จากขยะอาหาร กลายเป็น 'ไบโอชาร์'ทดแทนถ่านหิน

ปัญหาขยะอาหาร (Food Waste) เป็นปัญหาที่ทั่วโลกกำลังจับตามองเพราะในปี 2562 พบว่าทั่วโลกมีปริมาณอาหารขยะมากกว่า 931 ล้านตัน จากการรายงานของ Food Waste Index Report 2021 โดยโครงการสิ่งแวดล้อมแห่งสหประชาติ (UNEP) ซึ่งนอกจากจะเป็นการทิ้งอาหารให้สูญเปล่าแล้วยังเป็นต้นเหตุของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกมากถึง 8% ของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกทั่วโลก เมื่อมองกลับมาที่ประเทศไทย จากรายงานสถานการณ์มลพิษของประเทศไทยปี 2565 โดยกรมควบคุมมลพิษ (คพ.) พบว่าในปี 2565 มีขยะอาหารสูงถึง 9.68 ล้านตัน โดยคิดเป็นสัดส่วนของขยะอาหารในขยะมูลฝอยชุมชนสูงถึง 38% ซึ่งขยะอาหารส่วนมากจะเป็นเปลือกผลไม้และส่วนที่รับประทานไม่ได้ การจัดการขยะอาหารเพื่อนำกลับมาใช้ประโยชน์ให้ได้อีกครั้งจึงเป็นหนทางสำคัญในการแก้ปัญหา เพียงแต่วิธีการนี้ก็ยังไม่ถูกใช้อย่างจริงจัง
การวิจัยเพื่อหาทางทำให้ขยะอาหารเกิดประโยชน์สูงสุดจึงเกิดขึ้น ล่าสุดดร.ไตรรัตน์ เมืองทองอ่อน ภาควิชาวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม คณะวิศวกรรมศาสตร์  มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) และทีมวิจัยจึงมองหาทางเลือกในการจัดการขยะอาหารรูปแบบใหม่โดยเปลี่ยนขยะอาหารให้เป็น  ‘ไบโอชาร์’ (Biochar) หรือถ่านชีวภาพ ที่สามารถใช้เป็นแหล่งพลังงานความร้อนทดแทนการใช้ถ่านหินคุณภาพต่ำที่ใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมต่าง ๆ ได้

“เรามองว่า การจัดการขยะอาหารโดยทั่วไป คือ การนำไปทำอาหารสัตว์ หมักทำปุ๋ย ทำน้ำหมักก่อนที่จะนำส่วนที่ไม่สามารถนำไปใช้ประโยชน์ต่อได้ไปฝังกลบ ซึ่งกระบวนการนี้มีต้นทุนพอสมควร โดยเฉพาะค่าขนส่งที่ค่อนข้างสูง ทำให้มีผู้นำขยะอาหารไปใช้ประโยชน์ต่อค่อนข้างน้อย ทางทีมวิจัยจึงมองหาทางเลือกในการจัดการขยะอาหารรูปแบบใหม่โดยเปลี่ยนขยะอาหารให้เป็น  ‘ไบโอชาร์’ (Biochar) หรือถ่านชีวภาพ “

การทำงานวิจัย การวิเคราะห์คุณสมบัติของไบโอชาร์ที่เตรียมจากขยะเศษอาหาร (Food Waste-to-Char Characteristics obtained from Various Kinds of Food Waste)จึงเกิดขึ้น  ขั้นตอนการวิจัย เริ่มต้นจากการเก็บข้อมูลปริมาณขยะในมหาวิทยาลัยและเก็บตัวอย่างขยะอาหารที่เป็นเศษอาหารแบบผสมจากโรงอาหาร แบ่งเป็น 2 กลุ่มคือ ขยะเศษอาหาร (เศษผัก เศษเปลือกผลไม้) และขยะเศษขนมปัง มาเปลี่ยนเป็นไบโอชาร์ด้วยกระบวนการไพโรไลซิส หรือกระบวนการความร้อนเคมี โดยใช้เตาปฏิกรณ์แบบเบดนิ่ง (Fixed-bed tube reactor) ที่ช่วยปรับปรุงขยะเศษอาหารให้กลายเป็นไบโอชาร์หรือถ่านชีวมวล ภายใต้สภาวะหลายอุณหภูมิ โดยทำการทดลองทำปฏิกิริยาภายใต้สภาวะที่ควบคุมอุณหภูมิและปริมาณไนโตรเจน เป็นเวลา 1 ชม.

ปรากฏว่ากระบวนการดังกล่าวได้เปลี่ยนขยะอาหารให้กลายเป็น เชื้อเพลิงแข็ง (Solid fuel) ชาร์ (Char) ชาร์โคล (Charcoal) หรือไบโอชาร์ (Biochar) ซึ่งมีสัดส่วนค่าคาร์บอนที่สูงขึ้น ทำให้มีคุณสมบัติทางเชื้อเพลิงใกล้เคียงถ่านหินคุณภาพต่ำ สามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงในการทดแทนการใช้ถ่านหินได้ ถือเป็นการผลิตเชื้อเพลิงต้นทุนต่ำ ซึ่งจะเป็นประโยชน์ต่อภาคอุตสาหกรรม ที่สามารถนำองค์ความรู้นี้ไปการผลิตไบโอชาร์หรือถ่านชีวภาพไปใช้เองในโรงงาน เพื่อลดต้นทุนในการกำจัดขยะ และลดต้นทุนในการซื้อเชื้อเพลิงทดแทน  โดยสามารถวิเคราะห์ความเป็นไปได้สำหรับการชี้วัดความยั่งยืน ทั้งมิติด้านเทคนิค (Technical dimension) มิติด้านเศรษฐศาสตร์ (Economic dimension)  โดยเฉพาะการตอบโจทย์มิติด้านสิ่งแวดล้อม (Environmental dimension) ซึ่งทั้งหมดนี้แนวทางการจัดการความยั่งยืน (Sustainability management) ทั้งนี้สามารถนำไปใช้เพื่อการวางแผนระยะยาว (Long term dimension) ในการสร้างนโนบายและกลยุทธ์สำหรับอนาคตได้

“งานวิจัยนี้ทำให้เราทราบถึงคุณสมบัติทางเชื้อเพลิงของขยะเศษอาหารและชีวมวล วิธีการเชิงเทคนิค รูปแบบเทคโนโลยีที่เหมาะสม และการออกแบบทางวิศวกรรมที่สามารถนำไปใช้ในกระบวนการผลิต และขยายผลต่อให้แก่หน่วยงานที่เกี่ยวข้องในระดับประเทศได้ ยกตัวอย่างเช่น คณะกรรมการกำกับกิจการพลังงาน กระทรวงพลังงาน กระทรวงมหาดไทย กรมควบคุมพิษ กรมโรงงานอุตสาหกรรม ภาคการศึกษา ตลอดจนเอกชนหรือชุมชน  เพื่อนำเทคโนโลยีนี้ ไปใช้ในการลดต้นทุนด้านพลังงาน และจัดการปัญหาขยะอาหารไปพร้อมกัน” ดร.ไตรรัตน์ แนะแนวทางในการส่งต่อและการนำไปใช้ประโยชน์ในอนาคต

จากองค์ความรู้ที่เกิดขึ้น ดร.ไตรรัตน์ วางแผนในการต่อยอดงานวิจัยต่อไปในอนาคต ที่จะเป็นการศึกษากระบวนการผลิตไบโอชาร์จากขยะอาหารในภาคอุตสาหกรรม เช่น โรงงานอ้อยและน้ำตาล โรงงานผลิตอาหารสัตว์ อาหารปศุสัตว์ และโรงงานอาหารเสริมต่าง ๆ รวมไปถึงขยะอาหารจากประเทศอื่น ๆ ซึ่งทำให้ได้ ไบโอชาร์ที่มีคุณสมบัติที่ต่างกัน

“ขยะอาหารแต่ละชนิดจะมีองค์ประกอบที่แตกต่างกัน ทีมวิจัยเชื่อว่ายังมีขยะอาหารอีกมากที่สามารถเปลี่ยนเป็นไบโอชาร์ที่มีคุณสมบัติที่ดีขึ้นอยู่อีก การวิจัยครั้งนี้เป็นเพียงจุดเริ่มต้นของการจัดการปัญหาขยะอาหาร โดยทำให้ขยะอาหารสามารถนำมาใช้ประโยชน์ และกลับมาสร้างมูลค่าใหม่ให้กับอุตสาหกรรมได้อีกครั้ง เป็นทางเลือกการใช้ประโยชน์เพื่อเปลี่ยนผ่านไปสู่ความยั่งยืน (Sustainability) ลดปริมาณขยะที่เกิดขึ้น (Waste reduction) และลดการปล่อยก๊าซคาร์บอน (Decarbonisation) เพื่อให้สิ่งแวดล้อมกลับมาดีขึ้นได้อีกครั้ง ” ดร.ไตรรัตน์ กล่าวสรุป