ถังหมักก๊าซชีวภาพ
ถังหมักก๊าซชีวภาพ
โดยวิทยาลัยชุมชนพิจิตร
ถังหมักก๊าซชีวภาพ เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการย่อยสลายสารอินทรีย์ เช่น เศษอาหาร มูลสัตว์ หรือน้ำเสีย ภายใต้สภาวะที่ไม่มีออกซิเจน โดยอาศัยจุลินทรีย์ในการทำงาน กระบวนการนี้จะทำให้เกิด “ก๊าซชีวภาพ”
ซึ่งส่วนใหญ่เป็นก๊าซมีเทน (CH4) ที่สามารถนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงได้หลายอย่าง เช่น การหุงต้ม การผลิตกระแสไฟฟ้า หรือแม้แต่เป็นเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์
เครื่องอบพลังงานแสงอาทิตย์และอินฟาเรด
โดย สาขาวิชาช่างไฟฟ้า วิทยาลัยชุมชนพิจิตร
จากแสงอาทิตย์สู่รังสีอินฟาเรด นวัตกรรมเครื่องอบแห้งเพื่อเกษตรกรไทย ที่ช่วยลดต้นทุน ประหยัดเวลา ปลอดภัยจากแมลง และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ยกระดับกระบวนการแปรรูปพืชผักและสมุนไพรให้มีมาตรฐาน พร้อมสร้างความมั่นคงทางรายได้ให้ชุมชนอย่างยั่งยืน
ความเป็นมา
โดยทั่วไป ครัวเรือนของเราผลิตน้ำเสียและเศษอาหารในปริมาณที่อาจดูเล็กน้อยแต่เมื่อรวมกันทั้งชุมชน เป็นภาระมหาศาลต่อแหล่งน้ำ ระบบนิเวศ และคุณภาพชีวิตของทุกคน โครงการจัดทำถังหมักก๊าซชีวภาพจากเศษอาหารและน้ำเสียในครัวเรือน จึงเป็นก้าวสำคัญของการเปลี่ยน “ของเสีย” ให้เป็น “ทรัพยากร” ลดการปล่อยน้ำเสียสู่สิ่งแวดล้อม ลดมลพิษทางน้ำ และสร้างพลังงานสะอาดใช้ภายในชุมชนอย่างยั่งยืน ทั้งนี้ เศษอาหารและน้ำเสียที่มักถูกทิ้งไปอย่างเปล่าประโยชน์ ได้รับการเปลี่ยนให้เป็นพลังงานที่มีประโยชน์และช่วยลดค่าใช้จ่ายในครัวเรือน
กระบวนการถนอมอาหารและการอบแห้งวัตถุดิบทางการเกษตรในชุมชนชนบทของไทยยังคงพึ่งพาการตากแดดตามธรรมชาติเป็นหลักมาอย่างช้านาน แม้วิธีการดังกล่าวจะไม่มีต้นทุนด้านพลังงาน แต่กลับมีข้อจำกัดหลายประการที่ส่งผลกระทบต่อคุณภาพผลผลิตโดยตรง ไม่ว่าจะเป็นความไม่แน่นอนของสภาพอากาศและปริมาณแสงแดดในแต่ละฤดูกาล ระยะเวลาในการทำแห้งที่ยาวนาน ความเสี่ยงต่อการปนเปื้อนจากฝุ่นละออง แมลง และสิ่งสกปรกในสิ่งแวดล้อม ตลอดจนการสูญเสียสารสำคัญและคุณค่าทางโภชนาการของผลผลิตระหว่างกระบวนการ ปัญหาเหล่านี้ไม่เพียงกระทบต่อคุณภาพของสินค้า แต่ยังส่งผลโดยตรงต่อรายได้และความสามารถในการแข่งขันของเกษตรกรในพื้นที่อีกด้วย
การดำเนินการ
วิทยาลัยชุมชนพิจิตรร่วมกับสถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศไทย (วว.) ออกแบบถังหมักก๊าซชีวภาพที่สามารถปรับเปลี่ยนรูปแบบและขนาดได้ตามความเหมาะสมของแต่ละครัวเรือนหรือชุมชน ซึ่งอาจแบ่งได้เป็น
- ถังหมักขนาดเล็กสำหรับครัวเรือนเหมาะสำหรับบ้านที่มีพื้นที่จำกัด สามารถใช้ถังพลาสติกขนาด 200 ลิตร มาดัดแปลงเป็นถังหมักและถังเก็บก๊าซได้ โดยใช้เศษอาหารในแต่ละวันที่เหลือมาหมักเพื่อผลิตก๊าซหุงต้ม
- ถังหมักระดับกลุ่มครัวเรือนหรือชุมชน สำหรับหมู่บ้านหรือชุมชนที่มีปริมาณเศษอาหารและน้ำเสียจำนวนมาก เป็นถังหมักขนาดใหญ่ขึ้น เพื่อผลิตก๊าซชีวภาพแล้วนำมาใช้ร่วมกัน อาจมีการเดินท่อส่งก๊าซไปยังบ้านแต่ละหลัง หรือใช้ผลิตกระแสไฟฟ้าเพื่อใช้ในพื้นที่ส่วนรวม
ด้วยตระหนักถึงปัญหาและความต้องการของชุมชนอย่างแท้จริง สาขาวิชาช่างไฟฟ้า วิทยาลัยชุมชนพิจิตร จึงได้ริเริ่มคิดค้นและพัฒนา “เครื่องอบพลังงานแสงอาทิตย์และอินฟาเรด” ขึ้น โดยบูรณาการเทคโนโลยีพลังงานทดแทน 2 ระบบเข้าด้วยกันอย่างลงตัว ได้แก่ ระบบอบด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ในส่วนที่ 1 ซึ่งทำหน้าที่ให้ความร้อนและกำจัดความชื้นเบื้องต้น และระบบให้ความร้อนด้วยรังสีอินฟาเรดในส่วนที่ 2 ซึ่งทำงานด้วยพลังงานไฟฟ้า ทั้งสองส่วนสามารถแยกการใช้งานออกจากกันได้อย่างอิสระ ทำให้ผู้ใช้งานมีความยืดหยุ่นในการเลือกใช้ตามความเหมาะสมของวัตถุดิบและสภาพแวดล้อม
- ประการแรก ในเชิงกระบวนการชีวเคมี ระบบหมักแบบไม่ใช้ออกซิเจน (anaerobic digestion) สามารถย่อยสลายสารอินทรีย์ในน้ำเสียได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยจุลินทรีย์จะเปลี่ยนสารอินทรีย์เชิงซ้อนให้กลายเป็นก๊าซชีวภาพ ซึ่งมีองค์ประกอบหลักคือมีเทน (CH₄) และคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) ส่งผลให้ค่าความสกปรกของน้ำ เช่น ค่า BOD (Biochemical Oxygen Demand) และ COD (Chemical Oxygen Demand) ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ แสดงถึงการบำบัดน้ำเสียที่มีประสิทธิผล
- ประการที่สอง ในเชิงพลังงาน ก๊าซมีเทนที่ผลิตได้สามารถนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับการหุงต้มภายในครัวเรือน ช่วยลดการพึ่งพาพลังงานฟอสซิล เช่น ก๊าซหุงต้มเชิงพาณิชย์ (LPG) และลดต้นทุนค่าใช้จ่ายด้านพลังงานในระยะยาว
นอกเหนือจากการให้ความร้อนเพื่ออบแห้งแล้ว รังสีอินฟาเรดยังมีคุณสมบัติพิเศษที่โดดเด่นในการกำจัดมอดและแมลงที่แฝงตัวอยู่ในเมล็ดพืช เช่น เมล็ดข้าว โดยไม่จำเป็นต้องพึ่งพาสารเคมีใด ๆ ซึ่งช่วยยกระดับมาตรฐานความสะอาดและความปลอดภัยของผลผลิตได้อย่างมีประสิทธิภาพ อีกทั้งยังช่วยลดความชื้นในสมุนไพรได้อย่างสม่ำเสมอและทั่วถึง ส่งผลให้วัตถุดิบมีคุณภาพสูงและได้มาตรฐานเพียงพอสำหรับการนำไปแปรรูปในขั้นตอนต่อไป
