ถ่านชีวภาพ

การทำเกษตรยั่งยืนบนฐานเกษตรอินทรีย์ จำเป็นที่จะต้องปลูกพืชด้วยดินเพิ่มการทำดินให้มีความอุดมสมบูรณ์​ด้วยวิธีธรรมชาติ​ ด้วยการผลิตถ่านชีวภาพ​ เพื่อเพิ่มขีดความสามารถ​ในการเจริญเติบโต​ของพืช

ถ่าน คือ วัตถุสีดำที่ได้จากการแยกน้ำและของเหลวต่าง ๆ ออกจากไม้ ด้วยการให้ความร้อนในสภาวะอับออกซิเจน หรือถ้าอบก็ไม่มีออกซิเจนเลย

เราสามารถแยกชนิดของถ่าน ออกตามองค์ประกอบที่เหลือในถ่าน ซึ่งจะแตกต่างกันถามอุณหภูมิที่เผา ยิ่งเผาที่อุณหภูมิสูง ความบริสุทธิ์ของคาร์บอนยิ่งสูง เพราะสารอื่น ๆ ทั้งน้ำมันดินและสารว๊าปไฟต่าง ๆ ถูกขับออกมาเมื่ออุณหภูมิการเผาสูงขึ้น

ถ่านชีวภาพ หรือ ไบโอชาร์ (Biochar) คือวัสดุที่อุดมด้วยคาร์บอน ผลิตจากชีวมวล หรือสารอินทรีย์ที่ย่อยสลายได้จากธรรมชาติ หรือวัสดุเหลือใช้จากการเกษตร เช่น ใบไม้ กิ่งไม้ หญ้า ฟางข้าว เหง้ามันสําปะหลัง ซังและต้นข้าวโพด มูลสัตว์ กากตะกอนของเสีย เป็นต้น แม้กระทั่งมูลสัตว์นำมาผ่านกระบวนการเผาไหม้ที่มีการควบคุม อุณหภูมิและอากาศหรือจำกัดอากาศให้เข้าไปเผาไหม้น้อยที่สุดซึ่งกระบวนการเผาไหม้นี้ เรียกว่า “การแยกสลายด้วยความร้อนหรือกระบวนการไพโรไลซิส” ในสภาวะที่ไม่มีออกซิเจนหรือมีออกซิเจนน้อยมาก มีงานวิจัยที่ได้ศึกษาการใช้ประโยชน์ของถ่านชีวภาพมีหลายด้าน เช่น การปรับปรุงดิน และช่วยเพิ่มปริมาณและคุณภาพของผลผลิตทางการเกษตร รวมถึงลดระยะเวลาการปลูกได้อีกด้วย แล้วแต่ชนิดของพืชที่ปลูก

หลักการทำถ่านชีวภาพ​ ใช้การแยกสลายด้วยความร้อนอย่างช้า (Slow Pyrolysis) อุณหภูมิเฉลี่ยประมาณ 300-600 องศาเซลเซียส แต่จะใช้เวลาเป็นชั่วโมง หากใช้อุณหภูมิเฉลี่ยในการเผาไหม้ประมาณ 500 องศาเซลเซียส จะได้ผลผลิตของถ่านชีวภาพมากกว่า 20-50% ที่เหลือเป็นแก๊สที่จุดติดไฟได้และมีของเหลวบางส่วนที่ควบแน่นได้

ความแตกต่างระหว่าง ถ่านชีวภาพ (biochar) และถ่าน (char) ถ่านที่ใช้เป็นเชื้อเพลิง กรองน้ำ ดับกลิ่น ใช้อุณหภูมิสูงกว่า 700 องศาเซลเซียส ขณะที่ถ่านชีวภาพใช้อุณหภูมิต่ำกว่า ทำให้ถ่านชีวภาพมีสารที่เป็นประโยชน์กับพืช มีอาหารของกลุ่มสิ่งมีชีวิตขนาดเล็ก สามารถกักเก็บคาร์บอนลงในดินและช่วยปรับปรุงสภาพทางกายภาพของดินและมีสมบัติอีกหลายอย่างที่ทำให้ถ่านชีวภาพถูกนำมาใช้ในหลายด้าน

