีการแยกสลายอย่างเร็วที่อุณหภูมิเฉลี่ย700 องศาเซลเซียส 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 ชุมชนและองค์ส่วนท้องถิ่น ในการเป็นผลิตภัณฑ์สำหรับชุมชนได้อีกด้วย ในการผสมถ่านที่ผลิตจากเศษวัสดุเหลือใช้ลงไปในดิน ท่านยังได้มีบทบาทในการช่วยลดภาวะโลกร้อน เนื่องจากถ่านชีวภาพเป็นคาร์บอน มีความทนทานต่อการย่อยสลายโดยจุลินทรีย์และสูญหายไปจากดินได้ยาก ดังนั้นจึงสะสมอยู่ในดิน เป็นการเพิ่มคาร์บอนให้แก่ดินแทนที่จะเผากลายเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สู่ บรรยากาศอันเป็นตัวการหนึ่งของภาวะโลกร้อน (อรสา สุกสว่าง, 2552) |
| จุดเด่นของโครงการ : | นำเศษวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรมาพัฒนาเป็นพลังงานทดแทนใช้ในครัวเรือนและสามารถลดต้นทุนทางด้านพลังงานและสามารถทำได้ง่ายเทคโนโลยีไม่่ซับซ้อนค่าใช้จ่ายอุปกรณ์ต่ำและสามารถนำผลิตภัณฑ์มาใช้ในการเกษตรเพื่อปรับปรุงดินให้ดีขึ้น อีกทั้ง ช่วยลดการเกิดก๊าซเรือนกระจกซึ่งเป็นการบรรเทาการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศเนื่องจากถ่านชีวภาพสามารถลดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศในระยะยาวได้ด้วยการกักเก็บคาร์บอนในดิน ได้อีกด้วย |
| วัตถุประสงค์ของโครงการ : | 1. เพื่อพัฒนาถ่านชีวภาพจากวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตรเป็นพลังงานทดแทนในระดับครัวเรือน
2. เพื่อเป็นวัสดุกักเก็บคาร์บอนในการปรับปรุงสภาพทางกายภาพของดิน |
| ขอบเขตของโครงการ : | 1. อุปกรณ์ที่ใช้ผลิตเตาชีวภาพใช้ถังโลหะ ขนาดปริมาตรไม่เกิน 200 ลิตร
2. ใช้เศษวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตรในท้องถิ่นเป็นวัตถุดิบในการผลิตถ่าน |
| ผลที่คาดว่าจะได้รับ : | 1. การใช้พลังงานทดแทนในระบบจะช่วยลดต้นทุนค่าใช้จ่ายทางด้านพลังงานและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
2. ถ่านชีวภาพที่ได้มีคุณสมบัติเหมาะสมกับการปรับปรุงคุณภาพดิน ลดการใช้น้ำและ ปุ๋ยให้กับเกษตรกร ช่วยให้พืชเจริญเติบโตและเพิ่มผลผลิต ลดต้นทุนการผลิต สร้างรายได้ ลดรายจ่าย ช่วยแก้ไขปัญหา ระบบนิเวศในพื้นที่เกษตรกรรม เป็นการสร้างภูมิคุ้มกันให้กับครัวเรือนและชุมชน ทำให้เกิด ความมั่นคงในชีวิตและทรัพย์สิน
3. ถ่านชีวภาพนี้มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบหลัก สามารถกักเก็บไว้ในดินได้นานหลายปีช่วยลดการปลดปล่อยก๊าซเรือนกระจกสู่บรรยากาศได้อีกทางหนี่ง
4. ประชาชนในท้องถิ่นสามารถเลือกวัสดุที่จะนำมาเผาเป็นถ่านชีวภาพจากวัสดุที่ต้องเผาทิ้งหรือทิ้ง มาใช้ให้เป็นประโยชน์มากที่สุด สร้างความสมดุลให้กับทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อมของประเทศด้วย
5. สร้างความเข้มแข็งทางวิชาการให้กับคณาจารย์และนักศึกษาในการพัฒนาองค์ความรู้ด้านพลังงานทดแทนที่เป็นประโยชน์สำหรับท้องถิ่น
6. เป็นต้นแบบและสามารถต่อยอดเชิงพาณิชย์โดยการทำเป็นผลิตภัณฑ์ชุมชนจากประโยชน์ของถ่านชีวภาพ |
| การทบทวนวรรณกรรม/สารสนเทศ : | กันยาพร ไชยวงศ์ และ สิทธิบูรณ์ ศิริพรอัครชัย (2559) ได้ศึกษาการวิเคราะห์พารามิเตอร์การผลิตถ่านชีวภาพจากซังข้าวโพดด้วยกระบวนการไพโรไลซิสแบบช้า พบว่า การผลิตเพื่อให้ได้ถ่านชีวภาพเพื่อนำไปใช้ประโยชน์ในแต่ละด้าน ควรมีการควบคุมสภาวะการผลิตที่เหมาะสม ในการศึกษานี้จึงได้ทำการศึกษาถึงพารามิเตอร์การผลิตของถ่านชีวภาพในสภาวะการเปลี่ยน อุณหภูมิการผลิต (300 - 600 องศาเซลเซียส) ขนาดของวัตถุดิบ (>1 เซนติเมตร) และช่วงของการรักษาอุณหภูมิสุดท้าย (1-2.5 ชั่วโมง) โดยอาศัย กระบวนการไพโรไลซิสแบบช้าในการผลิตถ่านชีวภาพจากซังข้าวโพด