- ประการที่สาม ในเชิงสิ่งแวดล้อม ระบบดังกล่าวช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก เนื่องจากมีการควบคุมและนำก๊าซมีเทนมาใช้ประโยชน์แทนการปล่อยสู่บรรยากาศโดยตรง อีกทั้งยังลดการปนเปื้อนของสารอินทรีย์และสารอาหารส่วนเกินลงสู่แหล่งน้ำธรรมชาติ
- ประการที่สี่ ในเชิงทรัพยากรหมุนเวียน กากตะกอนที่เหลือจากกระบวนการหมัก (digestate) สามารถนำไปใช้เป็นปุ๋ยอินทรีย์ที่มีธาตุอาหารสำหรับพืช ช่วยเพิ่มมูลค่าให้กับของเสียและส่งเสริมระบบเศรษฐกิจหมุนเวียน (circular economy)
นอกเหนือจากการให้ความร้อนเพื่ออบแห้งแล้ว รังสีอินฟาเรดยังมีคุณสมบัติพิเศษที่โดดเด่นในการกำจัดมอดและแมลงที่แฝงตัวอยู่ในเมล็ดพืช เช่น เมล็ดข้าว โดยไม่จำเป็นต้องพึ่งพาสารเคมีใด ๆ ซึ่งช่วยยกระดับมาตรฐานความสะอาดและความปลอดภัยของผลผลิตได้อย่างมีประสิทธิภาพ อีกทั้งยังช่วยลดความชื้นในสมุนไพรได้อย่างสม่ำเสมอและทั่วถึง ส่งผลให้วัตถุดิบมีคุณภาพสูงและได้มาตรฐานเพียงพอสำหรับการนำไปแปรรูปในขั้นตอนต่อไป
ตั้งแต่ปี พ.ศ.2565 วิทยาลัยชุมชนพิจิตรร่วมกับสถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศไทย (วว.) ออกแบบถังหมักก๊าซชีวภาพ พัฒนารูปแบบการจัดการขยะอินทรีย์ภายในโรงเรียนระดับประถมศึกษา ที่โรงเรียนวัดคลองตัน(หลวงพ่อสุรินทร์อุปถัมภ์) อำเภอดงเจริญ โรงเรียนชุมชนบ้านทุ่งน้อย “พิพัฒน์โสภณวิทยา” โรงเรียนอนุบาลโพทะเล “รัฐบำรุง” และโรงเรียนบ้านท่าบัว “รัฐประชานุเคราะห์” อำเภอโพทะเล จังหวัดพิจิตร
ผลผลิต ผลที่ได้รับไม่เพียงแต่เป็นการผลิตก๊าซชีวภาพทดแทนก๊าซหุงต้ม เพื่อเข้าสู่สังคมคาร์บอนต่ำ เป็นการนำหลักการหมุนเวียนทรัพยากรกลับมาใช้ให้เกิดประโยชน์สูงสุดในโรงเรียนแล้วยังเป็นการสร้างความตระหนักแก่ชุมชน และเยาวชนในสถานศึกษาให้เรียนรู้และเข้าใจการเปลี่ยนขยะเป็นพลังงานที่มีประโยชน์และช่วยลดค่าใช้จ่ายในครัวเรือน การดำเนินการนี้สามารถทำให้โรงเรียนประหยัดไปได้ร้อยละ 30
เครื่องดังกล่าวได้นำไปทดลองใช้จริงกับกลุ่มเกษตรกร หมู่ที่ 11 ตำบลวังงิ้ว อำเภอดงเจริญ จังหวัดพิจิตร สำหรับการอบแห้งพืชผัก ผลไม้ และสมุนไพรในชุมชน รวมถึงสนับสนุนการเตรียมวัตถุดิบสมุนไพรของโรงพยาบาลทับคล้อ เพื่อส่งต่อเข้าสู่กระบวนการผลิตยาสมุนไพรอย่างมีมาตรฐาน นับเป็นนวัตกรรมที่เกิดจากองค์ความรู้ในสถาบันการศึกษา ผสานกับความเข้าใจบริบทของชุมชนอย่างลึกซึ้ง ช่วยลดต้นทุนการผลิต ลดการพึ่งพาสภาพดินฟ้าอากาศ และส่งเสริมการใช้พลังงานสะอาดได้อย่างยั่งยืนในระยะยาว