ความแตกต่างระหว่างถ่านชีวภาพและปุ๋ยหมัก ถ่านชีวภาพมีลักษณะเป็นรูโพรง เมื่อนำถ่านมาผสมกับปุ๋ยหมัก หรือปุ๋ยคอก รูโพรงนี้เมื่ออยู่ในดินจะช่วยเก็บธาตุอาหารจากปุ๋ย และเป็นที่อยู่ของจุลินทรีย์ ช่วยปลดปล่อยธาตุอาหารให้แก่พืชได้นาน อีกทั้งยังมีงานวิจัยที่สนับสนุนว่าทำให้ลดระยะเวลาในการหมักและลดการปลดปล่อยไนโตรเจน ทำให้ปุ๋ยหมักที่ผสมถ่านชีวภาพจะมีปริมาณไนโตรเจนมากกว่า ช่วยให้ลดปริมาณการใช้ปุ๋ยลงได้

ประโยชน์ของถ่านชีวภาพ

1. นำไปปรับปรุงดินเพื่อปลูกพืช
   1.1 การปรับปรุงดิน และช่วยเพิ่มปริมาณและคุณภาพของผลผลิตทางการเกษตร รวมถึงลดระยะเวลาการปลูกได้อีกด้วย แล้วแต่ชนิดของพืชที่ปลูก มีงานวิจัยที่นำถ่านชีวภาพไปใช้กับพืชทางการเกษตร เช่น พืชไร่เช่น ปลูกข้าว ข้าวโพด ถั่วเหลือง ไม้ดอกไม้ประดับ รวมถึงพืชสวน ผักสวนครัว และกาแฟ เป็นต้น
   ใช้เป็นวัสดุปลูกร่วมกับวัสดุอื่น เพื่อผลิตผลผลิตทางการเกษตร
   1.2 วัสดุเพาะต้นกล้า ช่วยทำให้เติบโตได้ดี เช่น ไบโอชาร์เปลือกกาแฟใช้เพาะต้นกล้วย ไบโอชาร์แกลบใช้เพาะผัก ผักสลัด เป็นต้น
   ดินปลูกผสมไบโอชาร์ ช่วยลดเวลาผลผลิต เช่น กระเจี๊ยบ ดอกแค เป็นต้น
   ช่วยลดต้นทุนการทำเกษตร โดยใช้เพียงดินปลูกผสมไบโอชาร์ตามสูตรแม่โจ้ สามารถใช้ผลิตผลผลิตเกษตร เช่น ผักสลัด ผักส่วนครัว โดยที่ไม่ต้องเติมปุ๋ยเพิ่มเติม ทำให้ช่วยลดต้นทุนการผลิตสำหรับเกษตรกร
   การดูดซับแก๊สและลดกลิ่น
   1.3​ ลดกลิ่นและแก๊สเรือนกระจกของการหมักปุ๋ย และช่วยตรึงไนโตรเจน ทำให้ปุ๋ยหมักมีปริมาณไนโตรเจนเพิ่มขึ้นและลดระยะเวลาการหมัก
   1.4 ดูดซับกลิ่นและแก๊สจากมูลสัตว์ในฟาร์ม รวมถึงระบบบำบัดน้ำเสียในฟาร์ม
   2.​ การดูดซับแร่ธาตุที่ปนเปื้อนไปในแหล่งน้ำ​ เช่น​
   ฟอสเฟต​ ไนเตรท เป็น​ต้น
   3.​ การดูดซับสารเคมีและโลหะหนัก
   3.1 การลดการดูดซับสารเคมีที่ใช้กำจัดวัชพืชและศัตรูพืช และลดการดูดซับโลหะหนักที่อยู่ในดินและน้ำ ของพืชที่ปลูก โดยถ่านชีวภาพจะตรึงสารเคมีและโลหะหนักกลุ่มนี้ไว้ ทำให้ลดผลกระทบต่อพืชที่ปลูกจากสารเคมีและโลหะหนักที่ปนเปื้อน โดยเฉพาะพืชผักสวนครัวและพืชสมุนไพร
   3.2​ การบำบัดน้ำเสียหรือแหล่งน้ำที่มีการปนเปื้อนโลหะหนักและสารเคมี