และถ่านชีวภาพที่มีคุณสมบัติ เหมาะสมต่อการผลิตเชื้อเพลิง โดยพิจารณาจากค่า Energy Recovery เมื่อมีการควบคุมช่วงอุณหภูมิในการผลิตที่อุณหภูมิ 400 องศาเซลเซียส กับวัตถุดิบขนาด 1-2 เซนติเมตร โดยรักษาช่วงอุณหภูมิสุดท้ายของการไพโรไลซิสในช่วง 2.5 ชั่วโมง การผลิตถ่านชีวภาพที่เหมาะต่อการดูดซับไนโตรเจนสำหรับปรับปรุงคุณภาพของดิน และการกักเก็บคาร์บอน ควรผลิตภายใต้อุณหภูมิ 600 องศาเซลเซียส กับซังข้าวโพดขนาดประมาณ 1-2 เซนติเมตร และใช้ช่วงอุณหภูมิสุดท้าย ของการทดสอบประมาณ 1 ชั่วโมง ซึ่งจะสามารถกักเก็บคาร์บอนคงตัวได้ร้อยละ 90.42
ทิวา ตัณสถิตย์ และคณะ (2559) ได้ศึกษาการผลิตไบโอชาร์จากตอซังและฟางข้าวเพื่อการอุ้มน้ำและดิน มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการนำถ่านไบโอชาร์จากตอซังและฟางข้าวมาประยุกต์ใช้กับการอุ้มน้ำในดินซึ่งมีการผลิตถ่านไบโอชาร์จากเตาเผาไบโอชาร์แบบถัง 200 ลิตร ให้ปริมาณของถ่านไบโอชาร์มากที่สุด แล้วนำถ่านไบโอชาร์ที่ได้ไปทดสอบความสามารถการอุ้มน้ำในดิน โดยใช้ทรายแทนดินในอัตราส่วน 0,5,10,15 และ 20 g ผลการทดสอบพบว่าถ่านไบโอชาร์ที่ได้จากเตาเผาไบโอชาร์แบบถัง 200 ลิตร ได้ปริมาณถ่านไบโอชาร์มีค่าเท่ากับ 45% และผลการทดสอบความสามารถในการอุ้มน้ำในดินพบว่าเมื่อใช้ถ่านไบโอชาร์ผสมกับทรายในปริมาณต่างๆ มีค่าเท่ากับ 35,50,80,88 และ 99% ตามลำดับอัตราส่วนของถ่านไบโอชาร์ ถ้าเลือกใช้ 10% ถ้าเป็นดินทรายผ่านตะแกงเบอร์ 100 จะสามารถอุ้มน้ำได้ 80% และจะเก็บความชื้นได้ 104 ชั่วโมง |
| ทฤษฎี สมมุติฐาน กรอบแนวความคิด : | ถ่านชีวภาพเป็นเทคโนโลยีที่สามารถพัฒนาได้ตั้งแต่ระดับเกษตรกร ครัวเรือน ชุมชนและองค์ส่วนท้องถิ่น ในการผสมถ่านที่ผลิตจากเศษวัสดุเหลือใช้ลงไปในดิน มีบทบาทในการช่วยลดภาวะโลกร้อนเนื่องจากถ่านชีวภาพเป็นคาร์บอนมีความทนทานต่อการย่อยสลายโดยจุลินทรีย์ และสูญหายไปจากดินได้ยากดังนั้นจึงสะสมอยู่ในดินเป็นการเพิ่มคาร์บอนให้แก่ดิน แทนที่จะเผากลายเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สู่บรรยากาศอันเป็นตัวการของภาวะโลกร้อน และถ่านชีวภาพนั้นได้รับการพิจารณาจากนักวิทยาศาสตร์ทั้งหลายให้เป็นเสมือนทองสีดำของชาวเกษตรกรรมด้วยคุณสมบัติที่มีสารคาร์บอนสูงและมีรูพรุนตามธรรมชาติช่วยให้ไบโอชาร์สามารถอุ้ม น้ำและธาตุต่างๆรวมถึงการป้องกัน จุลินทรีย์ที่อยู่ในดิน อีกทั้งยังเป็นการเพิ่มการย่อยสลายและแยกก๊าซ คาร์บอนไดออกไซด์เอาไว้ในดิน ในขณะที่ไบโอชาร์ทำหน้าที่เสมือนกับอ่างคาร์บอนธรรมชาติ ไบโอชาร์ช่วยในการทำความสะอาดอากาศได้ 2 ทาง คือ การป้องกันการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ของสารชีวภาพขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศและการช่วยให้พืชดูดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ อย่างช้าๆ ในขณะที่พืชสังเคราะห์แสง ซึ่งเป็นวัฏจักรการปล่อยก๊าซกคาร์บอนไดออกไซด์ของสารชีวภาพ |
| วิธีการดำเนินการวิจัย และสถานที่ทำการทดลอง/เก็บข้อมูล : | 1. ศึกษาค้นคว้าและทบทวนวรรณกรรมที่เกี่ยวข้อง
2. ออกแบบและพัฒนาเตาชีวมวลสำหรับผลิตถ่านชีวภาพ
3. ดำเนินการสร้างอุปกรณ์สำหรับผลิตถ่านชีวภาพ
4. ดำเนินการผลิตถ่านชีวภาพจากเศษวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตร
5. ทดสอบคุณสมบัติที่เกี่ยวข้องของถ่านชีวภาพ
6. วิเคราะห์และสังเคราะห์ผลการใช้งาน
7 .สรุปผลและจัดทำรายงานวิจัย |
| คำอธิบายโครงการวิจัย (อย่างย่อ) : | เป็นโครงการทีนำเศษวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรนำมาเป็นพลังงานทดแทนและวัตถุดิบสำหรับปรับปรุงดิน |
| จำนวนเข้าชมโครงการ : | 1553 ครั้ง |