นาโนเทค สวทช. เดินหน้าวิจัยและพัฒนา “ไบโอชาร์” (Biochar) วัสดุคาร์บอนจากชีวมวล นวัตกรรมที่จะเปลี่ยนของเหลือจากภาคเกษตร ให้กลายเป็นวัสดุคาร์บอนหมุนเวียนสารพัดประโยชน์ สร้างทีมพัฒนานวัตกรรมตั้งแต่ต้นน้ำถึงปลายน้ำ ออกแบบ “ระบบปฏิกรณ์เชิงความร้อน” กำลังการผลิตไบโอชาร์ 300 กก. ต่อชีวมวล 1 ตัน นำร่องจับมือพันธมิตรด้านพลังงาน ทดสอบใช้งานระดับกึ่งอุตสาหกรรม หวังเป็นแหล่งพลังงานชีวภาพ ทางเลือกใหม่สำหรับโรงไฟฟ้าชีวมวลและโรงไฟฟ้าถ่านหินในอนาคต พร้อมต่อยอดการใช้ประโยชน์หลากหลายทั้งด้านพลังงาน ภาคเกษตร การบำบัดน้ำ และวัสดุก่อสร้างสีเขียว ขับเคลื่อนความมั่นคงทางพลังงาน การเกษตร การบริหารจัดการน้ำ และโครงสร้างพื้นฐานที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมอย่างยั่งยืน
ดร. ภญ. อุรชา รักษ์ตานนท์ชัย ผู้อำนวยการศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (นาโนเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) กล่าวว่า นาโนเทค สวทช. มีกลยุทธ์วิจัยเพื่อชาติ ด้วยการสร้างนวัตกรรมสู่การใช้ประโยชน์จริง เดินหน้าตามแนวคิด Innovate, Collaborate and Grow ที่จะให้ความสำคัญกับ 3 ปัจจัย คือ นวัตกรรม, ความร่วมมือกับพันธมิตร และการเติบโตอย่างยั่งยืน ผ่านกลยุทธ์ที่เรียกว่า 4 Strategic Focus (SF) ได้แก่ สารสกัดสมุนไพร, ชุดตรวจสุขภาวะ, น้ำและสิ่งแวดล้อม และ เกษตรและอาหาร ซึ่งในช่วงที่ผ่านมา ไทยเผชิญปัญหาการเผาเศษวัสดุทางการเกษตรมาเป็นเวลานาน ซึ่งก่อให้เกิดฝุ่น PM 2.5 และปล่อยก๊าซเรือนกระจกจำนวนมหาศาลทุกปี นาโนเทคจึงบูรณาการนาโนเทคโนโลยี วิทยาศาสตร์วัสดุ และวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม แปลงวิกฤติสิ่งแวดล้อมนี้ให้เป็นโอกาสของการพัฒนาอย่างยั่งยืน
“ทีมวิจัยนาโนเทคได้พัฒนาเทคโนโลยีที่เปลี่ยนของเหลือจากภาคเกษตรให้กลายเป็น ไบโอชาร์ (Biochar) โครงการนี้สะท้อนการขับเคลื่อนตามพันธกิจหลักของ สวทช. สู่ความยั่งยืน คือ การทำวิจัยที่คำนึงถึงสิ่งแวดล้อม ส่งเสริมสังคม และดำเนินงานด้วยความโปร่งใส เป็นตัวอย่างของการใช้ “วิทยาศาสตร์อย่างมีความรับผิดชอบ” เพื่อขับเคลื่อนประเทศสู่ความยั่งยืน” ผู้อำนวยการนาโนเทคกล่าว
ดร.สัญชัย คูบูรณ์ จากทีมวิจัยตัวเร่งปฏิกิริยา (CAT) กลุ่มวิจัยการเร่งปฏิกิริยาระดับนาโนการดูดซับและการคำนวณ (NCAS) นาโนเทค สวทช. กล่าวว่า ไบโอชาร์ (Biochar) เป็นวัสดุคาร์บอนหมุนเวียนจากชีวมวล ที่ผ่านกระบวนการทางความร้อน สร้างสมบัติที่เปลี่ยนแปลงไปจากเดิม สามารถนำไปใช้ประโยชน์ในมิติต่างๆ ที่หลากหลาย ซึ่งไบโอชาร์ในมุมของการวิจัยและพัฒนานั้น จะมีความแตกต่างจากการเผาถ่านชีวมวลทั่วไป ในแง่ของการควบคุมกระบวนการ ความร้อน และระยะเวลา เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพ และสมบัติเหมาะกับการใช้งานแต่ละประเภทที่มีความต้องการต่างกัน
