ในประเทศไทยนิยมใช้พอลิเมอร์จำพวกเทอร์โมพอลิเมอร์กันมากที่สุดเนื่องจากสามารถใช้งานได้หลายประเภท โดยเฉพาะดา้ นบรรจภุ ัณฑ์พอลิเมอรท์ ี่มกี ารผลิต ในรูปแบบต่าง ๆ กัน เช่น โพลิเอทิลีน (PE) ผลิตเป็นถุงพอลิเมอร์ทั้งร้อนและเย็น ขวด, ถัง และฟิล์ม พอลิเมอร์ประ เภทอ่อนนุ่ม กระสอบพอลิเมอร์ เป็นต้น โพลิโพรพิลีน (PP) นิยมผลิตเป็นถุงบรรจุอาหาร และเสื้อผ้าสำเร็จรูป กระสอบพอลิเมอร์ เป็นต้น โพลิไวนิลคลอโรด์ (PVC) และโพลิสไตรีน (PS) นิยมผลิตเป็นถัง ถุงบรรจุผักสด ผลไม้ และเนอ้ื สัตวบ์ างชนดิ เป็นตน้ จากการเพิ่มจำนวนบรรจุภัณฑ์พอลิเมอร์ ปัจจุบันซ่ึงมีแนวโน้มความต้องการจะขยายตัวเพ่ิมขึ้นอย่างรวดเร็วใน อนาคตน้ัน ก่อให้เกิดปัญหาขยะพอลิเมอร์ที่ใช้แล้ว ตามมา ซ่ึงทำให้เกิดปัญหาต่อสิ่งแวดล้อม อีกทั้งการกำจัดขยะ พอลเิ มอร์ในปจั จบุ นั ยังมอี ุปสรรค อีกมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งไม่สามารถกำจัดพอลิเมอรบ์ างชนิดได้ เนือ่ งจากยังไม่สามารถหลอมเพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ ได้อีก จึงได้มีนักวิจัยค้นคว้าที่จะนำบรรจุภัณฑ์พอลิเมอร์ที่ใช้แล้วกลับเข้าสู่กระบวนการผลิตเพ่ือนำกลับมาใช้ใหม่ หรือท่ีเรียกว่า Recycle โดยนำพอลิเมอร์ ที่ใช้แล้วตามบ้านเรือนหรือตามกองขยะมาป้อนเข้าสู่โรงงานแปรรูปพอลิ เมอร์ เพ่ือนำกลับมาใช้ใหม่ได้ หรือการทำลายพอลิเมอร์ในระยะสั้น ซ่ึงนอกจากเป็นการใช้ทรัพยากรอย่างมี ประสทิ ธิภาพแล้วยังชว่ ยใหเ้ กดิ การขยายตัวของธุรกิจอย่างต่อเนือ่ งดว้ ย อย่างไรก็ตาม การนำพอลเิ มอร์กลับมาหมนุ เวียนใช้ใหม่นัน้ ประเด็นสำคัญอยู่ท่ีการแยกประเภทของพอลิเมอร์ก่อนที่ จะนำไปรีไซเคิล และการกำจัดสิ่งที่ไม่ต้องการออกไป โดยปกติแล้วพอลิเมอร์ผสมเกือบทุกประเภทจะมีคุณสมบัติ แตกต่างกันไป เน่ืองจากพอลิเมอร์ที่แม้จะมีโครงสร้างทางเคมีที่เหมือนกัน แต่ไม่สามารถเข้ากันได้เสมอไป (incompatible) ตัวอย่างเช่น โพลีเอสเตอร์ ท่ีใช้ทำขวดพอลิเมอร์ จะเป็นโพลีเอสเตอร์ท่ีมีมวลโมเลกุลสูงกว่า เมื่อ เทียบกับโพลีเอสเตอรท์ ีใ่ ช้ในการผลิตเส้นใย (fiber) นอกจากน้ี ยังมีสารเติมแต่งอกี ประเภท ไดแ้ ก่ พวกสารเพ่ิมความเข้ากนั ได้ (Compatibilizer) ซึ่งมีผลโดยตรงต่อการ รีไซเคิลของพอลิเมอร์ สารเติมแต่งนี้จะช่วยให้เกิดพันธะทางเคมีระหว่างพอลิเมอร์ 2 ประเภทที่เข้ากันไม่ได้ ดังนั้น Compatibilizer จะช่วยเพมิ่ ประสิทธิภาพในการรีไซเคิล ตัวอย่างเช่น การใช้ยางคลอริเนตโพลิเอทิลลีน สำหรับพอ ลิเมอร์ผสม PE/PVC การรไี ซเคิลเซรามกิ ส์ วัสดุที่สามารถนำมา รีไซเคิลได้มีหลายชนิด อาทิ โลหะชนิดต่าง ๆ พลาสติก เป็นต้น อย่างไรก็ตาม กลับพบว่าได้มี การนำวัสดุเซรามิกส์ เช่น กระเบื้องปูพ้ืนและผนัง ถ้วยชาม ตลอดจนเครื่องสุขภัณฑ์ต่าง ๆ มาผ่านกระบวนการรี ไซเคิล เพื่อนำกลับมาใช้ใหม่น้อยมาก ยกเว้นแก้วและกระจก ท้ังท่ีวัสดุเหล่าน้ีมีปริมาณ การผลิตและการใช้งาน ตลอดจน ผลติ ภัณฑ์ ทเ่ี สียท้งั ในระหว่างการผลิต และการใชง้ านท่ีต้องกลายเป็นขยะ ปีหน่งึ ๆ เป็นจำนวนมาก
การนำวสั ดุเซรามกิ ส์ มารไี ซเคลิ ได้นน้ั จำเป็นตอ้ งบดวสั ดุเซรามิกส์ ซ่งึ เป็นวสั ดุท่มี ีความแขง็ แรงสูง ให้มีสภาพเป็นผง ละเอียดมากเสยี ก่อน เนอื่ งจากการผลิตวสั ดุเซรามกิ ส์ เร่มิ ต้นด้วยการขึ้นรปู ผลิตภัณฑ์ ให้ไดร้ ูปทรงตามต้องการ แล้ว จึงนำไปเผาผนึกในภายหลัง ซ่ึงต่างจาก การหลอมแก้วหรือโลหะ ดังน้ันหากมีเม็ดผงขนาดใหญ่เกินไป ปะปนอยู่ใน เนื้อจะทำให้เกิดตำหนิในเน้ือวัสดุ และส่งผลต่อสมบัติของผลิตภัณฑ์ ไม่เป็นไปตามความต้องการ นอกจากนั้นแล้ว วัสดุเซรามิกส์ที่ผ่านการเผามาแล้วคร้ังหน่ึง จะมีโครงสร้างและสมบัติแตกต่าง จากวัตถุดิบต้ังต้นมาก อาทิ ความ เหนียว การกระจายลอยตัวในน้ำ เป็นต้น ดังนั้นถ้าจะนำวัสดุเซรามิกส์ มารีไซเคิล จึงต้องมีการศึกษาค้นคว้า และ ปรับเปล่ียนกระบวนการผลิตใหม่อีกด้วย ทั้งหมดนี้เองทำให้การรีไซเคิล วัสดุเซรามิกส์มีต้นทุนสูงกว่า การผลิตโดย ใช้วตั ถุดิบดง้ั เดมิ มาก จึงเปน็ เหตุทำให้ อุตสาหกรรมไม่นิยมนำวสั ดเุ ซรามกิ ส์ มาทำการรีไซเคิลใช้ใหม่ เหมือนกับวัสดุ อ่นื ๆ ซ่ึงมตี ้นทุนในการรไี ซเคิล ต่ำเมื่อเทยี บกบั การใช้วตั ถุดบิ จากธรรมชาติ ขวดแก้วเป็นบรรจุภัณฑ์ที่ได้รับความนิยมสูง ด้วยคุณสมบัติที่ใส สามารถมองเห็นสิ่งที่อยู่ภายในไม่ทำ ปฏิกิริยากับสิ่งบรรจุ ทำให้คงสภาพอยู่ได้นาน สามารถออกแบบให้มีรูปทรงได้ตามความต้องการ ราคาไม่สูง จนเกินไป มีคุณสมบัติสามารถนำมารีไซเคิลได้ และให้ผลิตภัณฑ์ใหม่ที่มีคุณภาพคงเดิมร้อยเปอร์เซ็นต์ ไม่ว่าจะรี ไซเคิลก่ีคร้ังก็ตาม ขวดแก้วสามารถนำมารีไซเคิลด้วยการหลอม ซ่ึงใช้อุณหภูมิในการหลอม 1,600 องศาเซลเซียล จนเป็นน้ำแก้ว และนำไปข้ึนรูปเป็นบรรจุภัณฑ์ต่าง ๆ การนำเศษแก้วประมาณร้อยละ 10 มาเป็นส่วนผสมในการ หลอมแก้ว จะช่วยประหยัดพลังงาน และช่วยลดปริมาณน้ำเสียลงร้อยละ 50 ลดมลพิษทางอากาศลงร้อยละ 20 แก้วไม่สามารถย่อยสลายได้ในหลุมฝังกลบวัสดุที่ใช้แล้ว แต่สามารถนำมาหลอมใช้ใหม่ได้หลายรอบและมีคุณสมบัติ เหมือนเดิม ดังน้ันเรามารู้จักสัญลักษณ์การรีไซเคิลแก้ว และวิธีการเก็บรวมรวมแก้วเพ่ือนำไปขายให้ได้ราคาสูง ใน การส่งตอ่ ไปรไี ซเคลิ แก้วสามารถแบง่ เป็น 2 ประเภทใหญ่ ดงั นี้ 1) ขวดแก้วดี จะถูกนำมาคัดแยกชนิด สี และประเภทที่บรรจุสินค้า ได้แก่ ขวดแม่โขง ขวดน้ำปลา ขวดเบียร์ ขวด ซอส ขวดโซดา ขวดเครื่องด่ืมชูกำลัง ขวดยา ขวดน้ำอัดลม ฯลฯ การจัดการขวดเหล่านี้หากไม่แตกบิ่นเสียหาย จะ ถูกนำกลบั เขา้ โรงงานเพ่อื นำไปลา้ งให้สะอาดและนำกลบั มาใช้ใหมท่ ี่เรยี กว่า “Reuse” 2) ขวดแก้วแตก ขวดท่ีแตกหักบ่ินชำรุดเสียหายจะถูกนำมาคัดแยกสี ได้แก่ ขวดแก้วใส ขวดแกว้ สีชา และขวดแก้วสี เขียว จากนั้นนำเศษแก้วมาผ่านกระบวนการรีไซเคิล โดยเบ้ืองต้นจะเร่ิมแยกเศษแก้วออกมาตามสีของ เอาฝาจุกท่ี ติดมากับปากขวดออกแล้วบดให้ละเอียด ใส่น้ำยากัดสีเพ่ือกัดสีที่ติดมากับขวดแก้ว ล้างให้สะอาด แล้วนำส่ง โรงงานผลิตขวดแกว้ เพอ่ื นำไปหลอมใหม่ เรียกวา่ “Recycle”
ใบความร้ทู ี่ 3 เร่ือง แนวโนม้ การใช้วสั ดุและทศิ ทางการพัฒนาวัสดุในอนาคต แนวโนม้ การใช้วสั ดใุ นอนาคต ตามที่ได้กล่าวข้างต้นในหน่วยท่ี 1 ประเภทของวัสดุสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภทใหญ่ ๆ ได้แก่ โลหะ พอลิ เมอร์ และเซรามิกส์ ซึ่งมีสมบัติแตกต่างกันไป มนุษย์จึงสามารถผลิตผลิตภัณฑ์โดยเกิดจากการผสมวัสดุหลายชนิด ทำให้ ได้ผลิตภัณฑ์ท่ีมีสมบัติ ตามต้องการได้ ในปัจจุบันภาคอุตสาหกรรมและธุรกิจบริการของประเทศไทยมี แนวโน้ม การเติบโตอย่างต่อเนื่อง เน่ืองจากมีการลงทุนของต่างชาติมากขึ้น ทำให้ประเทศไทยกลายเป็นฐานการ ผลิตสินค้าเพื่อส่งออก ซ่ึงสินค้าส่งออกสำคัญของประเทศไทยส่วนใหญ่ล้วนเก่ียวข้องกับวัสดุทั้งส้ิน ไม่ว่าจะเป็น รถยนต์และอุปกรณ์ส่วนประกอบ เคร่ืองคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์และส่วนประกอบ อัญมณีและเครื่องประดับ เม็ด พลาสติก เป็นตน้ จากการเตบิ โตของภาคอุตสาหกรรม ทำใหแ้ นวโนม้ การใช้วัสดุแตล่ ะประเภทเพม่ิ ข้นึ ดว้ ย 1.1 วัสดปุ ระเภทโลหะ โลหะผสมท่ีได้รับการพัฒนาข้ึนใหม่เพื่อใช้ในโครงการอวกาศ เช่น โลหะผสมนิกเกิล ที่ทนทานต่ออุณหภูมิสูงกำลัง ได้รบั การค้นคว้าวจิ ัยอย่างต่อเน่ือง เพ่ือเพิ่มความแข็งแรงเม่ือใช้อุณหภูมิสูงและทนทานต่อการกัดกร่อนย่ิงข้นึ โลหะ ผสมเหล่านี้ได้นำไปใช้สร้างเครื่องยนต์ไอพ่นที่มีประสิทธิภาพสูงข้ึน และสามารถทำงานได้ท่ีอุณหภูมิสูงขึ้นไปอีก กระบวนการผลิตท่ีใช้เทคนิคใหม่ เช่น ใช้การดึงยืดด้วยความร้อนสูง สามารถช่วยยืดอายุ ของการเกิดความล้าของ โลหะผสมท่ีใช้กับเครื่องบิน นอกจากน้ียังมีการใช้เทคนิคการถลุงโลหะด้วยโลหะผง ทำให้สมบัติโลหะผสมมีการ ปรับปรุงให้ดีข้ึน และทำให้ราคาของการผลิตลดลง อีกด้วย เทคนิคการทำให้โลหะแข็งตัวอย่างรวดเร็วโดยทำให้ โลหะที่หลอมเหลวลดอุณหภูมิ ลงประมาณ 1 ล้านองศาเซลเซียสต่อวินาที กลายเป็นโลหะผสมท่ีเป็นผง จากผง โลหะผสมเปลย่ี นให้เปน็ แท่งดว้ ยกระบวนการตา่ งๆ เช่น การดึงยืดด้วยความร้อนสูง เป็นต้น ด้วยวิธีการเหลา่ น้ีทำให้ สามารถผลิตโลหะที่ทนทานต่ออุณหภูมิสูงชนิดใหม่ได้หลายชนิด เช่น นิกเกิล อัลลอยด์ อะลูมิเนียมอัลลอยด์ และ ไทเทเนียมอลั ลอยด์ ภาพที่ 4.1 Micro lattice โลหะเบาสดุ ในโลก ทีม่ า : https://www.electricallab.gr
1.2 วสั ดปุ ระเภทพอลเิ มอร์ จากเหตุการณ์ทผี่ า่ นมาวสั ดพุ อลิเมอร์ (พลาสติก) มอี ัตราการเตบิ โต อย่างรวดเร็วมาก ด้วยอัตราการเพิ่มข้ึนร้อยละ 9 ต่อปีโดยน้ำหนัก แม้ว่าอัตราการเติบโต ของพลาสติกจากปี ค.ศ. 1995 ได้มีการคาดหมายว่าโดยเฉลี่ยแล้วจะลดลงต่ำกว่าร้อยละ 5 การลดลงน้ี ก็เพราะว่าพลาสติกได้ ถูกนำมาใช้ แทนโลหะ แก้วและกระดาษ ซ่ึงเป็นผลิตภัณฑ์หลัก ในตลาด เช่น ใช้ทำบรรจุภัณฑ์ และใช้ในการก่อสร้าง ซ่ึง พลาสติกเหมาะสมกว่า พลาสติกท่ีใช้งานทางวิศวกรรม เช่น ไนลอน ได้รับความคาดหมายว่าน่าจะเป็นคู่แข่งกับ โลหะได้อย่างน้อยจนถึง ค.ศ. 2000 แนวโน้มที่สำคัญในการพัฒนาพลาสติกวิศวกรรม คือ การผสมผสานพลาสติก ต่างชนิดกันเข้าด้วยกันให้เป็นพลาสติกผสมชนิดใหม่ (synergistic plastic alloy) ตัวอย่างเช่น ในช่วงปี ค.ศ.1987 ถึง ค.ศ. 1988 ไดม้ กี ารผลิตพลาสตกิ ชนดิ ใหม่ๆพลาสติกผสมและสารประกอบตวั ใหม่จากทัว่ โลกประมาณ 100 ชนิด พลาสตกิ ผสมชนิดใหม่มปี ระมาณร้อยละ 10 1.3 วัสดุประเภทเซรามิก ในอดีตการเจริญเติบโตของการใช้เซรามกิ ส์สมัยเก่า เช่น ดินเหนียว แก้วและหินในอเมริกาเท่ากับร้อยละ 3.6 (ค.ศ. 1966 - 1980) อัตราการเจริญเติบโตของวสั ดุเหลา่ น้ี จากปี ค.ศ. 1982 ถึง ค.ศ. 1995 คาดว่าจะประมาณร้อยละ 2 ในช่วง 10 ปีท่ีผ่านมาเซรามิกส์วิศวกรรมตระกูลใหม่ได้ผลิตข้ึน ซึ่งเป็นสารประกอบพวกไนไตรต์คาร์ไบด์ และ ออกไซด์ ปรากฏว่าวัสดุเหล่าน้ีได้นำไปประยุกต์อย่างต่อเน่ือง โดยเฉพาะใช้กับอุณหภูมิสูง ๆ และใช้กับเซรามิกส์ อิเล็กทรอนิกส์ วัสดุเซรามิกส์ มีราคาถูกแต่การนำไปผลิตเป็นผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปมักใช้เวลานาน และมีค่าใช้จ่ายสูง วัสดุเซรามิกส์สว่ นใหญ่จะแตกหักหรือชำรุดไดง้ ่ายจากการกระแทก เพราะมีความยืดหยนุ่ น้อยหรือไม่มีเลย ถ้ามกี าร ค้นพบเทคนิคใหม่ท่ีสามารถพัฒนาให้เซรามิกส์ ทนต่อแรงกระแทกสูง ๆ ได้แล้ว วัสดุประเภทนี้สามารถนำมา ประยุกตท์ างวศิ วกรรมไดส้ ูงยงิ่ ขนึ้ โดยเฉพาะในส่วนทต่ี ้องใช้อณุ หภมู สิ ูงและในบริเวณส่ิงแวดลอ้ มทีม่ ีการกดั กรอ่ นสูง ทศิ ทางการพัฒนาวสั ดุในอนาคต 1. วัสดุท่ีมีความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม (Sustainable Material) วัสดุประเภทน้ีได้กลายเป็นส่ิงจำเป็นในปัจจุบัน มากกว่าที่จะเป็นเพียงแค่เทรนด์ ได้แก่ การใช้พลังงานอย่างประหยัดและการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ต่ำใน กระบวนการผลิต การรีไซเคิล การเลือกใช้วัสดุและการออกแบบโดยคำนึงถึงประโยชน์สูงสุดของการใช้งานและการ เหลือทิ้งเป็นขยะ ให้น้อยที่สุด การใช้วัสดุจากธรรมชาติเพราะสามารถย่อยสลายกลับคืนสู่ดินได้ เป็นต้น บริษัททั่ว โลกตา่ งพากันเปิดเผยข้อมูลด้านการเป็นมิตรต่อส่ิงแวดลอ้ มท่ีแสดงถึงความพยายามในการปรับปรุงและพฒั นาอย่าง ตัง้ ใจจากองค์กร แม้อยู่คนละประเทศก็สามารถเข้าใจในศักยภาพ ที่แสดงถึงความย่ังยืนของแต่ละบริษัทได้ เพราะใช้ มาตรฐานการวัดระดับสากลเหมือนกัน เช่น ISO14000, การประเมินวัฎจักรชีวิต (Life Cycle Assessment,LCA), และหลกั เกณฑ์ การประเมนิ อาคารเขยี ว (Leadership in Energy and Environmental Design, LEED)
2. พลาสติกจากพืชที่แข็งแรงทนทาน (Durable Bioplastic) เป็นวัสดุทางเลือกท่ีไม่ได้ผลิตจากน้ำมันเหมือน พลาสตกิ รูปแบบเดิมที่ใช้กนั อยูอ่ ย่างแพร่หลายต้ังแต่อดตี จนถึงปัจจุบัน เช่น พีวซี ี โพลีเอสเตอร์ และไนลอน เปน็ ต้น แต่ได้มาจากพืชจำพวกข้าวโพด มันสำปะหลัง และอ้อย แทน วัสดุนี้ได้ถูกพฒั นาให้มคี ุณสมบตั ิเทยี บเท่ากับพลาสติก จากน้ำมันและตรงตามจุดประสงค์ของการใช้งานเพราะความกังวลของพ่อแม่เก่ียวกับสารพิษ สารก่อมะเร็งและ โลหะหนักในของเล่นที่ทำจากพลาสติกท่ัวไป ผู้ผลิตของเล่นเด็กในประเทศสหรัฐอเมริกาอย่างบริษัทกรีนดอท จึง ตัดสินใจเลือกใช้พลาสติกจากพืชที่ไม่เป็นพิษ แข็งแรงทนทานและย่อยสลายเป็นปุ๋ยในสภาวะที่เหมาะสมได้ โดยมี ข้อดีอ่ืน ๆ อีก คือ ประกอบข้ึนรูปได้ง่าย มีจุดหลอมเหลวต่ำกว่าทำให้ไม่เปลืองพลังงานและมีรอบการทำงานท่ีเร็ว ขึ้น และพมิ พบ์ นพืน้ ผิวไดง้ า่ ย 3. วัสดุลูกผสม (Hybrid Material) เป็นการผสมผสานและทำงานร่วมกันของวัสดุ 2 ประเภท เพ่ือให้ได้คุณสมบัติ และตอบโจทย์การใช้งานท่ีกว้างขึ้น เช่น เทคโนโลยีท่ีสวมใส่ได้ (wearable technology) เป็นการผสมผสาน ระหว่างผ้าที่ทอด้วยเส้นด้ายนำไฟฟ้าที่สามารถ ต่อกับเซนเซอร์เพ่ือวัดอัตราการเต้นของหัวใจ และระดับการเผา ผลาญของแคลอรี ขณะที่กำลังออกกำลังกายได้ หรือวัสดุลูกผสมท่ี เรียกว่า Schulatec® TinCo ท่ีมีการผสมกัน ของพลาสติกและโลหะ ทำให้ข้ึนรูปได้ง่ายเน่ืองจากพลาสติกใช้ความร้อนในอุณหภูมิที่ต่ำกว่าโลหะ ซ่ึงประหยัด พลังงานได้มากและนำไฟฟ้าได้ดี 4. การลดคา่ ใช้จ่าย (cost reduce) วัสดทุ ม่ี รี าคาสูงถูกแทนทด่ี ้วยวัสดทุ ีร่ าคาถูกลงเพ่ือลดคา่ ใชจ้ า่ ยดเู หมือนจะเป็น เทรนด์ทเี่ กดิ ขนึ้ อย่างถาวรไปแล้ว นอกเหนือจากความพยายามปรบั เปลยี่ นกระบวนการจดั การและการบริหารการ ผลิตใหม้ ปี ระสทิ ธิภาพสูงสุด ตัวอย่างเช่น ในชว่ งทีร่ าคาฝ้ายแพงและข้ึนลงไมแ่ นน่ อน ผู้ผลติ กห็ ันมาใชด้ า้ ยสปันโพลี เอสเตอร์ที่พยายามทำเลยี นแบบฝา้ ย ในราคาทม่ี ีความผันผวนน้อยกว่าแทนเป็นต้น 5. วัสดุที่ช่วยทำให้สุขภาพดีขึ้น (health product) เรายอมเสียเงินซ้ือเส้ือผ้าที่สามารถช่วยทำให้สุขภาพดีข้ึน เช่น เสื้อผ้าที่ใช้เทคโนโลยีนาโนซิลเวอร์ในการฆ่าเช้ือโรคและกำจัดกล่ิน การใช้เส้นใยชนิดพิเศษที่ดูดซับเหง่ือได้รวดเร็ว การใช้เส้นใยที่สามารถปรับอุณหภูมิร่างกายให้คงท่ีเม่ืออากาศเปล่ียนแปลง การใช้เส้นใยท่ีสามารถดูดซับความร้อน และปล่อยออกมาเป็นรังสี Far Infrared ท่ีช่วยกระตุ้นให้เลือดหมุนเวียนได้ดีขึ้น บริษัทยูนิโคล ร่วมมือกับบริษัท โทเร ในประเทศญี่ปุ่น คิดค้นนวัตกรรม Heattech ผลิตผ้าท่ีบางเพียง 0.55 มิลลิเมตร ออกมาเพ่ือต่อสู้ความหนาว เย็นโดยท่ีผ้าชนิดนี้สามารถผลิตความร้อนได้จากความช้ืนท่ีระเหยออกจากร่า งกายของเราแล้วเก็บกักไว้ในเส้นใย เพื่อใหค้ วามอบอุน่ กับผิวหนังโดยไม่จำเปน็ ตอ้ งใช้ผ้าหนา ๆ อกี ตอ่ ไป 6. รไี ซเคิลสินแรห่ ายาก (mining landfill) สนิ แร่หายากเป็นวตั ถุดิบสำคัญท่ใี ชใ้ นสินคา้ Hi-tech หลายประเภทเช่น โทรทัศน์จอแบนหรือโทรศัพท์มือถือ Smart phone โดยท่ีจีนเป็นผู้ผลิต 97% ของโลก ขณะนี้จีนได้จำกัดการ สง่ ออกสินแร่หายาก ซงึ่ ทำให้จีนได้เปรียบบริษัทต่างชาติเน่ืองจากมีต้นทุนการผลิตต่ำกว่า ดังนั้นประเทศเทคโนโลยี ต่าง ๆ ท่เี ป็นคู่แขง่
จึงพยายามท่ีจะรีไซเคิลสินแร่หายากจากขยะอิเล็กทรอนิกส์ นอกเหนือจากความพยายาม ในการหาวัตถุดิบจาก แหลง่ อ่ืน ๆ 7. เซลล์แสงอาทิตย์ (Solar call) บริษัทต่าง ๆ พยายามพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์ (Solar call) ให้มีประสิทธิภาพ สงู ขึน้ มขี นาดเลก็ ลง ใช้งานไดห้ ลากหลายขึ้นในรปู ของฟิลม์ ทีย่ ืดหยุน่ ได้ จากรูปแบบเดิมทเี่ ป็นแผน่ แข็ง และมีราคา ถูกลง เม่ือเซลล์แสงอาทิตย์ (Solar call) มีคุณภาพดีขึ้น เราจะสามารถชาร์จอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ และ โทรศัพท์มือถือได้สะดวกขึ้น เซลล์แสงอาทิตย์ (Solar call) ทำให้พ้ืนท่ีห่างไกล มีไฟฟ้าใช้ ช่วยให้คนจำนวนมากมี ชีวติ ท่ดี ีขึน้ 8. อิเล็กทรอนิกส์โปร่งใส (Transparent electronics) กำลังเป็นที่นิยมอย่างมาก ในปี 2010 ตลาดของสินค้า ประเภทอิเล็กทรอนิกส์โปร่งใสทั่วโลกมีมูลค่าสูงถึงเกือบ 76.4 พันล้านเหรียญดอลลาร์สหรัฐ เราได้เห็นตัวอย่างของ วัสดุประเภทน้ีในภาพยนตร์หลายเรื่อง เช่น แผ่นกระจกใสท่ีมีข้อความและรูปภาพปรากฏข้ึน เม่ือเปิดสวิตซ์ใช้งาน และเหน็ การใช้ ไฟ LED กบั ฟิล์มพลาสติกใสในรูปแบบตา่ ง
ใบความรทู้ ี่ 4 เรอื่ ง สง่ิ ประดิษฐ์จากวสั ดตุ ามหลกั สะเต็มศึกษา หลักสะเตม็ ศกึ ษา ในยุคปัจจบุ นั ความเจริญก้าวหนา้ ดา้ นเทคโนโลยีสารสนเทศและการเปล่ียนแปลงเกดิ ข้ึนอย่างรวดเรว็ จึงจำเป็นทแ่ี ต่ ละประเทศต้องเรียนรู้ท่ีจะปรับตัวให้ทันกับการเปล่ียนแปลงท่ีเกิดขึ้นอยู่ตลอดเวลาและเตรียมพร้อมท่ีจะเผชิญกับ ความทา้ ทายจากกระแสโลก โดยปัจจัยสำคญั ท่ีจะเผชิญการเปล่ยี นแปลงและความท้าทายดังกล่าว คือ คุณภาพของ คน การจัดการศึกษาเพ่อื พัฒนาคนให้มีคุณภาพจึงเป็นเรือ่ งที่มีความจำเป็นอย่างย่ิง โดยจะตอ้ งเป็นการจัดการศึกษา ที่มีคุณภาพ เพื่อทำให้ศักยภาพท่ีมีอยู่ในตัวคนได้รับการพัฒนาอย่างเต็มท่ีทำให้เป็นคนที่รู้จักคิดวิเคราะห์ รู้จัก แก้ปัญหา มคี วามคิดริเริม่ สร้างสรรค์ รู้จักเรียนรดู้ ้วยตนเองสามารถปรับตัวให้ทันกับการเปล่ียนแปลงท่ีเกิดข้ึนอย่าง รวดเรว็ มีคุณธรรม จริยธรรม รู้จักพ่ึงตนเองและสามารถดำรงชีวติ อย่ไู ด้อย่างเป็นสุข รูปแบบการจัดการเรียนรู้แบบ STEM จึงน่าจะเป็นแนวทางหน่ึงในการพัฒนาและปรับปรุงการจัดการเรียนรู้เพ่ือเป็นการประกันคุณภาพผู้เรียน เพื่อให้ผู้เรียนเกิดการเรียนรู้และพัฒนา ศักยภาพของตนเองให้มากท่ีสุด คำว่า “สะเต็ม” หรือ “STEM” เป็นคำย่อ จากภาษาอังกฤษของศาสตร์ 4 สาขาวิชา ได้แก่ วิทยาศาสตร์ (Science) เทคโนโลยี (Technology) วิศวกรรมศาสตร์ (Engineering) และคณิตศาสตร์ (Mathematics) หมายถึง องค์ความรู้ วิชาการของศาสตร์ท้ังส่ีท่ี มีความเชื่อมโยงกันในโลกของความเป็นจริงที่ต้องอาศัยองค์ความรู้ต่าง ๆ มาบูรณาการเข้าด้วยกัน ในการดำเนิน ชวี ิตและการทำงาน คำว่า STEM ถกู ใช้ คร้ังแรกโดยสถาบนั วิทยาศาสตร์ แหง่ ประเทศสหรัฐอเมริกา (the National Science Foundation: NSF) ซึ่งใช้คำนี้เพ่ืออ้างถึงโครงการหรือโปรแกรมที่เกี่ยวข้องกับวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ อย่างไรก็ตามสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งประเทศสหรัฐอเมริกาไม่ได้ให้นิยามที่ ชัดเจนของคำว่า STEM มีผลให้มีการใช้และให้ความหมายของคำน้ีแตกต่างกันไป (Hanover Research, 2011, p.5) เช่น มีการใช้คำว่า STEM ในการอ้างอิงถึงกลุ่มอาชีพที่มีความเกี่ยวข้องกับวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณติ ศาสตร์ สะเต็มศึกษา (STEM Education) คือ แนวทางการจัดการศึกษาท่ีบูรณาการความรู้ใน 4 สหวิทยาการ ได้แก่ วิทยาศาสตร์ วิศวกรรม เทคโนโลยี และคณิตศาสตร์ โดยเน้นการนำความรู้ไปใช้แก้ปัญหาในชีวิตจริง รวมทั้งการ พัฒนากระบวนการหรือผลผลิตใหม่ ท่ีเป็นประโยชน์ต่อการดำเนินชีวิต และการทำงาน ช่วยนักเรียนสร้างความ เชื่อมโยงระหว่าง 4 สหวิทยาการ กับชีวิตจริงและการทำงาน การจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาเป็นการจัดการ เรียนรู้ท่ีไม่เน้นเพียงการท่องจำทฤษฎีหรือกฏทางวิทยาศาสตร์ และคณิตศาสตร์ แตเ่ ป็นการสร้างความเข้าใจทฤษฎี หรือกฏเหล่าน้ันผ่านการปฏิบัติให้เห็นจริงควบคู่กับการพัฒนาทักษะ การคิด ตั้งคำถาม แก้ปัญหาและการหาข้อมูล และวเิ คราะหข์ ้อคน้ พบใหม่ ๆ พรอ้ มทงั้ สามารถนำข้อคน้ พบนนั้ ไปใช้หรอื บรู ณาการกับชวี ติ ประจำวันได้
การจัดการเรียนรู้ตามแนวทางสะเต็มมีลักษณะ 10 ประการ ได้แก่ (1) เช่ือมโยงเน้ือหาวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ เทคโนโลยี สโู่ ลกจริง (2) การสบื เสาะหาความรู้ (3) การเรียนรโู้ ดยใช้โครงงานเปน็ ฐาน (4) การสร้างสรรคช์ ิ้นงาน (5) การบูรณาการเทคโนโลยี (6) การมุ่งเน้นทักษะแห่งศตวรรษที่ 21 (7) การสร้างการยอมรับและการมีส่วนร่วมจากชุมชน (8) การสร้างการ สนับสนุนจากผูเ้ ช่ยี วชาญในทอ้ งถน่ิ (9) การเรยี นรู้อย่างไม่เปน็ ทางการ (10) การจดั การเรียนรตู้ ามอธั ยาศัย จุดประสงค์ของการจัดการเรียนรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา คือ ส่งเสริมให้ผู้เรียนรักและเห็นคุณค่าของการเรียน วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ และเห็นว่าวิชาเหล่านั้นเป็นเร่ืองใกล้ตัวท่ีสามารถ นำมาใช้ไดท้ ุกวนั STEM Education ได้นำจุดเด่นของธรรมชาติ ตลอดจนวิธีการจัดการเรียนรู้ ของแต่ละสาขาวิชามาผสมผสานกัน อย่างลงตัว เพ่ือให้ผู้เรียนนำความรู้ทุกศาสตร์ มาใช้ในการแก้ปัญหา การค้นคว้า และการพัฒนาส่ิงต่าง ๆ ใน สถานการณ์โลกปัจจุบัน ซึ่งอาศยั การจัดการเรยี นรทู้ ่ีผู้สอนผู้สอนหลายสาขาวิชาร่วมมือกัน เพราะในการทำงานจริง หรือในชีวิตประจำวันน้ันต้องใช้ความ รู้หลายด้านในการทำงานทั้งสิ้นไม่ได้แยกใช้ความรู้เป็นส่วน ๆ นอกจากนี้ STEM Education ยังเป็นการส่งเสริมการพัฒนา ทักษะสำคัญในโลกยุคโลกาภิวัตน์หรือทักษะที่จำเป็นสำหรับ ศตวรรษท่ี 21 อีกดว้ ย ทั้งน้ี STEM Education เปน็ การจัดการศกึ ษาที่มีแนวคดิ ดังนี้ 1.1 เป็นการบูรณาการข้ามสาระวิชา (Interdisciplinary Integration) นั่นคือเป็นการบูรณาการระหว่างศาสตร์ สาขาต่างๆ ได้แก่ วิทยาศาสตร์ (S) เทคโนโลยี (T) วิศวกรรมศาสตร์ (E) และ คณิตศาสตร์ (M) ทั้งนี้ ได้นำจุดเด่น ของธรรมชาตติ ลอดจนวธิ ีการสอนของแต่ละสาขาวชิ ามา ผสมผสานกันอยา่ งลงตัว กลา่ วคอื • วทิ ยาศาสตร์ (S) เน้นเกย่ี วกบั ความเข้าใจใน ธรรมชาติ โดยนักการศึกษา มักชี้แนะให้อาจารย์ ผู้สอนผู้สอนใช้ วิธีการสอนวิทยาศาสตร์ด้วยกระบวนการสืบเสาะ (Inquiry-based Science Teaching) กิจกรรมการสอนแบบแก้ปัญหา (Scientific Problem-based Activities) ซ่ึงเป็นกิจกรรมท่ี เหมาะกับ ผู้เรียนระดับประถมศึกษา แต่ไม่เหมาะกับผู้เรียน ระดบั มัธยมศึกษา หรือมหาวทิ ยาลัย เพราะทำให้ผู้เรยี นเบื่อหน่าย และไม่สนใจ แต่การสอนวิทยาศาสตร์ใน STEM Education จะทำให้นักเรียนสนใจ มคี วามกระตอื รอื ร้น รสู้ ึก ท้าทายและเกดิ ความม่นั ใจในการเรียน ส่งผลใหผ้ เู้ รียนสนใจทีจ่ ะเรียนในสาขาวทิ ยาศาสตร์ ในระดบั ชัน้ ทสี่ งู ข้ึนและประสบ ความสำเร็จในการเรยี น • เทคโนโลยี (T) เปน็ วิชาท่เี กย่ี วกบั กระบวนการ แกป้ ัญหา ปรบั ปรงุ พัฒนา
ส่ิงต่าง ๆ หรือกระบวนการต่าง ๆ เพื่อตอบสนองความต้องการของคนเรา โดยผ่านกระบวนการทำงานทาง เทคโนโลยี ที่เรียกว่า Engineering Design หรือ Design Process ซึ่งคล้ายกับกระบวนการสืบเสาะ ดังน้ัน เทคโนโลยจี ึงมไิ ดห้ มายถงึ คอมพิวเตอร์หรอื ICT ตามท่คี นส่วนใหญ่เข้าใจ • วศิ วกรรมศาสตร์ (E) เปน็ วิชาทีว่ ่าดว้ ยการคดิ สร้างสรรค์ พัฒนานวัตกรรมต่าง ๆ ให้กบั นิสติ ผ้เู รียนโดยใช้ ความรู้ ทางวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์และเทคโนโลยี ซึ่งคน ส่วนใหญ่มักเข้าใจว่าเป็นวิชาท่ีสามารถเรียนได้ แต่จากการ ศกึ ษาวจิ ยั พบว่าแมแ้ ต่เด็กอนบุ าลกส็ ามารถเรยี นได้ดีเชน่ กัน • คณิตศาสตร์ (M) เป็นวิชาที่มิได้หมายถึงการนับจำนวนเท่านั้น แต่เกี่ยวกับองค์ประกอบอื่นที่สำคัญ ประการแรก คือ กระบวนการคิดคณิตศาสตร์ (Mathematical Thinking) ซ่ึงได้แก่การเปรียบเทียบการจำแนก/จัดกลุ่ม การจัด แบบรูปและการบอกรูปร่างและคุณสมบัติ ประการที่สอง ภาษาคณิตศาสตร์ เด็กจะสามารถถ่ายทอดความคิด หรือ ความเข้าใจความคิดรวบยอด (Concept) ทางคณิตศาสตร์ได้ โดยใช้ภาษาคณิตศาสตร์ในการส่ือสาร เช่น มากกว่า น้อยกว่า เล็กกว่า ใหญ่กว่า ฯลฯ ประการต่อมาคือการส่งเสริมการคิด คณิตศาสตร์ ข้ันสูง (Higher-Level Math Thinking) จากกิจกรรมการเล่นของเด็กหรือการทำกิจกรรม ในชวี ิตประจำวัน 1.2 เป็นการบูรณาการท่ีสามารถจัดการเรียนรไู้ ด้ในทุกระดับ โดยใช้วิธีการเรียนแบบ Project-based Learning, Problem-based Learning, Design-based Learning ทำให้ ผู้เรยี นสามารถสรา้ งสรรค์ พฒั นาช้นิ งานไดด้ ี รูปแบบการจัดการเรยี นรู้แบบ STEM Education นอกจากจะเป็นการบูรณาการ วิชาท้ัง 4 สาขา ดังที่กล่าวข้างต้น แล้ว ยังเป็นการบูรณาการด้านบริบท (Context Integration) ท่ีเก่ียวข้องกับชีวิตประจำวันอีกด้วย ซ่ึงจะทำให้การ สอนน้ันมีความหมายต่อผู้เรียน ทำให้ผู้เรียนเห็นคุณค่าของการเรียนนั้น ๆ และสามารถนำไป ใช้ประโยชน์ใน ชีวิตประจำวันได้ ซ่ึงจะเพิ่มโอกาสการทำงาน การเพ่ิมมูลค่า และสามารถสร้างความแข็งแกร่งให้กับประเทศ ด้าน เศรษฐกจิ ได้ 1.3 เป็นการจัดการเรียนรู้ที่ ทำให้ผู้เรียนเกิดพัฒนาการด้านต่าง ๆ อย่างครบถ้วน และสอดคล้องกับแนว ทางการพัฒนาคนให้มี คุณภาพในศตวรรษที่ 21 เชน่ • ด้านปญั ญา ผ้เู รียนเข้าใจในเนือ้ หาวิชา • ดา้ นทักษะการคดิ ผูเ้ รยี นพัฒนาทกั ษะการคดิ โดยเฉพาะการคดิ ขัน้ สูง เช่น การคดิ วเิ คราะห์ คดิ สรา้ งสรรค์ ฯลฯ • ด้านคุณลักษณะ ผู้เรียนมีทักษะการทำงานกลุ่มทักษะการส่ือสารท่ีมีประสิทธิภาพ การเป็นผู้นำตลอดจนการน้อม รบั คำวพิ ากษ์วิจารณข์ องผอู้ น่ื
ใบความรูท้ ่ี 5 เรอ่ื ง หลกั สะเตม็ ศึกษาสำหรบั การประดษิ ฐ์จากวสั ดุใชแ้ ลว้ ทุกวันนี้ปัญหาเรื่องการจัดการขยะนับเป็นปัญหาระดับชาติ การจัดการเรียนการสอนตามแนวทางของสะเต็มศึกษา (STEM Education) ท่ไี ด้ยินกันอยา่ งแพร่หลายมากข้ึน เรื่อย ๆ หลายท่านคงกำลังครุ่นคิดว่า จะทำให้อย่างให้การเรียนรู้วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และ คณติ ศาสตร์ เชอ่ื มโยงสนับสนนุ ซึ่งกันและกัน และเช่อื มโยงการเรียนรู้ สกู่ ารแกป้ ัญหาจริงเรือ่ งขยะได้ การจัดการเรียนรตู้ ามแนวคิดสะเต็มศึกษาสำหรบั การจดั การกับวัสดใุ ช้แล้ว ทำได้หลากหลายแนวทาง บางอยา่ งเป็น การเปล่ียนแปลงง่าย ๆ ทกุ คนสามารถทำได้ด้วยตวั เอง สว่ นบางแนวทางต้องการ “แนวร่วม” สนบั สนนุ ท่กี วา้ งขวาง ข้ึน เช่น การทำงานร่วมกันระหว่างผู้สอนกับนักเรียน การทำงานร่วมกันทั้งโรงเรียน หรือแม้กระท่ังการดำเนินการ ร่วมกนั กบั ชมุ ชน หรอื สถาบนั การศึกษาท้องถ่นิ แนวทางการจัดกจิ กรรมการเรียนรสู้ ะเตม็ ศกึ ษาสำหรับการประดิษฐ์วสั ดุใช้แล้ว เป็นสว่ นหนง่ึ ของวธิ ีการหลากหลายทีจ่ ะจดั การกับวสั ดใุ ช้แล้ว ซ่ึงมีแนวทางดงั นี้ 1. เชือ่ มโยงเนอื้ หาวทิ ยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ เทคโนโลยี สโู่ ลกจริง หลายท่านน่าจะทำอยูแ่ ล้วอย่างสม่ำเสมอ เพราะในชีวิตประจำวันเรามีการใชว้ ัสดุต่างอยเู่ สมอตลอดจนมีการบริหาร จัดการวัสดุน้ันอย่างมีประสิทธิภาพ เพียงมองเห็นวา่ แนวคิดหลัก หรือกระบวนการท่ีเรียนรู้น้ัน สามารถเกิดขึ้นได้ใน ธรรมชาติ ใช้ประโยชน์ได้ในชีวิตจริง ก็เป็นก้าวแรกสู่การบูรณาการความรู้สู่การเรียนอย่างมีความหมาย เพราะ ปรากฏการณ์หรือประดิษฐ์กรรมใดๆ รอบตัวเรา ไม่ได้เป็นผลของความรู้จากศาสตร์หนึ่งศาสตร์ใดเพียงศาสตร์เดียว การประยุกต์ความรู้ง่าย ๆ เช่น การคำนวณพ้ืนท่ีของแกนม้วนกระดาษชำระ เช่ือมโยงสู่ความรคู้ วามสงสัยด้านวัสดุ ศาสตร์ เทคโนโลยีการผลิต และการใช้กระบวนการทางวิศวกรรมวิเคราะห์ปัญหาและสร้างสรรค์วิธีแก้ไขได้อย่าง หลากหลายจนนา่ แปลกใจ 2. การสบื เสาะหาความรู้ การเรียนรู้สะเต็มศึกษาสำหรับการประดิษฐ์วัสดุใช้แล้ว โดยให้ผู้เรียนได้ศึกษาประเด็นปัญหา หรือตั้งคำถามซ่ึงเป็น ปัญหาท่ีเกิดขึ้นกับตนเองหรือชุมชน เช่น ในชุมชนมีการใช้ขวดน้ำพลาสติกจำนวนมากจนเกิดปัญหาขยะ ผู้เรียนนำ ประเด็นปัญหา ไปสร้างคำอธิบายด้วยตนเอง โดยการรวบรวมประจักษ์พยานหลักฐานที่เก่ียวข้อง สื่อสารแนวคิด และเหตุผล เปรียบเทียบแนวคิดต่าง ๆ โดยพิจารณาความหนักแน่นของหลักฐาน ก่อนการตัดสินใจไปในทางใดทาง หนึ่งนับเป็นกระบวนการเรียนรสู้ ำคัญที่ไม่เพียงแต่สนับสนุนการเรียนรู้ในประเด็นที่ศึกษาเท่าน้ัน แต่ยังเป็นช่องทาง ให้มกี ารบูรณาการความรู้ในศาสตรอ์ ่ืน ๆ ทเ่ี กย่ี วข้องกบั คำถาม นับเป็นแนวทางการจัดการเรียนรทู้ ี่สนับสนุนจุดเน้น ของสะเตม็ ศึกษาสำหรบั การประดษิ ฐ์จากวัสดุใชแ้ ล้วได้เปน็ อยา่ งดี
3. การเรียนรโู้ ดยใช้โครงงานเป็นฐาน การทำโครงงานเป็นการสืบเสาะหาความรู้ในรูปแบบหน่ึง แต่ผู้เขียนได้แยกโครงงานออกมาเป็นหัวข้อเฉพาะ เนื่องจากเปน็ แนวทางทสี่ ามารถสง่ เสริมการบรู ณาการความรู้สกู่ ารแก้ปัญหาไดช้ ัดเจน การสืบเสาะหาความรู้บางคร้ัง ผู้สอนเป็นผู้กำหนดประเด็นปัญหา หรือให้ข้อมูลสำหรับศึกษาวิเคราะห์ หรือกำหนดวิธีการในการสำรวจตรวจสอบ ตามข้อจำกัดของเวลาเรียน วัสดุอุปกรณ์ หรือปัจจัยแวดล้อมต่าง ๆ แต่การทำโครงงานนั้นเป็นการเปิดโอกาสใ ห้ นักเรยี นเกิดประสบการณก์ ารเรยี นรสู้ ำคญั ในทุกขั้นตอนด้วยตนเอง ต้ังแต่การกำหนดปัญหาศกึ ษาความรทู้ เ่ี ก่ยี วข้อง ออกแบบวิธีการรวบรวมข้อมูล ดำเนินการ ลงข้อสรุป และส่ือสารส่ิงที่คน้ พบ (บางครั้งผู้สอนอาจกำหนดกรอบกว้าง ๆ เช่น ให้ทำโครงงานเก่ียวกับส่ิงประดิษฐ์จากวัสดุใช้แล้ว โครงงานเก่ียวกับการใช้คณิตศาสตร์ในวัสดุใช้แล้วของ ชุมชน เปน็ ต้น) โครงงานในรูปแบบสง่ิ ประดิษฐจ์ ะมีการบรู ณาการกระบวนการทางวศิ วกรรมได้อยา่ งโดดเด่น 4. การสรา้ งสรรคช์ ้ินงาน ประสบการณ์การทำช้ินงาน สร้างทักษะการคิด การออกแบบ การตัดสินใจ การแก้ปัญหาเฉพาะหน้า โดยเฉพาะ อย่างยิ่งชิ้นงานที่ผู้สอนเปิดโอกาสให้ผู้เรียนเลือกวัสดุใช้แล้วเองและคิดอย่างอิสระและสร้างสรรค์ การประดิษฐ์ ช้ินงานเหล่านีจ้ ากเศษวัสดุใชแ้ ลว้ ประยกุ ต์ใช้ความรู้วิทยาศาสตร์ คณติ ศาสตร์ อย่างไมร่ ู้ตัวบางครัง้ อาจจดั ใหผ้ ู้เรยี น สะทอ้ นความคิดว่าไดเ้ กิดประสบการณ์หรอื เรียนรู้อะไรบ้างจากงานที่มอบหมายให้ทำ เพราะเป้าหมายของการเรยี น รู้อยู่ท่ีกระบวนการทำงานด้วยเช่นกัน หากผู้เรียนมองเพียงเป้าหมายช้ินงานท่ีสำเร็จอย่างเดียวอาจไม่ตระหนักว่า ตนเองได้เรียนรบู้ ทเรยี นสำคัญมากมายระหว่างทางและมสี ่วนหรอื บทบาทในการช่วยรกั ษาสภาพแวดล้อมอีกด้วย 5. การบูรณาการเทคโนโลยี เพียงบูรณาการเทคโนโลยีที่เหมาะสมสู่กระบวนประดิษฐ์จากวัสดุใช้แล้ว ก็ถือวา่ ได้ก้าวเข้าใกล้เป้าหมายการจัดการ เรียนรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษาอีกก้าวหนึ่งแล้ว เทคโนโลยีที่สามารถใช้ประโยชน์ในปัจจุบันมีได้ตั้งแต่การสืบค้น ข้อมูลลักษณะต่าง ๆ การบันทึกและนำเสนอข้อมูลด้วยภาพนิ่ง วีดิทัศน์ และมัลติมีเดีย การใช้อุปกรณ์ sensor/data logger บันทึกข้อมูลในการสำรวจตรวจสอบ การใช้ซอฟต์แวร์จัดกระทำ วิเคราะห์ข้อมูล และ เทคโนโลยีอ่ืนๆ อีกมากมาย การใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีเหล่านี้ กระตุ้นให้ผู้เรียนสนใจการเรียนรู้ เปิดโอกาสให้ ประยุกต์ใช้ความรู้ แก้ปัญหา และทำงานร่วมกัน รวมท้ังสร้างทักษะสำคัญในการศึกษาต่อและประกอบอาชีพต่อไป ในอนาคตดว้ ย 6. การมุ่งเน้นทักษะแห่งศตวรรษท่ี 21 กิจกรรมการเรยี นรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษาพัฒนาพัฒนาทักษะแห่งศตวรรษท่ี 21 ได้เป็นอย่างดี ยกตัวอย่างทักษะ การเรียนรู้และสร้างนวัตกรรม (Learning and Innovation Skills) ตามกรอบแนวคิดของ Partnership for 21st Century Skills ท่ีครอบคลุม 4C คือ Critical Thinking (การคิดเชิงวิพากษ์) Communication (การส่ือสาร) Collaboration (การทำงานร่วมกัน) และ Creativity (การคิดสรา้ งสรรค์) จะเห็นไดว้ ่ากจิ กรรมการเรยี นรู้ในรูปแบบ
โครงงาน หรือการสรา้ งสรรค์ช้ินงานจากวัสดุใช้แล้วท่ีกล่าวถึงข้างตน้ นน้ั สามารถสรา้ งเสริมทกั ษะเหลา่ นี้ได้มากอยา่ ง ไรก็ตามในบริบทของสถานศึกษาท่ัวไป ผู้สอนอาจไม่สามารถให้ผู้เรียนเรียนรู้ด้วยการทำโครงงาน หรือการ สร้างสรรค์ช้ินงานเท่าน้ัน ดังนั้นในบทเรียนอ่นื ๆ ถ้าผู้สอนมุ่งเน้นทักษะแห่งศตวรรษที่ 21 ในทุกโอกาสท่ีเออื้ อำนวย เปิดโอกาสให้ผู้เรียนได้แสดงความคิดเห็น ทำงานร่วมกัน เรียนรู้การหาท่ีติ (ฝึกคิดเชิงวิพากษ์) หาที่ชมหรือเสนอ วธิ กี ารใหม่ 7. การสรา้ งการยอมรบั และการมสี ่วนร่วมจากชุมชน ผู้สอนหลายท่านอาจเคยมีประสบการณ์กับผู้ปกครองท่ีไม่เข้าใจแนวคิดการศึกษาท่ีพัฒนาผู้เรียนให้เป็นคนเต็มคน แต่มุ่งหวังให้สอนเพียงเนื้อหา อยากให้ผู้สอนสร้างเด็กที่สอบเรียนต่อได้ แต่อาจใช้ชีวิตไม่ได้ในสังคมจริงของการ เรียนรู้และการทำงาน เม่ือผู้สอนมอบหมายให้ผู้เรียนสืบค้น สร้างชิ้นงาน หรือทำโครงงานผู้ปกครองไม่ให้การ สนบั สนุน หรืออกี ด้านหนงึ่ ผปู้ กครองรบั หน้าที่ทำให้ทุกอยา่ ง อยา่ งไรกต็ ามหวังวา่ ผ้ปู กครองทุกคนจะไม่เป็นไปตามที่ กล่าวข้างต้น ผลงานจากความสามารถของเด็ก เป็นอาวุธสำคัญท่ีผู้สอนจะนำมาเผยแพร่จัดแสดงเพื่อชนะใจ ผู้ปกครองและชุมชนให้ให้การสนับสนนุ การจัดการเรยี นรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา ผู้สอนสามารถนำผูเ้ รียนไปศึกษา ในแหล่งเรียนรู้ของชุมชน สำรวจส่ิงแวดล้อมธรรมชาติในท้องถ่ิน ศึกษาและรายงานสภาพมลพิษหรือการใช้ ประโยชน์จากทรัพยากรในพ้ืนท่ีให้ชุมชนรับทราบ ตลอดจนศึกษาและแก้ปัญหาที่เก่ียวข้องกับผลิตภัณฑ์ในชุมชน กจิ กรรมการเรียนรู้เหล่าน้ี เกิดประโยชน์สำหรับนักเรียนเอง อาจเป็นประโยชน์สำหรับชุมชน และสามารถสร้างการ มีส่วนร่วม ความภาคภูมิใจ และท่ีสำคัญอยา่ งยิ่งคือความรู้สึกเป็นเจ้าของร่วมรับผิดชอบคณุ ภาพการจัดการศึกษาใน ท้องถิ่นตวั เองใหเ้ กิดข้ึนได้ 8. การสรา้ งการสนบั สนนุ จากผ้เู ช่ียวชาญในทอ้ งถน่ิ การให้ผู้เรียนได้ศึกษาปัญหาปลายเปิดตามความสนใจของตนเองในลักษณะโครงงาน ตลอดจนการเชื่อมโยงการ เรียนรู้สู่การใช้ประโยชน์ในบริบทจริงนั้น บางคร้ังนำไปสู่คำถามที่ซับซ้อนจนต้องอาศัยความรู้ความชำนาญเฉพาะ ทาง ผู้สอนไม่ควรกลัวจะยอมรับกบั ผู้เรียนวา่ ผู้สอนไม่รคู้ ำตอบ หรอื ผู้สอนช่วยไม่ได้ แต่ควรใช้เครือข่ายที่มเี ช่ือมโยง ให้ผู้เช่ียวชาญในท้องถิ่นมาช่วยสนับสนุนการเรียนรู้ของผู้เรียน เครือข่ายดังกล่าวอาจเป็นได้ท้ัง ศิษย์เก่า ผู้ปกครอง ปราชญ์ชาวบ้าน เจ้าหน้าที่รัฐ หรืออาจารย์ในสถาบันอุดมศึกษาในท้องถ่ิน ผู้สอนสามารถเชิญวิทยากรภายนอกมา บรรยายหรือสาธิตในบางหัวข้อ หรือใช้เทคโนโลยี เช่น การประชุมผ่านวิดีทัศน์ เอื้ออำนวยให้ผู้เช่ียวชาญสามารถ พูดคยุ ให้ความคิดเห็น หรอื วิพากษผ์ ลงานของผ้เู รียน เป็นต้น 9. การเรยี นร้อู ย่างไม่เป็นทางการ (informal learning) ทุกคนชอบความสนุกสนาน หากเราจำกัดความสนุกไม่ให้กล้ำกรายใกล้ห้องเรียน ความสุขคงอยู่ห่างไกลจากผู้สอน และจากผู้เรียนไปเรื่อย ๆ แต่จะบูรณาการความสนุกสู่การเรียนรู้วิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ และเทคโนโลยี ผ่าน กระบวนประดิษฐ์สิ่งของจากเศษวสั ดุใช้แล้วเป็นการแก้ปัญหาได้อย่างไร ต้องอาศัยความคดิ สร้างสรรค์ของผ้สู อนใน การออกแบบกจิ กรรมการเรยี นรู้ท่ีทา้ ทาย เพลิดเพลิน ใหก้ ารเรียนเหมือนเปน็ การเล่น แต่ในขณะเดียวกนั กต็ ้องสรา้ ง
ความรู้และความสามารถตามวัตถุประสงค์ของหลักสูตรด้วย การเรียนรู้อย่างไม่เป็นทางการท่ีได้รับความนิยม คือ การจัดกิจกรรมค่าย การเรียนรู้จากบทปฏิบัติการ หรือการประกวดแข่งขัน กิจกรรมเหล่านี้เป็นโอกาสดีท่ีจะสร้าง การมสี ่วนรว่ มจากชุมชน เช่น อาจเชิญผู้เช่ียวชาญในท้องถิ่นเป็นวิทยากรในค่าย เป็นกรรมการผู้ทรงคุณวฒุ ิ หรอื ให้ การสนบั สนุนของรางวลั 10. การเรียนรตู้ ามอธั ยาศัย (non-formal learning) เมื่อผู้สอนได้ดำเนินการ 9 ข้อข้างต้นแล้ว อาจมองออกนอกสถานศึกษา สร้างนิสัยการเรียนรู้ตลอดชีวิต ให้เป็น วัฒนธรรมของชุมชน ร่วมกันสร้างแหล่งเรียนรู้ด้านสะเต็มในท้องถ่ิน เช่น เข้าค่ายวิทยาศาสตร์ท่ีศูนย์วิทยาศาสตร์ เพ่ือการศึกษา หรอื ประยกุ ต์ความรูส้ ะเตม็ เพื่อสนบั สนนุ แหล่งเรยี นรวู้ ถิ ีชุมชน เช่น ส่งเสริมให้นกั เรียนใช้เทคโนโลยีท่ี เหมาะสมนำเสนอขอ้ มลู ภมู ิศาสตร์ ประวตั ิศาสตร์ และวัฒนธรรมในชุมชนสร้างหอเกยี รติยศสะเตม็ ของหมบู่ ้าน เพื่อ นำเสนอเร่ืองราวการใช้ความรู้สะเต็มในการพัฒนาอาชีพและพัฒนาคุณภาพชีวิต เช่น ผลงานด้านการเกษตร ด้าน สาธารณสขุ ด้านการพฒั นาผลิตภณั ฑ์ หรือดา้ นการประยกุ ต์ใช้เทคโนโลยี เปน็ ต้น การส่งเสริมการจัดการเรียนรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษาสำหรับการประดิษฐ์วัสดุใช้แล้ว เป็นความพยายามจาก หลากหลายภาคส่วนในการขับเคลื่อนการจัดการศึกษา ให้พร้อมสำหรับการดำรงชีวิต ด้วยความรู้ความเข้าใจใน ความงามและคุณค่าของธรรมชาติ ด้วยความสามารถในการสร้างสรรค์วิธีการแก้ปัญหาสิ่งแวดล้อมอย่างเป็นระบบ ด้วยกระบวนคดิ เชงิ วิศวกรรม และการใชศ้ ักยภาพของเทคโนโลยีส่อื สารและทำงานร่วมกับผู้อื่นอยา่ งสร้างสรรค์ การประดษิ ฐว์ สั ดใุ ชแ้ ลว้ 3.1 ส่งิ ประดิษฐจ์ ากวสั ดใุ ชแ้ ลว้ ประเภทอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์ สง่ิ ประดิษฐ์จากวัสดุใช้แล้วประเภทอิเล็กทรอนกิ ส์ เป็นการนำขยะที่เป็นเครอื่ งใช้อิเล็กทรอนกิ ส์ที่ทิ้งแล้ว เช่นเครื่อง คอมพิวเตอร์และวัสดุคอมพิวเตอร์เก่ามาดัดแปลงเป็นของใช้ ได้แก่ CD/DVD มาทำเป็นของใช้จุกจิกน่ารักสำหรับ วางตกแต่งเพ่ิมความสวยงามของสถานท่ีต่าง ๆ การนำแผน่ ซีดีมาประดิษฐ์เป็นนาฬิกา ท่ีรองแก้ว เคร่ืองประดับ ชั้น วางของจุกจิก และอื่น ๆ การนำแป้นพิมพ์คอมพิวเตอร์ (คีย์บอร์ด) เอาเฉพาะตัวอักษรมาเขียนสีตัวอักษรให้ชัดแล้ว นำมาติดรอ้ ยเรียงกันทำเป็นพวงกุญแจ การนำหลอดไฟนีออนกลมมาทำความสะอาดเอาไสห้ ลอดออกแลว้ นำมาเป็น แจกันปลูกต้นไม้ประดับภายในอาคาร โทรทัศน์เก่านำมาทำเป็นที่นอนสัตว์เลี้ยง หรือตู้ปลา เป็นต้น ซ่ึงจะเป็นการ ป้องกันขยะอิเล็กทรอนิกส์ ไม่ให้เกิดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม และลดความเส่ียงและผลกระทบจากปริมาณขยะ นอกจากน้แี ลว้ ยงั เป็นการสรา้ งงานสร้างรายได้ให้กับผู้ทคี่ ดิ ค้นประดษิ ฐ์สิ่งของต่าง ๆ ออกจำหนา่ ยอกี ด้วย ขอ้ ควรระวงั ในส่ิงประดิษฐ์จากวสั ดใุ ชแ้ ลว้ ประเภทอเิ ลก็ ทรอนิกส์ ขยะอิเล็กทรอนิกส์ ส่วนใหญ่มีสารอันตรายที่มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพ ได้แก่ สารตะกั่ว สารปรอท คลอรีน แคดเมียม โบรมีน ซึ่งจะทำให้เกิดอันตรายต่อร่างกาย ดังนั้น ก่อนการประดิษฐ์ควรศึกษาหาข้อมูลและ วิธีการทำทถ่ี กู ต้องเพอ่ื ป้องกนั อันตรายท่ีอาจเกดิ จากสารพิษ
3.2 ส่ิงประดิษฐ์จากวัสดุใช้แล้วประเภทเศษเหล็ก สิ่งประดิษฐ์จากวัสดุใช้แล้วประเภทเศษเหล็ก เป็นการนำเศษเหล็กช้ินเล็กช้ินน้อยมาปะติดปะต่อกันเกิดเป็นรูปร่าง ใหม่ อาจเป็นของใช้หรืองานศิลปะ งานประติมากรรม แล้วแต่ผู้ประดิษฐ์จะคิดค้นหรือสร้างสรรค์ นำเศษเหล็ก เหล่านั้นมาออกแบบ แล้วเชื่อมต่อกันเป็นรูปรา่ งตามทอี่ อกแบบไว้ หรือตามประโยชน์ท่ตี ้องการใช้สอย ตวั อย่างเช่น การนำท่อน้ำประปาที่เป็นท่อเหล็กมาทำเป็นขาตั้งของโคมไฟ การทำเศษเหล็กหลายรูปแบบมาเชื่อมต่อกันเป็น รปู ร่างงานประตมิ ากรรม เชน่ หนุ่ ยนต์ สัตว์ตา่ ง ๆ เปน็ ต้น นำเศษเหลก็ มาทำเป็นเฟอร์นิเจอรร์ ปู แบบตา่ ง ๆ 3.3 สง่ิ ประดิษฐ์จากวสั ดุใช้แล้วประเภทยางรถยนต์ ส่ิงประดิษฐ์จากวัสดุใช้แล้วประเภทยางรถยนต์ เป็นการนำยางรถยนต์เก่าโดยเฉพาะยางนอกนำมาดัดแปลงตกแต่ง เป็นข้าวของเครื่องใช้และงานศิลปะต่าง ๆ เช่น ที่นอนสัตว์เลี้ยง บ่อเลี้ยงปลา เฟอร์นิเจอร์ กระถางต้นไม้ รูปสัตว์ สำหรบั ตกแตง่ สวนหรือบ้านเรือน ถงั ขยะ และอีกมาก ซง่ึ จะทำให้ประหยัดคา่ ใช้จ่ายและยงั ชว่ ยใหผ้ ู้ที่คิดคน้ ประดิษฐ์ สามารถ มีรายไดจ้ ากการจำหนา่ ยผลิตภณั ฑจ์ ากยางรถยนตอ์ กี ด้วย 3.4 สงิ่ ประดษิ ฐจ์ ากวสั ดใุ ชแ้ ล้วประเภทอลมู เิ นยี ม สิ่งประดิษฐ์จากวัสดุใช้แล้วประเภทอลูมิเนียม เป็นการนำเอาขยะที่เป็นกระป๋องอลูมิเนียม หรือฝาเปิดกระป๋อง นำมาประดิษฐด์ ัดแปลงใช้ประโยชน์ และจำหน่ายเป็นรายได้ ได้แก่ นำมาประดิษฐ์เป็นโคมไฟ ทเ่ี กบ็ ของรูปแบบต่าง ๆ เคสโทรศพั ท์มือถอื กระเปา๋ กระถางปลูกตน้ ไม้ เปน็ ต้น 3.5 สิ่งประดษิ ฐจ์ ากวัสดุใชแ้ ล้วประเภทขวดนำ้ พลาสตกิ สง่ิ ประดิษฐ์จากวัสดใุ ชแ้ ล้วประเภทขวดน้ำพลาสติก ขวดนำ้ พลาสติกมีหลายประเภทเช่นขวดน้ำด่ืมแบบอ่อนใส และ แบบขาวขุ่น ขวดบรรจุภัณฑ์พลาสติกแข็ง สามารถนำกลับมาสร้างสรรรค์เป็นงานประดิษฐ์ท่ีใช้ประโยชน์ได้จริงอีก คร้ัง และสามารถสร้างงาน สร้างอาชีพให้แก่ผู้คิดค้นประดิษฐ์ได้อีกทางหน่ึงด้วย ตัวอย่าง เช่น การนำมาประดิษฐ์ เปน็ กระถางตน้ ไม้ โคมไฟ มา่ นบงั ตา โรงเรอื นเพาะปลกู โต๊ะ เกา้ อ้ี ชน้ั เกบ็ ของ และอ่ืน ๆ อีกมาก 3.6 สิ่งประดษิ ฐ์จากวัสดใุ ชแ้ ลว้ ประเภทเศษผ้า ส่ิงประดิษฐ์จากวัสดุใช้แล้วประเภทเศษผ้า เป็นการนำเศษผ้าท่ีเหลือจากการตัดเย็บเส้ือผ้า หรือเส้อื ผ้าเก่าที่ไม่ใช้มา ดดั แปลงเปน็ ของใช้ต่าง ๆ เชน่ พรมเชด็ เทา้ ผ้ารองครก ผา้ หม่ ตกุ๊ ตา ของทร่ี ะลึก เบาะรองน่งั เปน็ ตน้ 3.7 ส่ิงประดษิ ฐ์จากวสั ดุใช้แลว้ ประเภทเศษไม้ สิ่งประดิษฐ์จากวัสดุใช้แล้วประเภทเศษไม้ เป็นการนำเอาเศษไม้ที่เหลือใช้จากงานก่อสร้าง หรือจากลังไม้เก่า หรือ จากจุกเครื่อมด่ืม มาประดิษฐ์ด้วยความคิดสร้างสรรค์ประดิษฐเ์ ป็นของใชใ้ หม่ ๆ เช่น โต๊ะเก้าอ้ีจากเศษไม้เก่า กรอบ รูปหรอื กรอบกระจก ช้นั วางของ ตกุ๊ ตา เป็นตน้
3.8 สิง่ ประดษิ ฐ์จากวัสดุใชแ้ ลว้ ประเภทกระดาษ ส่ิงประดษิ ฐจ์ ากวัสดใุ ช้แล้วประเภทกระดาษ เปน็ การนำกระดาษประเภท ต่าง ๆ เชน่ กระดาษเอกสาร การดาษหนังสือพิมพ์ กระดาษนิตยสาร กระดาษรังไข่ กระดาษกลอ่ งบรรจุภัณฑ์ นำมา ประดษิ ฐ์ดัดแปลงเปน็ ของใช้ใหมเ่ พมิ่ มลู ค่า เป็นของใช้ใหมใ่ นครวั เรอื น ลดรายจา่ ยและยงั เปน็ สนิ คา้ สรา้ งรายไดส้ ร้างอาชพี ได้ เชน่ ทำเปเปอรม์ าเชร่ ์ ทำดอกไม้ สารเปน็ ตะกรา้ โคมไฟ กรอบรปู โตะ๊ เกา้ อ้ี และเครื่องประดับ เปน็ ตน้ 3.9 สง่ิ ประดษิ ฐ์จากวัสดุใช้แล้วประเภทถงุ พลาสติก สง่ิ ประดิษฐ์จากวัสดใุ ช้แล้วประเภทถุงพลาสตกิ เป็นการนำถุงพลาสติกท่ีใช้บรรจุส่ิงของจากห้างรา้ นต่างหรือร้านค้า ต่าง ๆ มาทำความสะอาดให้แห้ง หรือที่ชาวบ้านเรียกกันว่าถุงกอบแก็บ หรือก๊อบแก๊บ นำมาตัดแล้วมัดต่อกันยาว เป็นเส้นเชือก แล้วนำมาถักเป็นสิ่งของเคร่ืองใช้ ได้แก่ ที่นอนฟูก กระเป๋า ที่รองจาน ท่ีรองแก้ว ไม้แขวนเส้ือ ถุงเท้า ทใ่ี ช่ของจกุ จกิ ตามแตค่ วามคิดสรา้ งสรรค์ของผปู้ ระดิษฐ์ 3.10 ส่ิงประดิษฐจ์ ากวสั ดใุ ช้แล้วประเภทขวดแกว้ การประดิษฐ์ขวดแก้ว เป็นการนำขวดแก้วเคร่ืองด่ืม หรือเครื่องปรุงต่าง ๆ นำกลับมาใช้ใหม่โดยอาจจะประดิษฐ์ เปล่ียนรูปรา่ ง หรืออาจคงรูปร่างเดิมไว้แต่นำไปใช้ประโยชน์แบบใหม่ เช่น การนำประดษิ ฐ์เป็นงานศิลปะต่าง ๆ การ นำมาทำเป็นโคมไฟ การนำไปทำเป็นกำแพงรั้วสวนหรือรั้วบ้าน การนำไปประกอบตกแต่งฝาผนังบ้านเพื่อเพิ่มแสง สวา่ งแทนบลอ็ กแก้วในการก่อสรา้ งบ้านเรอื น และอ่ืน ๆ อีกมาก จากตัวอย่างข้างต้น ยังมีขยะอีกหลายประเภทท่ีสามารถนำมาประดิษฐ์ได้ เช่น โฟมจากห่อบรรจุภัณฑ์ หรือโฟม บรรจอุ าหาร เปน็ ตน้ ซงึ่ สามารถศึกษาเพิ่มเตมิ ได้จากหนงั สือ ท่ีมีจำหน่ายตามร้านขายหนังสือและจากเว็บไซต์ต่าง ๆ จะเห็นได้ว่าการคัดแยกขยะมีประโยชน์และความจำเป็น อย่างมากในการลดปริมาณขยะ นอกจากจะขายเป็นเศษขยะได้แล้ว ยังนำมาดัดแปลงตกแต่ง เป็นข้าวของเคร่ืองใช้ หรือสนิ ค้าใหม่ ลดรายจา่ ย เพมิ่ รายไดใ้ หก้ บั ครอบครวั และหากรวมกลมุ่ กนั ทำก็จะเพิ่มรายไดใ้ หก้ ับชมุ ชนดว้ ย
ใบงานที่ 1 วชิ าวัสดุศาสตร์ เร่ือง การคดั แยกและรีไซเคลิ ขยะ 1.ยกตัวอยางการคัดแยกขยะเพ่ือเพ่ิมมูลค่า และวธิ ีการรวบรวมขยะตามประเภท 1.1 ขยะประเภทโลหะ .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 1.2 ขยะประเภทพอลเิ มอร์ .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 1.3 ขยะประเภทเซรามกิ ส์ .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. ..................................................................................................................................................................
ใบงานที่ 2 วิชาวสั ดศุ าสตร์ เร่ือง ทศิ ทางการพฒั นาวัสดุในอนาคต คําชี้แจง ให้ผูเ้ รียนศกึ ษาคน้ คว้าเพ่ิมเตมิ จากส่อื และแหล่งเรยี นร้ตู ่าง ๆ ตามทีแ่ นะนําไว้ ทา้ ยหนว่ ยในชุดวชิ า แล้วทาํ กิจกรรมตอไปนี้ กิจกรรมที่ 1. จงอธิบายถงึ แนวโนม้ การใช้วสั ดใุ นอนาคต ของวัสดุประเภทต่าง ๆ ต่อไปน้ี 1.1 วสั ดุประเภทโลหะ .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 1.2 วัสดุประเภทพอลิเมอร์ .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 1.3 วสั ดุประเภทเซรามกิ ส์ .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. ..................................................................................................................................................................
กจิ กรรมท่ี 2. จงบอกทศิ ทางการพัฒนาวัสดุในอนาคต มาพอเข้าใจ .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. ..................................................................................................................................................................
ใบงานท่ี 3 วิชาวสั ดุศาสตร์ เรอ่ื ง สิง่ ประดิษฐ์จากวสั ดุตามหลกั สะเตม็ ศกึ ษา คําชีแ้ จง ให้ผู้เรยี นศึกษาค้นคว้าเพิ่มเตมิ จากอินเทอร์เนต็ ในเรื่องตา่ ง ๆ ตามทีแ่ นะนาํ ไว้ ทา้ ยหนว่ ยการเรียนรใู้ นชุดวิชา แล้วทํากจิ กรรมต่อไปนี้ เรื่อง ขยะแปรงรา่ งสรา้ งรายได้ หมู่บ้านของผู้เรียนมีเศษวัสดุเหลือใช้หรือวัสดุใช้แล้ว จําพวกขวดน้ำ เศษโลหะจํานวนมาก แต่ไม่มีร้านรับซื้อของเก่า ทําให้ชาวบ้านต้องนําเศษวัสดุเหลือใช้ไปทิ้งไว้ท้ายหมู่บ้านจากข้อมูลดังกล่าวหากผู้เรียนต้องการเข้าไปช่วยเหลือ หมบู่ ้าน และตอ้ งการมีรายได้จากการประดิษฐว์ ัสดตุ ามหลกั การสะเต็ม ผูเ้ รยี นจะทาํ อย่างไร กิจกรรมท่ี 1 คัดแยกเศษวัสดุท่ีพบโดยเลือกเศษวัสดุแล้วนํามาประดิษฐ์เป็นของใช้หรือของตกแต่ง จํานวน 1 ช้ิน พร้อมอธิบาย ตามหวั ขอ้ ทีก่ าํ หนดให้ 1.1 ช่อื ส่งิ ประดษิ ฐ์ ....................................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................................... 1.2 รปู ภาพส่ิงประดิษฐ์ นำภาพส่งิ ประดษิ ฐต์ ดิ ในกรอบน้ี
1.3 วสั ดุอปุ กรณท์ ใี่ ช้ .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. ..................................................................................................................................................................
แบบทดสอบย่อย วชิ าวัสดุศาสตร์ เรอื่ ง การคัดแยกและรไี ซเคลิ ขยะ คำสัง่ จงเลอื กคำตอบท่ถี กู ท่ีสุดเพียงข้อเดยี ว 1. ขอ้ ใด ไมใ่ ช่ ขยะมูลฝอย ก. เศษอาหาร กระป๋องน้ำอัดลม ข. ถงุ พลาสตกิ เศษกระดาษ ค. มูลสตั ว์ ซากสัตว์ ง. ผกั ผลไม้ 2. ข้อใด เป็นขยะอันตราย ก. เศษอาหาร เศษกระดาษ ข. ถ่านไฟฉาย แบตเตอร่ี ค. ผา้ พนั แผล เศษใบไม้ ง. พลาสตกิ ผลไม้เน่า 3. ปจั จบุ ันแหล่งกำเนดิ มูลฝอยในชมุ ชนมาจากแหล่งใดมากท่ีสดุ ก. ทีอ่ ยูอ่ าศัย ข. แหลง่ ท่องเท่ียว ค. รา้ นค้าในชมุ ชน ง. ตลาดสด 4.ขอ้ ใดเป็นผลกระทบของขยะมูลฝอยต่อสภาพแวดล้อม ก. มลพษิ ทางดิน นำ้ และอากาศ ข. ก่อให้เกิดโรคระบาด ค. เสียค่าใช้จ่ายในการกำจดั ง. แหลง่ อาศยั ของสัตวม์ ีพิษ
5.ขอ้ ใดเปน็ ตน้ เหตทุ ำให้เกิดปัญหาขยะมลู ฝอย ก. มนษุ ย์ ข. สตั ว์ ค. จุลินทรยี ์ ง. ถูกทุกข้อ 6. โดยปกตขิ ยะมูลฝอยที่พบตามสถานท่ตี ่าง ๆ เกดิ จากประชากรในปรมิ าณเท่าใดต่อคนตอ่ วัน ก. 0.1-0.5 กิโลกรมั ข. 0.9-1.0 กโิ ลกรัม ค. 1.9-2.0 กิโลกรัม ง. 2.9-3.0 กิโลกรมั 7. ขอ้ ใดเปน็ การคัดแยกขยะมาใช้ประโยชนใ์ หม่ ก. Reduce ข. Reuse ค. Recycle ง. Reject 8. ถงั รองรับขยะขอ้ ใดใช้รองรบั ขยะทยี่ ่อยสลายได้ ก. ถงั สเี ขยี ว ข. ถงั สีเหลอื ง ค. ถังสฟี ้า ง. ถังสแี ดง 9. ข้อใด ไม่ใช่ การนำขยะมาใชป้ ระโยชน์ ก. การนำแกนกระดาษชำระ ใช้เก็บถงุ เทา้ เนกไท หรือชุดช้นั ในใหเ้ ปน็ ระเบยี บ ข. การนำขวดซุปไก่สกดั ใสเ่ ครอื่ งเทศ เครอื่ งปรงุ ค. การนำขวดยาคูลทม์ าทำเก้าอนี้ ัง่ ง. การนำผักมาปรุงอาหาร 10. ขอ้ ใดไม่ใช่กิจกรรมที่ส่งเสรมิ การคัดแยกขยะ ก. ขยะแลกไข่ ข. การดำน้ำเก็บขยะ ค. ธนาคารขยะ ง. ศูนยข์ ยะรไี ซเคลิ เฉลยแบบทดสอบย่อย วชิ า วสั ดุศาสตร์ เรอ่ื งการคัดแยกและการรไี ซเคิลวสั ดุ ม.ปลาย 1. ง 2.ข 3.ง 4.ก 5.ก 6.ข 7.ค 8.ก 9.ง 10.ข
แผนการจัดกจิ กรรม
มการเรยี นรู้คร้งั ท่ี 19
แผนการจดั การเรียนการสอน แบบพบกลุ่ม ระดบั มธั กศน.ตำบลบ้านโป่ง 1 อำเ คร้งั ที่ วนั /เดือน/ปี หวั เรื่อง/ตัวชว้ี ัด เน้ือหาสาระการเรยี นรู้ 1. อธิบายเทคโนโลยกี าร 1. เทคโนโลยกี ารกาํ จดั ข กาํ จัดเศษวัสดเุ หลือทง้ิ ด วัสดุ วยการเผาได 2. เทคโนโลยีการ 1. กําจัดเศษวัสดุเหลือทิ้งดวย เศ 2. นําความรเู รอ่ื ง การเผา เทคโนโลยีการกาํ จดั เศษ 3. การผลิตพลังงานจากเศษวสั ดุเหลอื ทงิ้ 1. วัสดุเหลอื ทิง้ ดวยการเผา ต ไปใชได 1. 3. อธิบายการผลติ ท พลงั งานจากเศษวสั ดเุ หลอื พ ท้ิงได - 4. นาํ ความรูเร่ืองการผลติ ข พลงั งานจากเศษวัสดุเหลอื ทง้ิ ไปใชได 2. เป ก ด เห
ธยมศึกษาตอนปลาย ภาคเรียนที่ 1 ปกี ารศกึ ษา 2564 เภอบา้ นโปง่ จังหวัดราชบรุ ี การจดั กระบวนการเรยี นรู้ ส่อื /แหลง่ เรยี นรู้ การวดั และ ประเมนิ ผล ขน้ั ท่ี 1 การนำเขา้ สบู่ ทเรียน - CD, DVD ที่ - แบบสังเกต เกี่ยวของ .1 ครูทกั ทายกล่าวนำ และอธิบายเก่ยี วกบั เทคโนโลยีการกําจดั - ใบงาน ศษวสั ดเุ หลอื ทงิ้ ดวยการเผา - ใบความรู้ - แบบทดสอบ .2 ครูเปดิ โอกาสให้ผู้เรียนซกั ถาม ข้อสงสัย กอ่ นเข้าสู่ข้นั ตอน - แบบทดสอบ ต่อไป - แบบสงั เกต .4 การปฏบิ ตั ติ ัวในการเรียนใหป้ ระสบความสำเรจ็ ผเู้ รียนต้องใช้ ทักษะทีจ่ ำเป็นตามทไี่ ดก้ ล่าวถึงในข้ันกำหนดสภาพปญั หา (การ - ใบงาน พูด การฟัง จดบนั ทึกแสวงหาความรู้ดว้ ยตนเอง) - วชิ า วัสดศุ าสตร เขา้ ร่วมกิจกรรมและแสวงหาขอ้ มลู ตามทไ่ี ดร้ บั มอบหมาย 3 ขน้ั ที่ 2 การจดั กระบวนการเรยี นรู้ รหัสวิชา พว 32024 .1 ครกู ำหนดกรอบเน้ือหาเก่ยี วกบั การการเผาเศษวสั ดเุ หลอื ทง้ิ ปนการจัดการเศษวสั ดเุ หลือทงิ้ เปนวิธีท่ไี ดรับความนยิ มสามารถ - หนงั สือเรยี น กาํ จดั ของเสียท่มี าจากการรกั ษาพยาบาลและของเสยี ทีม่ พี ิษได อเิ ล็กทรอนิกส ดีกวาการกําจดั เศษวสั ดเุ หลอื ทง้ิ โดยวิธฝี งกลบและอาจนําสวนท่ี หลอื น้ไี ปใชประโยชนได กลมุ สาระการ เรยี นรู วิทยาศาสตร์
แผนการจัดการเรยี นการสอน แบบพบกลุ่ม ระดับมธั กศน.ตำบลบ้านโปง่ 1 อำเ ครั้งท่ี วัน/เดือน/ปี หัวเรื่อง/ตวั ชี้วดั เนอ้ื หาสาระการเรยี นรู้ 2. ต ห พ 2. ก เป 2. 2. ข 3. ค 3.
ธยมศกึ ษาตอนปลาย ภาคเรยี นที่ 1 ปีการศกึ ษา 2564 เภอบ้านโป่ง จังหวัดราชบุรี การจดั กระบวนการเรยี นรู้ สอื่ /แหล่งเรียนรู้ การวัดและ ประเมินผล .2 ครจู ดั กิจกรรมแบง่ กลุ่ม เพอื่ มอบหมายให้ พจิ ารณาเนอ้ื หา ตามใบงาน กลมุ่ ละ 1 เน้อื หา ดงั น้ี เนอ้ื หาท่ี 1 ความจาํ เปนทีจ่ ะตองแสวงหาแหลงพลงั งาน หมุนเวยี นทดแทนพลงั งานเชือ้ เพลิง เนื้อหาที่ 2 ทางเลอื กดานการผลติ พลงั งาน เนอ้ื หาที่ 3 เศษวัสดุเหลือท้ิงนํามาใชเพ่ื อผลติ พลังงาน .3 ผ้เู รยี น/ครู บันทกึ ข้อตกลงโดยจดั ทำและบนั ทึกร่องรอย การศึกษาด้วยตนเองตามแบบบันทึกทค่ี รูมอบให้ในใบงาน และทำ ป็นเอกสารตามแบบทกี่ ำหนด .4 ครแู ละผเู้ รียนสรปุ เนอ้ื หารว่ มกนั .5 ครมู อบหมายภารกจิ ตามใบงาน และนัดหมาย ข้ันที่ 3 การสรุปผล .1 สงั เกตการเข้าร่วมกิจกรรมในแตล่ ะขนั้ ตอนและจดบันทึก ความกา้ วหนา้ ของผ้เู รียนในแตล่ ะทักษะเป็นรายบุคคล .2 ครปู ระเมนิ ผลจากการสังเกตพฤตกิ รรมและแบบฝกึ หัด
ใบความรูท้ ่ี 1 เร่อื ง เทคโนโลยกี ารกำจัดวสั ดุ เรอ่ื งที่ 1 เทคโนโลยกี ารกำจัดเศษวสั ดเุ หลอื ท้งิ ด้วยการเผา 1. เทคโนโลยเี ตาเผาท่ีใชก้ ันอยูป่ ัจจุบัน เทคโนโลยีเตาเผา หรือ Incineration คือ การเผาไหม้มูลฝอยกับอากาศเพ่ือเกิดปฏิกิริยาการเผาไหม้ ทใี่ ห้ความร้อน และอุณหภูมิเพ่ือทำลายมวลและปริมาตรของมูลฝอย การเผาไหม้เกิดข้ึนในเตาเผาที่ได้มีการ ออกแบบเป็นพิเศษ เพ่ือให้เข้ากับลักษณะสมบัติของขยะ มูลฝอย คือ อัตราความช้ืนสูง และมีค ่าความร้อนท่ีแปร ผันได้ การเผาไหม้ จะต้องมีการควบคุมที่ดีเพื่อจะป้องกันไม ่ให้เกิดมลพิษและการรบกวนต่อสภาพแวดล อ้ ม เช่น ก๊าซพิษ เขม ่า กลิ่น เปน็ ต้น กา๊ ซซึ่งเกดิ จากการเผาไหม้จะไดร้ ับการกำจัดเขม า่ และอนภุ าคตามที่กฎหมาย ควบคุม ก่อนที่ ปล่อยออกสู่บรรยากาศ ขี้เถ้าซ่ึงเหลือจากการเผาไหม้ ซ่ึงมีปริมาตรประมาณร้อยละ 10 และ น้ำหนักประมาณรอ้ ย ละ 25 ถึง 30 ของขยะท่ีสง่ เข้าเตาเผา สามารถน้ำไปฝังกลบหรอื ใชเ้ ปน็ วสั ดุ ปูพ้ืนสำหรบั การสร้างถนน ส่วนขี้เถ ้า ท่ีมีส่วนประกอบของโลหะ อาจถูกนำกลับมาใช้ใหม่ได้ นอกจากนั้นในบางพื้นที่ที่มี ปริมาณขยะมูลฝอยอยู่มาก สามารถท่ีจะน้ำพลังงานความร้อนท่ีได้จากการเผาไหม้มาใชใ้ นการผลิตไอนำ้ หรือ ทำนำ้ ร้อน หรอื ผลิตกระแสไฟฟ ้า ได้ หวั ใจของโรงเผามลู ฝอยคือระบบกานเผาไหม้ซง่ึ สามารถแบง่ ออกเปน็ 2 ประเภท คอื 1. ระบบการเผาไหมม้ วล (Mass Burn System) ซ่งึ หมายถึง การเผาทำลายมูลฝอยในสภาพท่ีรับเข้ามาโดย ไม่ต้องมี กระบวนการจัดการเบ้ืองต้นกอ่ น 2. ระบบที่มีการจัดการเบ้ืองต้น (Burning of Preheated and Homogenized Waste) หมายถึง ระบบ การเผาไหมม้ วลเปน็ การเผาไหม้มลู ฝอยทีม่ อี งค์ประกอบทีห่ ลากหลายโดยไมต่ ้องมีการจดั การเบ้ืองตน้ กอ่ น จากการศึกษารวบรวมข้อมูลเก่ียวกับเทคโนโลยีเตาเผามูลฝอยระบบการเผาไหม้มวลท่ีมีอยู่ใน ปัจจุบัน พบว่า เตาเผาระบบการเผาไหม้มวลท่ีนิยมใช้กันอยู่ในปัจจุบันสามารถจำแนกออกเป็น 2 ประเภท หลัก ๆ คือ เตาเผาแบบตะกรับเคลื่อนที่ (Moving Grate) ซ่ึงเป็นเทคโนโลยีท่ีใช้กันแพร่หลายและได้รับการ ทดสอบแล้ว มี สมรรถนะทางเทคนิคท่ียอมรบั ได้และสามารถรองรับการเผาทำลายขยะมูลฝอยที่มอี งค์ประกอบ และค่าความร้อนที่ หลากหลาย และเตาเผาแบบหมุน (Rotary Kiln) ซง่ึ เปน็ ระบบทีไ่ ดร้ ับความนิยมรองลงมา ระบบท่มี ีการจดั การมูลฝอยเบ้ืองตน้ ก่อนทำการเผาต้องมีระบบเพื่อการลดขนาด การบดตัด และการ คัด แยก หรอื ในบางครั้งอาจมีระบบการผลิตเชื้อเพลงิ จากมูลฝอย (Refuse-Derived Fuel : RDF) ซง่ึ ทำให้มี ความ ย่งุ ยากในการปฏิบตั งิ านมากขึ้น ดังนั้นระบบดังกล่าวจึงมกี ารใชง้ านอยูใ่ นวงจำกดั ระบบทม่ี ีการจัดการมูลฝอยเบอื้ งตน้ ก ่อนทำการเผาในทางทฤษฎีอาจจดั ให้เตาเผาแบบ
ฟลอู ิดไดซเ์ บด (Fluidized Bed) จัดอยู่ในพวกเดียวกนั ด้วย อยา่ งไรกต็ าม เทคโนโลยฟี ลอู ดิ ไดซเ์ บดจัดว ่าเทคโนโลยี ทใี่ หมอ่ ยู่ และมีการใชง้ านเพ่ือการเผาทำลายขยะมูลฝอยในวงจำกัด โดยทวั่ ไป ใชใ้ นการกำจดั เศษวัสดุอุตสาหกรรม อุตสาหกรรม (มตี ัวอย่างการใช้งานในประเทศญี่ปุน่ ) นอกจากนมี้ ีเทคโนโลยีไพโรไลซิส-ก๊าซซฟิ เิ คชัน่ อีกด้วย โดย รายละเอียดของเตาเผาแต่ละเทคโนโลยี ทั้งทาง ดา้ นเทคนิควิศวกรรม การจัดการสงิ่ แวดล้อม การบรหิ ารจัดการ โรงแรม รายละเอยี ดคา่ ใช้จ่าย ในการดำเนนิ งานและการบำรุงรักษา จะได้กล่าวถึงต่อไป 1.1 ประเภทของเทคโนโลยแี ละหลกั การทำงานของเทคโนโลยี เตาเผามูลฝอยแบบการเผาไหม้มวลเป็นระบบท่ีใช้กันอย่างแพร่หลาย ซึ่งประกอบด้วยตะกรับท่ีสามารถเคลื่อนท่ีได้ และมี การเผาไหมบ้ นตะกรับนี้ โดยขยะเผา ไหม้ ตะกรับจะเคล่ือนท่แี ละลำเลียงมลู ฝอยจากจุดเรม่ิ ต้นถงึ จดุ สดุ ท้าย ภาพท่ี 6.1 เตาเผาแบบตะกรับเคล่ือนที่ ทีม่ า : http://bangkokgreencity.bangkok.go.th
