เถ้าแกลบ ของเหลือสารพัดประโยชน์
บุญรักษ์ กาญจนวรวณิชย์
ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ
แม้ปัจจุบันข้าวจะไม่ใช่สินค้าที่ทำรายได้หลักเข้าประเทศเหมือนเช่นในอดีต แต่ประเทศไทยก็ยังเป็นประเทศผู้ส่งออกข้าวรายใหญ่ของโลก ซึ่งชี้ให้เห็นว่าประเทศไทยมีผลผลิตข้าวมากเพียงใด ข้าวเปลือกที่เก็บเกี่ยวได้เมื่อนำมาผ่านกระบวนการสีจะได้เมล็ดข้าวกับเปลือกข้าวหรือแกลบ โดยแกลบจะมีน้ำหนักประมาณ 22.5-25.2% ของข้าวเปลือก และการใช้ประโยชน์จากแกลบวิธีหนึ่งคือ การใช้เป็นเชื้อเพลิง เพราะแกลบมีค่าความร้อนเฉลี่ย 3880 กิโลแคลอรี/กิโลกรัม ขณะที่ค่าความร้อนเฉลี่ยของไม้ฟืนมีค่า 4475 กิโลแคลอรี/กิโลกรัมซึ่งไม่แตกต่างกันมากนัก อย่างไรก็ดีสิ่งที่เป็นความแตกต่างอย่างชัดเจนระหว่างการเผาแกลบกับไม้ฟื้นคือ ปริมาณเถ้า โดยแกลบจะให้ขี้เถ้าออกมาประมาณ 17.4% มากกว่าขี้เถ้าจากไม้ฟืนถึง 7 เท่า
โดยทั่วไปขี้เถ้าที่หลงเหลือจากการเผาวัสดุไม่ใช่สิ่งที่น่าสนใจนัก ยกเว้นเถ้าแกลบ เพราะนักวิทยาศาสตร์พบว่า ในเถ้าแกลบมีซิลิกา (silica, SiO2) เป็นองค์ประกอบประมาณ 70-90% และเถ้าแกลบมีความพรุน (porosity) มาก น้ำหนักเบา มีพื้นที่ผิวมาก มีสมบัติดูดซับ (absorbent) ดีอีกทั้งมีสมบัติเป็นฉนวนด้วย
การใช้ประโยชน์จากเถ้าแกลบ
ด้วยเถ้าแกลบมีราคาถูกและหาง่าย หลายอุตสาหกรรมจึงนำเถ้าแกลบไปใช้ประโยชน์เช่น
1.อุตสาหกรรมโลหะ (Steel Industry) การผลิตแผ่นเหล็กกล้าคุณภาพสูงด้วยกระบวนการหล่อโลหะแบบต่อเนื่อง (continuous casting) โรงงานบางแห่งจะนำเถ้าแกลบมาโรยลงบนผิวหน้าแอ่งรับน้ำโลหะ (tundish) เพื่อป้องกันการเย็นตัวอย่างรวดเร็วของเหล็ก และเพื่อให้เหล็กแข็งตัวอย่างสม่ำเสมอ เพราะเถ้าแกลบมีสมบัติเป็นฉนวนความร้อนที่ดี และมีจุดหลอมเหลวสูง
2.อุตสาหกรรมซีเมนต์และคอนกรีต (Cement and Concrete) การใช้เถ้าแกลบในอุตสาหกรรมมีวัตถุประสงค์หลัก 2 อย่างคือ
2.1. ใช้ทดแทนปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ (portland) เพื่อลดต้นทุนในการผลิตอิฐก่อสร้างราคาถูก
2.2. ใช้เป็นส่วนผสมในการผลิตคอนกรีตความแข็งแรงสูง (high strength concrete)
3.การป้องกันแมลง (Control of Insect Pests in Stored Food Stuffs) มีข้อมูลระบุว่า เกษตรกรในบางประเทศแถบเอเชีย เช่น ไทย อินโดนีเซีย เป็นต้น รู้จักนำเถ้าแกลบมาใช้ป้องกันผลิตผลทางการเกษตรจากแมลงศัตรูพืช โดยเกษตรกรจะคลุกเถ้าแกลบกับเมล็ดถั่วเหลืองเพื่อป้องกันด้วงแกรมห์บีน (Graham bean beetle) โดยใช้เถ้าแกลบประมาณ 0.5% ต่อน้ำหนักถั่ว ซึ่งปรากฏว่าได้ผลดี
4.วัสดุก่อสร้างน้ำหนักเบา (Lightweight Construction Materials) ด้วยเหตุที่เถ้าแกลบมีสมบัติเป็นฉนวนกันความร้อน ดังนั้นประเทศที่กำลังพัฒนาหลายประเทศจึงนำเถ้าแกลบมาใช้ผลิตฝ้ากันความร้อนน้ำหนักเบา
5.ซิลิกอนชิป (Silicon Chips) เนื่องจากแผ่นเวเฟอร์ (wafer) ที่ใช้ในอุตสาหกรรมผลิตอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำ (semi-conductor) ต้องใช้สารซิลิกอนบริสุทธิ์ ดังนั้นจึงมีความพยายามที่จะพัฒนาเถ้าแกลบ ซึ่งมีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นซิลิกาให้เป็นสารซิลิกาบริสุทธิ์สำหรับใช้ในอุตสาหกรรมนี้
6.อุตสาหกรรมการผลิตอิฐทนไฟ (Refractory Bricks) การที่เถ้าแกลบมีสมบัติเป็นฉนวนกันความร้อนที่ดี และมีจุดหลอมเหลวสูง ดังนั้นจึงมีการนำเถ้าแกลบมาใช้ผลิตอิฐทนไฟ หรืออิฐทนความร้อนสูง
7.ยางวัลคาไนซ์ (Vulcanising Rubber) มีรายงานวิจัยหลายฉบับระบุถึงการใช้เถ้าแกลบในยางวัลคาไนซ์ ซึ่งปรากฏผลการทดลองในระดับห้องปฏิบัติการว่า การใช้เถ้าแกลบเป็นสารช่วยการวัลคาไนซ์ (vulcanising agent) ของยางเอทิลีนโพรพิลีนไดอีนเทอร์โพลิเมอร์ (ethylene propylene diene terpolymer) หรือยางอีพีดีเอ็ม (EPDM) มีข้อดีมากกว่าการใช้ซิลิกา โดยสามารถใช้เป็นสารเสริม (filler) ในยางอีพีดีเอ็มได้ด้วย
8.สารดูดซับสารประกอบเชิงซ้อนทอง-ไทโอยูเรีย (Adsorbent for a Gold-thiourea Complex) ขั้นตอนหนึ่งของกระบวนการสกัดทองคำออกจากก้อนแร่คือ การใช้ถ่านกัมมันต์ (activated carbon) ดูดซับสารประกอบเชิงซ้อนทองที่อยู่ในรูปทอง-ไทโอยูเรีย แต่การทดลองใช้เถ้าแกลบเป็นตัวดูดซับแทนถ่านกัมมันต์ ได้ผลว่าเถ้าแกลบที่ได้จากการเผาที่อุณหภูมิประมาณ 400-500 องศาเซลเซียสสามารถดูดซับสารประกอบทองได้ดีกว่าถ่านกัมมันต์
9.สารปรับปรุงดิน (Soil Ameliorant) ปัจจุบันมีการใช้เถ้าแกลบในการปรับปรุงดินโดยมีข้อมูลระบุว่า เถ้าแกลบสามารถนำมาใช้ปรับปรุงดินได้ เพราะมันมีความพรุนตัวจึงช่วยการกระจายน้ำในดินได้ นอกจากนี้ยังพบว่า เถ้าแกลบสามารถปรับสภาพดินให้มีความเป็นกรดลดลง หรือใช้แก้น้ำที่มีสภาพเป็นกรดได้
10.สารดูดซับน้ำมัน (Oil Adsorbent) มีการทดลองนำเถ้าแกลบไปใช้เป็นสารดูดซับน้ำมันซึ่งก็ได้ผลเป็นที่น่าพอใจ ซึ่งปัจจุบันมีการจำหน่ายสารดูดซับน้ำมันจากเถ้าแกลบแล้วในผลิตภัณฑ์ที่ใช้ชื่อทางการค้าว่า กรีสสวีป (greasweep)
นอกจากนี้ยังมีความพยายามทดลองประยุกต์ใช้เถ้าแกลบอีกหลายอย่างนอกจากที่กล่าวไปแล้วซึ่งยังอยู่ในขั้นทดลอง เช่น
-ใช้เป็นส่วนผสมในการผลิตกระเบื้องมุงหลังคา
-ใช้เป็นส่วนผสมในผงดับไฟ (fire extinguishing powder)
-ใช้เป็นผงขัดผสมในยาสีฟัน
-ใช้เป็นส่วนผสมในวัสดุทนไฟและฉนวนกันไฟ
-ใช้เป็นสารกรองเบียร์ (beer)
-ใช้เป็นสารเติมในการผลิตสี
-ใช้ในการผลิตฟิล์มโซเดียมซิลิเกต (sodium silicate)
ถึงตรงนี้จะเห็นได้ว่า ของเหลือทิ้งอย่างเถ้าแกลบสามารถนำไปใช้ทำประโยชน์ต่อได้อีกหลากหลาย ซึ่งประเทศไทยมีแกลบจำนวนมากที่ถูกนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า แต่น่าเสียดายว่า เถ้าแกลบจำนวนมากที่เกิดขึ้นหลังการเผาไม่ได้ถูกนำมาใช้ประโยชน์ต่อ แต่ถูกกองทิ้งในบ่อเถ้าแกลบเพื่อรอส่งไปจำหน่ายให้แก่โรงหล่อโลหะในต่างประเทศ
นวัตกรรมใหม่จากเถ้าแกลบ
ด้วยเหตุที่ ดร.ผกามาศ แซ่หว่องและทีมวิจัยของศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติเคยประสบความสำเร็จจากการพัฒนามัลไลต์ วัสดุเซรามิกทนความร้อนสูงด้วยการใช้ตะกอนน้ำทิ้งจากโรงงานผสมกับเถ้าแกลบมาแล้ว ทีมวิจัยจึงดำเนินการวิจัยต่อเพื่อแปรสภาพเถ้าแกลบให้เป็นวัสดุที่สามารถใช้ประโยชน์ได้อีกอันเป็นการช่วยลดขยะ และรักษาสภาพแวดล้อม
ทีมวิจัยทดลองนำเถ้าแกลบมาผ่านขั้นตอนการขึ้นรูปเป็นเม็ดขนาดต่างๆ (เส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 2 เซนติเมตร) โดยใช้น้ำ ไม่ใช้สารเคมี กรด หรือตัวเชื่อมประสานใดๆ แล้วนำไปเผาที่อุณหภูมิสูง 1100 องศาเซลเซียสได้เม็ดวัสดุที่มีลักษณะพรุน ขนาดรูพรุนอยู่ในระดับมิลลิเมตรถึงไมโครเมตร และเม็ดวัสดุหนัก 1 กรัมมีพื้นที่ผิวประมาณ 9-11 ตารางเมตร ขณะที่ปริมาตรของรูพรุนมีประมาณร้อยละ 20-70 ทีมวิจัยจึงนำวัสดุพรุนไปทดลองใช้งาน 2 ลักษณะคือ วัสดุสำหรับปลูกพืช (Hortimedia) และวัสดุรูพรุนสำหรับบำบัดน้ำทางชีวภาพหรือไบโอฟิลเตอร์ (Biofilter)
วัสดุปลูก
ปัจจุบันการปลูกผักสลัด และพืชพันธุ์ต่างประเทศหลายชนิดที่อยู่ในกลุ่มการปลูกพืชแบบไม่ใช้ดินหรือไฮโดรโพนิกส์ (hydroponics) จะใช้วัสดุเพาะปลูกบางชนิดเพื่อให้พืชยึดเกาะแทนดิน เช่น ขุยมะพร้าว ขี้เลื่อย แกลบสด เพอร์ไลท์ (Perlite) เวอร์มิคูไลท์ (Vermiculite) ฯลฯ ซึ่งวัสดุเพาะปลูกที่ดีควรมีสมบัติดังนี้ วัสดุไม่ยุบตัวเร็วเมื่อนำมาใช้งาน ไม่เกิดการสลายตัวทั้งทางเคมีและชีวภาพ ไม่มีสารเป็นพิษต่อพืชเจือปนอยู่ ไม่เกิดปฏิกิริยากับสารละลายธาตุอาหาร เพื่อไม่ไห้มีผลกระทบต่อประจุไฟฟ้าของธาตุอาหาร ไม่เป็นแหล่งสะสมโรคและแมลง รากพืชสามารถแพร่กระจายได้สะดวก และนำกลับมาใช้ได้ง่าย
การทดลองวัสดุปลูกที่ห้องปฏิบัติการของดร.อิทธิสุนทร นันทกร
คณะเทคโนโลยีการเกษตร สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง
วัสดุปลูกที่ทำจากเถ้าแกลบ ผลงานวิจัยของเอ็มเทคมีความหนาแน่นประมาณ 0.6-0.8 กิโลกรัม/ลิตร มีความพรุนตัว 20- 0% โดยปริมาตร วัสดุมีลักษณะแข็งแต่อุ้มน้ำได้ดี แข็งแรงไม่ยุบตัวเมื่อใช้งานเป็นระยะเวลานาน นอกจากนี้ยังมีขนาดเม็ดรวมถึงความพรุนที่หลากหลายสามารถเลือกให้เหมาะตามความต้องการของพืชชนิดต่างๆ
สำหรับการทดลองใช้วัสดุปลูกที่ภาควิชาปฐพีวิทยา คณะเทคโนโลยีการเกษตร สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกทีมวิจัยได้ให้ข้อสรุปว่า วัสดุปลูกจากเถ้าแกลบสามารถใช้ในการปลูกพืชได้เช่นเดียวกับวัสดุปลูกอื่นๆ และยังสามารถนำไปผสมกับวัสดุปลูกอื่นๆ เพื่อช่วยลดการยุบตัวของวัสดุปลูกทำให้รากพืชสามารถแผ่ขยายได้ และต้นไม้เจริญเติบโตดี
ไบโอฟิลเตอร์
การเลี้ยงปลาทั่วไปจำเป็นต้องมีการเปลี่ยนถ่ายน้ำเป็นระยะเพื่อเจือจางความสกปรกในน้ำที่เกิดจากขี้ปลาและอาหารปลาที่เติมลงไป แต่การเปลี่ยนถ่ายน้ำบ่อยนอกจากจะเพิ่มต้นทุนในการเลี้ยงแล้ว ยังทำให้สูญเสียเวลาในกิจกรรมดังกล่าวด้วย ดังนั้นฟาร์มปลาบางแห่งจึงนำวัสดุธรรมชาติ เช่น ปะการัง หินพัมมิส มาใช้เป็นตัวกรอง ซึ่งแม้จะใช้งานได้ดี แต่การนำวัสดุเหล่านี้มาใช้งานโดยเฉพาะปะการัง เป็นการบุกรุกธรรมชาติและเป็นเรื่องผิดกฏหมายด้วย
การทดลองใช้บำบัดน้ำในบ่อเลี้ยงปลา
เนื่องจากไบโอฟิลเตอร์ที่พัฒนามาจากเถ้าแกลบนี้มีพื้นที่ผิวมากกว่าปะการัง และหินพัมมิส ดังนั้นผลิตภัณฑ์จึงน่าจะมีประสิทธิภาพในการบำบัดไม่ด้อยกว่าวัสดุธรรมชาติ รวมทั้งสามารถใช้แทนวัสดุจากธรรมชาติได้ ทีมวิจัยจากศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติได้ร่วมมือกับนักวิชาการของกรมประมงนำไบโอฟิลเตอร์ไปทดลองบำบัดน้ำที่ศูนย์วิจัยและพัฒนาประมงน้ำจืดปทุมธานี และศูนย์ศึกษาการพัฒนาอ่าวคุ้งกระเบน อันเนื่องมาจากพระราชดำริ จังหวัดจันทบุรี และพบว่าจุลินทรีย์สามารถเข้าไปอาศัย และเพิ่มจำนวนในเม็ดไบโอฟิลเตอร์จนมีปริมาณมากพอจะย่อยสลายของเสียที่สัตว์น้ำปล่อยออกมาได้ เป็นการช่วยรักษาคุณภาพน้ำ ลดจำนวนครั้งในการเปลี่ยนถ่ายน้ำลง ช่วยให้ปลากินอาหารได้มาก เจริญเติบโตดี อีกทั้งช่วยประหยัดเวลาและค่าใช้จ่าย
ล่าสุดบริษัทเอกชนผู้ดำเนินงานโรงผลิตกระแสไฟฟ้าโดยใช้แกลบเป็นเชื้อเพลิงมีความสนใจขออนุญาตใช้สิทธิ์ในผลงานวิจัยนี้ไปต่อยอดในเชิงพาณิชย์ และมีแผนที่จะผลิตเป็นเม็ดบำบัดน้ำเสียออกจำหน่ายในอนาคตอันใกล้นี้
แหล่งข้อมูลอ้างอิง
http://www.mtec.or.th/special/ecocera/
http://www.berr.gov.uk/files/file15138.pdf
http://charcoal.snmcenter.com/charcoalthai/husk.php
สงวนลิขสิทธิ์โดย © ++kasetloongkim.com++ All Right Reserved.