ระบบปฏิกรณ์ผลิตไบโอชาร์จากของเหลือทางการเกษตร เป็นเตาเผาชีวมวลที่ออกแบบกระบวนการเฉพาะด้วยเทคโนโลยี Dry Torrefaction (การเผาแห้งอุณหภูมิต่ำ) และ Pyrolysis (การเผาแบบไร้อากาศ) ที่นาโนเทคพัฒนาขึ้นโดยการผสานองค์ความรู้ด้านเคมีชีวภาพ และการออกแบบเชิงวิศวกรรมขนาดใหญ่ ทำให้นวัตกรรมนี้มีความแตกต่างจากระบบเผาชีวมวลแบบเดิม โดยกระบวนการนี้ควบคุมอุณหภูมิระหว่าง 300-600 องศาเซลเซียส ภายใต้สภาวะออกซิเจนต่ำ เพื่อผลลัพธ์เป็นไบโอชาร์ ที่มีค่าความชื้นต่ำ องค์ประกอบคาร์บอนสูง และที่ให้ค่าความร้อนสูง หรือสามารถออกแบบให้ได้ไบโอชาร์ (Biochar) ที่มีโครงสร้างระดับนาโน ที่พร้อมสำหรับต่อยอดโดยใช้นาโนเทคโนโลยีเพื่อให้ได้วัสดุคาร์บอนที่เหมาะสำหรับการปรับปรุงดิน การบำบัดน้ำ วัสดุก่อสร้างสีเขียว หรือการดักจับคาร์บอน และอื่น ๆ
“ปัจจุบัน เราพัฒนาต้นแบบระบบปฏิกรณ์ผลิตถ่านชีวภาพและไบโอชาร์จากวัสดุชีวมวลเหลือทิ้งที่สามารถผลิตไบโอชาร์ได้ 300 กิโลกรัมต่อชีวมวล 1 ตัน จากความร่วมมือกับพันธมิตรอย่างโรงไฟฟ้า โดยที่สามารถควบคุมปัจจัยต่าง ๆ ที่ส่งผลต่อคุณภาพของผลผลิต ไม่ว่าจะเป็นค่าความชื้น ค่าความร้อน ระยะเวลาการเผาที่เหมาะสมกับชนิดของชีวมวลนั้นๆ สู่ไบโอชาร์ที่มีสมบัติด้านพลังงานสูงในระดับที่สามารถผลิตไฟฟ้าได้ ก้าวข้ามข้อจำกัดของโรงไฟฟ้าชีวมวลอีกด้วย” ดร. สัญชัยเผย
ไบโอชาร์ที่ได้สามารถนำไปต่อยอดในมุมของแหล่งพลังงาน มุ่งเน้นกลุ่มเป้าหมายที่เป็นอุตสาหกรรมด้านพลังงาน เช่น โรงไฟฟ้าชีวมวลที่มีมากกว่า 200 แห่งทั่วประเทศ รวมถึงโรงไฟฟ้าถ่านหินที่อนาคตจะถูกจำกัดการใช้ถ่านหิน โดย ดร.สัญชัยชี้ว่า แม้ปัจจุบัน ต้นทุนของไบโอชาร์ยังคงสูงอยู่ แต่แนวโน้มของ Carbon Tax ที่จะสูงขึ้น และความต้องการ Carbon Credit ที่มากขึ้น รวมทั้งแนวโน้มต้นทุนการผลิตไบโอชาร์ที่ลดลง จะขับเคลื่อนให้เทคโนโลยีเดินหน้าอย่างต่อเนื่องเพื่อเสริมสร้างความมั่นคงด้านพลังงานของประเทศ
นอกจากนี้ ยังมีการใช้งานไบโอชาร์ในการวิจัยและพัฒนาอย่างแพร่หลาย อาทิ ทีมวิจัยนาโนเทคที่นำไบโอชาร์ไปใช้ในด้าน ”การเกษตร” อย่างสารปรับปรุงดิน ช่วยกักเก็บสารคีเลตจุลธาตุอาหารที่เป็นประโยชน์ต่อพืช ทั้งธาตุหลักและธาตุรองเสริม ด้านสิ่งแวดล้อมอย่างการพัฒนาไบโอชาร์เป็นตัวช่วยดักจับคาร์บอน หรือตัวกรองเพื่อการบำบัดน้ำ นอกจากนี้ ในด้านอุตสาหกรรมก่อสร้างยังนำไบโอชาร์ไปใช้เป็นวัสดุก่อสร้างสีเขียว ทดแทนการใช้วัสดุอื่น โดยลดการปลดปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ แต่ยังคงสมบัติของวัสดุก่อสร้างนั้น ๆ ไบโอชาร์จะเป็นกลไกของ “ห่วงโซ่มูลค่าทางเศรษฐกิจสีเขียว” ให้ประเทศไทย โดยเชื่อมโยงเกษตรกร อุตสาหกรรม และหน่วยงานภาครัฐเข้าด้วยกัน ขับเคลื่อนประเทศสู่ความเป็นกลางทางคาร์บอน และสร้างความยั่งยืนของธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม
