Biochar นวัตกรรมกักเก็บคาร์บอนที่น่าจับตามอง

“ไบโอชาร์” (Biochar) เป็นถ่านชีวภาพที่ประกอบไปด้วยคาร์บอน โดยได้จากการนำชีวมวล เศษวัสดุเหลือทิ้งจากการเกษตร เช่น กิ่งไม้ เปลือกไม้ ฟางข้าว หรือซังข้าวโพด มาผ่านกระบวนการไพโรไลซิส (Pyrolysis) ซึ่งเป็นการเผาที่อุณหภูมิสูงตั้งแต่ 500-1000 องศาเซลเซียส ในสภาวะที่ไม่มีออกซิเจน ทำให้ได้ถ่านชีวภาพที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบสูง มีโครงสร้างเป็นรูพรุน และมีเสถียรภาพ เนื่องจากชีวมวลดังกล่าว ทั้งกิ่งไม้ เปลือกไม้ ฟางข้าว สามารถกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ได้จากปฏิกิริยาการสังเคราะห์แสง เพื่อใช้ในการเจริญเติบโตของพืช และเมื่อล้มตาย เกิดการเน่าเปื่อย ย่อยสลาย ก็จะปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ออกสู่บรรยากาศอีกครั้ง การที่เปลี่ยนชีวมวลให้อยู่ในรูปไบโอชาร์ จึงเหมือนเป็นการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์เอาไว้ ไม่ให้ปล่อยออกสู่บรรยากาศได้อีกนั่นเอง​

ไบโอชาร์ มีความสามารถในการกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ได้ถึงประมาณ 2 tonCO₂/ton จึงทำให้ถูกนำมาใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมก่อสร้าง เนื่องจากซีเมนต์เป็นส่วนประกอบสำคัญในการผลิตคอนกรีต ซึ่งมีการใช้พลังงานและการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ในระหว่างกระบวนการผลิตสูงมาก อีกทั้งคอนกรีตยังเป็นวัสดุหลักที่ใช้ในการก่อสร้างอาคารอีกด้วย จึงได้มีการใช้ไบโอชาร์ที่เป็นวัสดุที่มีการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์เป็นลบ มาเป็นส่วนผสมในการผลิตคอนกรีต ไม่ว่าจะเป็นการทดแทนการใช้ปูนซีเมนต์ หรือใช้ทดแทนส่วนเสริมแรง จำพวกหิน ทราย ทำให้คอนกรีตที่ได้มีค่าการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ลดน้อยลง หรือทำให้มีค่าการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์เป็นลบ เมื่อใส่ไบโอชาร์ในปริมาณที่มากพอ นอกจากนี้ ยังช่วยปรับปรุงสมบัติบางอย่างให้ดีขึ้น เช่น ความแข็งแรงเชิงกล การป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า รวมทั้งความเป็นฉนวนกันเสียง​

ไม่เพียงแค่นี้ ไบโอชาร์ ยังถูกนำมาใช้เป็นวัสดุดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์อีกด้วย เนื่องจากโครงสร้างที่เป็นรูพรุน และมีพื้นที่ผิวสูง ทำให้สามารถดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์เก็บไว้ในโครงสร้างที่มีรูพรุนได้ นอกจากนี้ การปรับปรุงพื้นผิวของไบโอชาร์ด้วยสารเคมีจำพวกไฮดรอกไซด์ (Hydroxide) หรือเอมีน (Amine) ก็ยังทำให้เพิ่มความสามารถในการดูดซับบริเวณพื้นผิว ให้มีความจำเพาะมากขึ้น ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ได้มากกว่าเดิม ​

วัสดุชีวมวล เศษเหลือจากอุตสาหกรรมเกษตร ที่ถูกมองว่าเป็นขยะไร้ค่า หากนำมาวิจัยและพัฒนาให้เกิดประโยชน์ ก็อาจกลายเป็นฮีโร่ที่ช่วยกอบกู้โลกใบนี้ให้กับเราได้​

เนื้อหาโดย คุณ สุพรรณภางค์ รักษาวงค์ นักวิจัยวัสดุ Sustainable Building Material​

อ้างอิงข้อมูลจาก​
Zhang, Y., He, M., Wang, L. et al. Biochar as construction materials for achieving carbon neutrality. Biochar 4, 59 (2022).​
Biochar as a building material: Sequestering carbon and strengthening concrete, https://www.nrel.gov/docs/fy22osti/82445.pdf​
Shifang Guo, Yuqing Li, Yaru Wang, Linna Wang, Yifei Sun, Lina Liu, Recent advances in biochar-based adsorbents for CO2 capture. Carbon Capture Science & Technology, 4 (2022).​ และศูนย์วิจัยและนวัตกรรมเพื่อความยั่งยืน (RISC)