ภาพที่ 6.2 ภาพถ่ายแสดงใหเ้ หน็ ตะกรับท่ีอยูด่ า้ นในของเตาเผามูลฝอย ทม่ี า : http://bangkokgreencity.bangkok.go.th ก้ามปูของเครนเหนือเตา จะทำหน้าท่ีจับมูลฝอยเพื่อป้อนลงไปในช่องป้อนก่อนท่ีจะหล่นเข้าไป ในห้องเผาไหม้ของ เตาเผาด้วยแรงโน้มถ่วง เมื่อมูลฝอยตกลงไปวางบนตะกรับ ความร้อนในเตาเผาจะทำให้มูล ฝอยแห้งก่อนท่ีจะเกิด การเผาไหม้ด้วยอุณหภูมิสูงกบั อากาศท่ใี ช้ในการเผาไหม้ ขี้เถ า้ (รวมท้งั ส ว่ นประกอบของ มูลฝอยส่วนที่ไม่สามารถ เผาไหม้ได้ ) จะหลดุ ออกจากตะกรบั ในลกั ษณะของเถา้ ลอย ลงสูห่ ลมุ ถ ่ายข้ีเถ ้า ตะกรับจะทำหน้าท่ีเป็นเสมอื นพ้นื ผิวด้านล่างของเตา การเคล่ือนท่ีของตะกรับหากได้รับการ ออกแบบ อย่างถูกต้อง จะทำให้มูลฝอยมีการขนย้ายและผสมผสานกันอย่างมีประสิทธิภาพและทำให้อากาศที่ใช้ในการ เผาไหม้สามารถ แทรกซึมไปถั่วถึงพ้ืนผิวของมูลฝอย ตะกรับอาจถูกจัดแบ่งให้เป็นท่ียอ่ ยเฉพาะ ซ่ึงทำให้สามารถ ปรับปริมาณอากาศ เพื่อใช้ในการเผาไหม้ไดอ้ ยา่ งอิสระและทำให้สามารถเผาไหม้ไดแ้ ม้มลู ฝอยที่มีค ่าความร้อนต่ำ
ภาพท่ี 6.3 ส่วนประกอบของตะกรบั ทีช่ ว่ ยใหม้ ูลฝอยเกดิ การเคลื่อนที่ ทีม่ า : http://bangkokgreencity.bangkok.go.th อากาศที่ใช้ในการเผาไหม้แบ่งออกเป็นอากาศปฐมภูมิ (Primary Air) ซ่ึงเป่าด้านล่างของผิวตะกรับ โดยทำหน้าท่ี ช่วยใหเ้ กิดการเผาไหม้ในภาคของแข ็งและระบายความรอ้ นให้กบั ตะกรับ อากาศทุติยภูมิ (Secondary Air) จะจ่าย เข้าบริเวณด้านบนของห้องเผาไหม้และทำหน้าท่ีเผาไหม้ก ๊าซท่ีระเหยข้ึนมาจากมูล ฝอยท่ีวางบนตะกรับเพ่ือให้เกิด การเผาไหม้ท่ีสมบูรณ์ ตะกรับที่ใช้กับระบบเตาเผามูลฝอยมีหลายแบบเช่นกัน เคลื่อนไปด้านหน้า (Forward Movement), เคล่ือนไปด้านหลัง (Backward Movement), เคลื่อนที่แยกตัว (Double Movement Rocking) และ ลกู กล้ิง (Roller) เปน็ ตน้
เตาเผาแบบหมุน (Rotary Kiln) ระบบเตาเผาแบบหมนุ เป็นการเผาไหม้ มวลของมลู ฝอยโดยใชห้ อ้ งเผาไหมท้ รงกระบอกซ่ึงสามารถ หมุนไดร้ อบแกน มูลฝอยจะเคล่ือนตัวไปตามผนังของเตาเผาทรงกระบอกตามการหมนุ ของเตาเผาซึ่งทำมมุ เอยี งกบั แนวระดบั รปู ท่ี 6.5 ระบบเตาเผาแบบหมนุ ทมี่ า : http://bangkokgreencity.bangkok.go.th เตาเผาแบบหมุนส่วนใหญ่จะเป็นแบบผนังอิฐทนไฟ แต่ก็มีบ้างที่เป็นผนังถ้ำทรงกระบอกอาจมีขนาด เส้นผ่าน ศนู ยก์ ลางต้งั แต่ 1 ถึง 5 เมตร และยาวตง้ั แต่ 8 ถึง 20 เมตร ความสามารถในการเผาทำลายมูลฝอย มีตง้ั แต่ 2.4 ตัน ต่อวัน (0.1 ตันต่อช่ัวโมง) จนถึงประมาณ 480 ตันต่อช่ัวโมง (20 ตันต่อชั่วโมง) อัตราส่วนอากาศส่วนเกินท่ีจะใช้มี ปริมาณที่มากกว่าแบบที่ใช้กับเตาเผาแบบตะกรับและอาจจะมากกว่าท่ีใช้กับเตาเผาแบบฟลูอิดไดซ์เบดด้วย สิ่งท่ีตา มมาก ค็ อื เตาเผาแบบหมุน มปี ระสิทธภิ าพพลงั งานที่ ตำ่ กว่าเลก็ น้อย แตก่ ย็ ังมคี า่ มากกวา่ รอ้ ยละ 80
เนื่องจากว่าเวลาที่ใช้ในการเผาไหม้ (Retention Time) ของก ๊าซไอเสียค่อนข้างส้ันเกินไปสำหรับการทำปฏิกิริยา การเผาไหม้ในเตาเผาแบบหมุน ดังน้ัน เตาทรงกระบอกจึงมักมีส่วนต่อที่ทำเป็นห้องเผาไหม้หลัง (After-Burning Chamber) และหมักรวมอยูใ่ นสว่ นของหมอ้ นำ้ ด้วย ภาพที่ 6.6 ระบบเตาเผาแบบหมนุ ที่ตดิ ตั้งใชง้ านจริง ท่ีมา : http://bangkokgreencity.bangkok.go.th เตาเผาแบบฟลอู ดิ ไดซเ์ บด (Fluidized Bed) เตาเผาแบบฟลูอิดไดซ์เบด ทำงานโดยอาศัยหลักการที่อนุภาคของแข ็งที่รวมตัวเปน็ Bed ในเตาเผา ผสมเข า้ กบั มูล ฝอยที่ทำหน้าท่ีเปน็ เชื้อเพลิงสำหรับการเผาไหม้ถูกทำให้ลอยตัวข้ึน อันเน่ืองมาจากอากาศที่เป่า เขา้ ด้านข ้างทำให้ มันมีพฤติกรรมเหมือนกับการไหล เตาเผาโดยท่ัวไปจะมีรูปร่างเป็นทรงกระบอกต้ัง และวัสดุที่ทำผนังห้องเผาไหม้ มกั ทำมาจากทรายซิลิกา หินปูน หรอื วัสดุเซรามิกส์ การใชง้ านเตาเผาแบบฟลูอิดไดซ์เบดอยู่ในขั้นเรมิ่ ต้นเนื่องจากมี การพัฒนาเทคโนโลยีเตาเผาอยู่อย่าง สม่ำเสมอ โดยเตาเผามีข ้อได้เปรียบท่ีสามารถลดปริมาณสารอันตรายได้ใน ผนังห้องเผาไหม้ และมีประสิทธิภาพเชิงความร้อนสูง สามารถใช้ได้กับเชื้อเพลิงหลากหลายประเภท ข้อเสียเปรียบ หลักของเตาเผาแบบน้ีอยู่ที่ต้องการกระบวนการในการจัดการ มูลฝอยเบื้องต้นก่อนที่จะสามารถป้อนข้อมูลเข้าสู่ เตาเผาได้ เพ่ือให้มูลฝอยมีขนาด ค่าความร้อน ปริมาณขี้เถ้าที่อยู่ข้างในและอื่น ๆ เพ่ือให้ตรงต่อข้อกำหนดในการ ปฏิบัติงานของเตาเผา และเนื่องจากมูลฝอย มีลักษณะสมบัติท่ีหลากหลาย จึงทำให้เกิดความยากลำบากในการทำ ใหไ้ ดเ้ ชอื้ เพลิงท่ตี รงตามความต้องการ
ภาพท่ี 6.7 เตาเผาแบบฟลอู ิดไดซเ์ บด ท่มี า : http://bangkokgreencity.bangkok.go.th เตาเผาแบบไพโรไลซสิ - กา๊ ซซฟิ ิเคชัน (Pyrolysis and Gasification) กระบวนการผลิตก๊าซเช้ือเพลิงจากมูลฝอยชุมชน (MSW Gasification) เป็นกระบวนการทำให้มูลฝอยเป็นก๊าซโดย การทำ ปฏิกริ ยิ าสนั ดาปแบบไม ส่ มบูรณ์ (Partial Combustion) กล่าวคือ สารอินทรียใ์ นมูล ฝอยจะทำปฏิกริ ิยากับ อากาศหรือออกซิเจนปริมาณจำกัด ทำให้เกิดก ๊าซ ซ่ึงมีองค์ประกอบหลัก ได้แก คาร์บอนมอนอกไซด์ ไฮโดรเจน และมีเทน เรียกว่า Producer gas ในกรณีท่ีใช้อากาศเป็นก๊าซทำปฏิกิริยาก ๊าซ เชื้อเพลิงที่ได้จะมีค่าความร้อนต่ำ ประมาณ 3 - 5 เมกะจูลต่อลูกบาศก์เมตร แต่ถ ้าใช้ออกซิเจนเป็นก๊าซทำปฏิกิริยาก ๊าซเช้ือเพลิง ที่ได้จะมีค่าความ ร้อนสูงกว่าคือ ประมาณ 15 - 20 เมกะจูลต่อลูกบาศก์เมตร กระบวนการผลิตก๊าซเช้ือเพลิงจากเชื้อเพลิงแข็ง ประกอบไปด้วยกระบวนการสลายตัว (Decomposition) และกระบวนการกล่ันสลาย (Devolatilization) ของ โมเลกุลสารอนิ ทรีย์ ในมูลฝอยชุมชน ท่ีอุณหภูมิสูงประมาณ 1,200 - 1,400 องศาเซลเซยี ส ในบรรยากาศที่ควบคุม ปริมาณออกซิเจ น เพ่ือผลิตสาระเหย และถ่านชาร์ (Char) ในข้ันตอนของกระบวนการกล่ันสลายท่ีเรียกว่าไพโรไล ซสิ (Pyrolysis) มูลฝอยจะสลายตวั ด้วย ความร้อนเกิดเป็นสาระเหย เช น่ มีเทน และส่วนท่ีเหลือยงั คงสภาพของแข ็งอย่เู รียกวา่ ถา่ นชาร์ สารระเหยจะทำปฏิกิริยาต่อกบั อากาศ ออกซเิ จน หรือไอนำ้ ได้เป็นกา๊ ซเชือ้ เพลิง
ใบความรทู้ ี่ 2 เรื่อง การผลิตพลงั งานจากเศษวสั ดุเหลอื ท้งิ เรื่องที่ 2 การผลติ พลังงานจากเศษวสั ดเุ หลือทง้ิ 2.1 การผลิตพลงั งานโดยการหมักใช้ก๊าซชีวภาพ ในสภาวะที่ประเทศไทยมีความจำเปน็ ท่ีจะต้องแสวงหาแหล่งพลังงานหมนุ เวียนทดแทนพลงั งานเชื้อเพลิงฟอสซลิ ซึ่ง นับวันจะมี ปริมาณลดน้อยลงและมีราคาสูงข้ึนเศษวัสดุเป็นอีก ทางเลือกหนึ่งด้านการผลิตพลังงาน เพราะเศษวัสดุ มีศักยภาพท่ีสามารถนำมาใช้เพื่อผลิตพลังงานได้ ทั้งน้ี เน่ืองจากมีปริมาณมาก และไม่ต้องซื้อหาแต่ในปัจจุบันมีการ นำเศษวสั ดมุ าผลิต เป็นพลงั งานน้อยมากเมื่อเทยี บกบั พลังงานทดแทนด้านอ่ืน ๆ ในสภาวะที่ประเทศไทย มีความจำเป็นที่จะต้องแสวงหาแหล่งพลังงานหมุนเวียน ทดแทนพลังงานเชื้อเพลิงฟอสซิล ซงึ่ นับวันจะมีปรมิ าณลดน้อยลงและมีราคาสูงขึ้นเศษวัสดุเปน็ อีกทางเลือกหน่ึงด้านการผลิตพลงั งาน เพราะเศษวัสดุ มีศักยภาพทสี่ ามารถนำมาใช้เพ่ือผลิตพลงั งานได้ท้ังน้ีเน่ืองจากมีปริมาณมากและไม่ต้องซื้อหาแต่ในปัจจุบันมีการนำ เศษวัสดุมาผลิตเป็นพลังงานน้อยมากเม่ือเทียบกับพลังงานทดแทนด้านอ่ืนๆการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน (Anaerobic Digestion) เปน็ กระบวนการหมักของเสยี ในสภาวะทีไ่ ร้ออกซิเจนเพ่อื ให้จลุ ินทรยี ์ย่อยสลายสารอนิ ทรีย์ ใหก้ ลายเป็นก๊าซชวี ภาพ สำหรับใชผ้ ลติ พลังงานไฟฟ้าหรือความรอ้ นและสดุ ท้ายยงั สามารถปรับสภาพดินให้สามารถ นำไปใช้ในการเพาะปลูกพืชได้อย่างปลอดภัย ระบบย่อย สลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนสามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภท หลัก ๆ ตามความเข้มข้นของ สารอินทรีย์ท่ีป้องเข้าสู่ถังหมัก ได้แก่ การหมักแบบแห้ง (Dry Digestion) ซ่ึงมีความ เข้มข้นของสารอินทรีย์ประมาณร้อยละ 20–40 และการหมักแบบเปียก (Wet Digestion) ซึ่งมีความเข้มข้นของ สารอินทรีย์น้อยกว่าร้อยละ 20 นอกจากน้ียังสามารถแบ่งระบบหมัก ตาม อุณหภูมิระดับกลาง (Mesospheric Digestion Process)และระบบหมกั ที่อุณหภูมิสูง (Hemophilic Digestion Process) ปริมาณและคุณภาพของก๊าซ ชีวภาพจากระบบย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนขึ้นอยู่กับลักษณะของเศษวัสดุเป็นหลักนอกจากนั้นยังขึ้นอยู่กับการ ควบคุมระบบและสภาพแวดล้อม ของการหมัก ได้แก่ ปริมาณแบคทีเรียปริมาณสารอินทรีย์อุณหภูมิระยะเวลาการ หมักการผสมคลุกเคล้าและปริมาณสารยับย้ังแบคทีเรยี ก๊าซชีวภาพท่ีผลิตได้สามารถนำไปใช้ในการผลิตพลังงานได้ หลายรูปแบบเช่นผลิตไฟฟา้ โดยใชเ้ ครอื่ งยนตก์ ๊าซหรอื ใช้ เป็นเชื้อเพลงิ สำหรับหมอ้ นำ้ เพ่อื ผลิตนำ้ ร้อนหรอื ไอน้ำ
รูปที่ 6.13 การผลิตพลังงานโดยใช้กา๊ ซชีวภาพจากหลมุ ฝงั กลบเศษวัสดุ ทม่ี า : http://s2.thingpic.com เป็นการพัฒนาและปรับปรุงระบบฝังกลบเศษวัสดุเพื่อลดการปล่อยก๊าซชีวภาพออก และนำ ก๊าซชีวภาพที่ได้จาก หลุมฝังกลบเศษวัสดุมาใช้พลังงานทดแทนก๊าซชีวภาพที่ได้สามารถนำไป ใช้ประโยชนเ์ ป็นเชื้อเพลงิ พลังงานได้หลาย ทางเช่นเดียวกับก๊าซชีวภาพที่ได้จากระบบย่อยสลายแบบไมใ่ ชอ้ อกซเิ จน แต่อาจมคี วามจำเป็นต้องปรับปรุงคุณภาพ ก๊าซก่อนนำไปใช้ เช่น การกำจัดน้ำคาร์บอนไดออกไซด์ และสารกัดกร่อนต่าง ๆ ทั้งน้ีข้ึนอยู่กับข้อกำหนด คุณภาพ ก๊าซสำหรับการใช้ประโยชน์ในแต่ละรปู แบบ การผลิตเชื้อเพลิงเศษวัสดุ (Refuse Derived Fuel : RDF) เทคโนโลยี ผลิตเช้ือเพลิงจากเศษวัสดุ เป็นการนำเศษวัสดุมาผ่านกระบวนการจัดการ ต่าง ๆ ได้แก่ การคัดแยกด้วยมือหรือ เครอ่ื งจักรการลดขนาดการผสมการทำให้แห้งการอัดแท่งการบรรจุแลการเก็บ เพอื่ ปรับปรงุ คณุ สมบัติ ทางกายภาพ และเคมีให้กลายเป็นเชื้อเพลิงเศษวัสดุท่ีมีค่าความร้อนสูงสามารถนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงเพ่ือผลิตพลังงาน อีกทั้งยัง สะดวกต่อการจัดเก็บและขนส่ง การผลิตก๊าซเชื้อเพลิง (Gasification) การผลิตก๊าซเชื้อเพลิงจากเศษวัสดุในชุมชน (MSW Gasification) เป็นกระบวนการทำให้เศษวัสดุกลายเปน็ ก๊าซโดยทำปฏิกิริยาสนั ดาปแบบไม่สมบูรณ์ (Partial Combustion) กล่าวคือ สารอินทรีย์ในเศษวัสดุจะทำปฏิกิริยากับอากาศหรือ ออกซิเจนในปริมาณจำกัดและทำให้ เกิดก๊าซซึ่งมีองค์ประกอบหลักคอื คารบ์ อนมอนออกไซค์ไฮโดรเจนและมีเทน ท้ังน้ี องค์ประกอบของก๊าซเช้ือเพลิงจะ ข้ึนอยู่กับชนิดของเคร่ืองปฏิกรณ์ (Gasifier) สภาวะความดันอุณหภูมิและคุณสมบัติของก๊าซเชื้อเพลิงแข็งก๊าซ เช้ือเพลิงที่ผลิตได้สามารถใช้งานได้หลายรูปแบบเช่นเป็นก๊าซเชื้อเพลิงสำหรับผลิตไฟฟ้าการให้ความร้อนโดยตรง หรือใช้เป็นเช้ือเพลงิ สำหรบั ยานพาหนะท้ังนี้ การใช้งานจะตอ้ ง คำนงึ ถงึ คณุ ภาพของก๊าซเช้อื เพลิงโดยอาจจำเป็นต้อง ทำความสะอาดก๊าซเชื้อเพลิง โดยการกำจดั ก๊าซทเี่ ป็นกรดสารประกอบของโลหะอัลคาไลน์ นำ้ มันทาร์และฝุ่นละออง เพื่อเพ่ิมประสิทธิภาพของระบบ ลดปัญหาการเสียหายของอุปกรณ์และป้องกันปัญหามลพิษท่ีเกิดข้ึน ศักยภาพ สำหรับปริมาณเศษวัสดุท่ีเกิดขึ้นในประเทศไทยมียอดรวมประมาณ 41,991 ตันต่อวันเป็นเศษวัสดุที่เกิดข้ึนใน กรงุ เทพฯ ถึง 9,400 ตันต่อวันซ่ึงจำนวนเศษวัสดุ ท่ีเกิดข้ึนสามารถนำมาผลิตเป็นพลังงานได้อยา่ งมากมายแต่สาเหตุ ทก่ี ารใชพ้ ลงั งานจากเศษวัสดุยังมีน้อย เน่อื งมาจากการขาดความพร้อมในหลายดา้ นทั้งงบประมาณเคร่ืองมืออุปกรณ์
บุคลากรหรือแม้แต่สถานที่ดังน้ันการนำพลังงานจากเศษวัสดุมา ใช้ในประเทศไทยจึง ต้องอาศัยระยะเวลาในการ พฒั นา อีกระยะหนึ่ง จึงจะ สามารถนำพลังงานดังกล่าวมาใช้ได้อยา่ ง เต็มประสิทธิภาพ เศษวสั ดุเปน็ สง่ิ ทเ่ี กิดข้นึ จาก ของเหลือใช้ในกิจวัตรประจำวันของมนุษย์ก่อนจะถูกทิ้งออกมาสู่ส่ิงแวดล้อมเศษวัสดุเหล่าน้ี หากไม่ได้รับการกำจัด อย่างถูกวิธีจะส่งผลกระทบกับส่ิงแวดล้อมและสุขภาพอนามัยของมนุษย์การนำเศษวัสดุมาผลิตพลังงาน เป็นอีกวิธี หนึ่ง ที่สามารถช่วยกำจัดเศษวัสดุท่ีเกิดข้ึนได้อีกทั้งวิธีดังกล่าวยังทำให้ได้ประโยชน์จากเศษวัสดุกลับมาในรูปของ พลังงานจากเศษวัสดุซึ่งจะทำให้ประเทศมีแหล่งพลังงานเพิ่มขึ้นแต่การใช้พลังงานอย่างคุ้มค่า ที่สุดยังคงเป็นสิ่ง สำคัญ ตอ่ การอนรุ ักษ์พลงั งานในยคุ วิกฤตพลังงานเช่นนี้ การผลติ เช้ือเพลิงจากเศษวัสดุ จุดเร่ิมต้นของมาใชเ้ ชอ้ื เพลิงเศษวัสดุจะเริ่มจากการใช้เศษวัสดเุ หลือทิ้งที่เก็บรวบรวม ไดไ้ ปใช้ในการเผาไหมโ้ ดยตรง ซ่ึงมักก่อให้เกิดความยุ่งยากในการใช้งาน เน่ืองจากความไม่แน่นอนและไม่สม่ำเสมอในองค์ประกอบต่าง ๆ (Non- homogeneousness) ที่ประกอบกันขึ้นเป็นเศษวัสดุเหลือทิ้ง ซึ่งเปลี่ยนแปลงไปตามชุมชนและตามฤดูกาล อีกทั้ง เศษวสั ดเุ หลือท้งิ เหลา่ นีม้ ีคา่ ความร้อนต่ำ มปี ริมาณเถ้าและความชน้ื สูง ส่งิ เหล่าน้กี อ่ ความยงุ่ ยากใหก้ บั ผู้ออกแบบโรง เผาและผู้ปฏิบัติ และยังควบคุมการเกิดผลกระทบต่อส่ิงแวดล้อมได้ยาก การแปรรูปเศษวัสดุเหลือท้ิงโดยผ่าน กระบวนการจัดการต่างๆ เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติทางกายภาพและคุณสมบัติทางเคมีของเศษวัสดุเหลือทิ้งเพื่อทำให้ กลายเป็นเช้ือเพลิงเศษวัสดุ (Refuse Derived Fuel, RDF) จะสามารถแกป้ ัญหาดังกล่าวมาข้างตน้ ได้ ซึ่งเช้ือเพลิงท่ี ได้น้ันสามารถนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงเพื่อผลิตพลังงานได้เช้ือเพลิงเศษวัสดุ (RDF) เป็นการปรับปรุงและแปลงสภาพ ของเศษวัสดุเหลือทิ้ง ให้เป็นเช้ือเพลิงแข็งท่ีมีคุณสมบัติในด้านค่าความร้อน (Heating Value) ความช้ืนต่ำ มีขนาด และความหนาแน่นเหมาะสมในการขนย้าย หรือการเผา และมีองค์ประกอบท้ังทางเคมีและกายภาพสม่ำเสมอ คุณลักษณะทั่วไปของเชื้อเพลิงเศษวัสดุประกอบด้วย ปลอดเชื้อโรคจากการอบด้วยความร้อน ลดความเสี่ยงต่อการ สมั ผัสเชอ้ื โรค ไม่มกี ล่ิน มีขนาดเหมาะสมต่อการปอ้ นเตาเผา-หม้อไอน้ำ (เส้นผ่านศูนย์กลาง 15-30 มิลลิเมตร ความ ยาว 30 - 150 มิลลิเมตร) มีความหนาแน่นมากกว่าเศษวัสดุเหลือท้ิงและชีวมวลท่ัวไป (450 - 600 กิโลกรัมต่อ ลูกบาศก์เมตร) เหมาะสมต่อการจัดเก็บ และขนส่ง มีค่าความร้อนสูงเทียบเท่ากับชีวมวล (ประมาณ 13 - 18 เมกะ จูลต่อลูกบาศก์เมตร) และมีความช้ืนต่ำ (ประมาณร้อยละ 5 - 10) ลดปัญหามลภาวะจากการเผาไหม้ เช่น ไนโตรเจนออกไซค์ และ ไดออกซินและฟูราน หลักการทำงานของเทคโนโลยีนี้ เร่ิมจากการคัดแยกเศษวัสดุที่ไม่ สามารถเผาไหม้ได้ (โลหะ แก้ว เศษหิน) เศษวัสดุอันตราย และเศษวัสดุรีไซเคิลออกจาก มีเหลือเพียงเศษวัสดุที่เผา ไดป้ ระกอบดว้ ย เศษวสั ดุอนิ ทรีย์ ไม้ ผ้า ยาง หนัง ใสจุดนี้อาจจะมีการแยกซากเศษวัสดอุ ินทรีย์ ซ่ึงได้แก่ เศษอาหาร เศษผักผลไม้ออก เพื่อนำไปหมักผลิตก๊าซชีวภาพต่อไป เศษวัสดุท่ีเผาได้ อื่น ๆ จะถูกส่งเข้าเครื่องสับ - ย่อยเพ่ือลด ขนาด และเข้าเตาอบเพื่อลดความช้ืนเศษวัสดุ เศษวัสดุแห้งจะมีให้น้ำหนักลดลงเกือบร้อยละ 50 (สำหรับความช้ืน เหลือไม่เกินร้อยละ 15) ในขั้นตอนสุดท้ายเศษวัสดจุ ะถูกส่งไปเข้าเครอื่ งอัดเม็ด เพ่อื ทำให้ได้เชอ้ื เพลิงเศษวัสดุอัดเม็ด ที่มีขนาดและความหนาแนน่ เหมาะสมในข้ันตอนของการอดั เม็ด อาจมีการเติมหนิ ปูน (CaO) เข้าไป เพ่ือควบคุมและ
ลดปริมาณก๊าซพิษที่เกิดข้ึนจากการเผาไหม้ เช้ือเพลิงเศษวัสดุจะเป็นไปตามมาตรฐาน ASTM E-75 ในตอนน้ี เชื้อเพลงิ จากเศษวัสดุกพ็ รอ้ มทจี่ ะเผาแลว้ นำความร้อนท่ีไดไ้ ปต้มน้ำเพือ่ ผลิตกระแสไฟฟ้าต่อไป ก๊าซชีวภาพ ก๊าซชีวภาพก๊าซที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติจากการหมักย่อยสลายของสารอินทรีย์ภายใต้สภาวะที่ปราศจากออกซิเจน (anaerobic digestion) ก๊าซชีวภาพโดยท่ัวไปจะประกอบด้วยแก๊สมีเทน(CH4) ประมาณร้อยละ 50 - 70 และก๊าซ คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ประมาณร้อยละ 30 - 40 ส่วนท่ีเหลอื เป็นแก๊สชนิดอ่ืน ๆ เชน่ ไฮโดเจน (H2) ออกซิเจน (O2) ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) ไนโตรเจน (N) และไอน้ำ แต่เม่ือเรากล่าวถงึ ก๊าซชีวภาพเรามักจะหมายถึง ก๊าซมีเทน โดยหลักการ ก๊าซมีเทนจะเกิดการหมัก (fermentation) ของสารอินทรีย์ โดยกระบวนการน้ีสามารถเกิดข้ึนได้ใน หลุมเศษวัสดุ กองมูลสัตว์ และก้นบ่อแหล่งน้ำน่ิง กล่าวคือเม่ือไหร่ก็ตาม ท่ีมีสารอินทรีย์หมักรวมกันเป็นเวลานานก็ อาจเกิดกา๊ ซชวี ภาพ กา๊ ซชวี ภาพที่แตกตา่ งกันจะมสี ัดสว่ นของก๊าซมีเทนและก๊าซอ่ืน ๆ ทแี่ ตกต่างกัน ซง่ึ ก็จะมีวิธกี าร ผลติ และวตั ถทุ นี่ ำมาผลิตท่แี ตกตา่ งกนั โรงผลติ แกส๊ ชีวภาพโดยท่ัวไปจะใช้มูลสกุ ร น้ำเสยี จากโรงงานแป้งมัน โรงงาน ปาล์ม โรงหมักเบียร์ โรงกลน่ั สุรา และโรงงานแปรรูปอาหาร รวมทง้ั น้ำเสียจากฟาร์มเลี้ยงสตั ว์ การนำกา๊ ซชวี ภาพไป ใช้จำเป็นตอ้ งมีการปรบั ปรุงซึ่งสรปุ เป็นสามขอ้ ดงั นี้ การปรบั ปรงุ คณุ ภาพกา๊ ซชวี ภาพ (Gas Purification) กอ่ นการนำไปใช้งาน มขี น้ั ตอนดงั น้ี 1. การดกั นำ้ ในท่อสง่ ก๊าซชีวภาพ ปกติแล้วก๊าซชีวภาพท่ีผลิตได้มักจะมีความชื้นสูงเกือบถึงจุดอ่ิมตัว เมื่อก๊าซชีวภาพไหลผ่านท่อส่งก๊าซท่ีฝัง อยใู่ นดนิ ทีม่ ีอุณหภมู ิต่ำมักจะทำ ให้ความชื้น(ไอนำ้ ) ในกา๊ ซชวี ภาพกล่ันตัวเป็นหยดน้ำและสะสมจนเกิดเป็นอุปสรรค ในการสง่ กา๊ ซไปตามท่อได้ ดังนั้นต้องมกี ารตดิ ตง้ั ชุดดักนำ้ กอ่ นนำกา๊ ซชีวภาพไปใช้งาน 2. ปรับลดปรมิ าณก๊าซคารบ์ อนไดออกไซด์ (CO2) การปรบั ลดปรมิ าณกา๊ ซคารบ์ อนไดออกไซด์ (CO2) จากกา๊ ซชีวภาพน้ี จะปฏิบัติก็ต่อเมื่อมีความจำเป็น เช่น ในกรณีที่ก๊าซชวี ภาพท่ีได้มสี ัดสว่ นของก๊าซมีเทน (CH4) ต่ำมากจนอยู่ในระดับ ทจี่ ุดไฟตดิ ยาก คือประมาณเปอร์เซ็นต์ CH4 น้อยกวา่ 45 เปอร์เซ็นต์ แต่ในระบบผลิตก๊าซชวี ภาพสำหรับฟาร์มสุกรน้ันไม่มีปัญหาในเรอ่ื งน้ี ดังน้นั การลดปริมาณ กา๊ ซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) จงึ ไมจ่ ำเปน็
3. การปรับลดกา๊ ซไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) การปรบั ลดก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) ทีป่ นเปอ้ื นในก๊าซชีวภาพนนั้ มีคุณสมบัติเป็นก๊าซพิษและเม่ือสัมผัสกับน้ำ หรอื ไอน้ำจะเปล่ียนสภาพเป็นกรดซัลฟูริค (H2SO4) ซง่ึ เป็นสาเหตุของ ฝนกรดหรือไอกรดทสี่ ามารถกัดกรอ่ นโลหะและวสั ดุอุปกรณ์ได้ ดังนน้ั การลดปริมาณกา๊ ซไฮโดรเจนซลั ไฟด์ (H2S) ใน ก๊าซชีวภาพก่อนการนำไปใช้ประโยชน์น้ันจะเป็นผลดีต่อสิ่งแวดล้อมโดยทั่วไป และจะช่วยยืดอายุการใช้งานของ อุปกรณ์ใช้กา๊ ซดว้ ย การผลติ พลงั งานไฟฟา้ จาก กา๊ ซชวี ภาพสามารถกระทำไดด้ ้วยวธิ หี ลัก ๆ 3 วธิ ี กล่าวคือ 3.1 ระบบกงั หันไอนำ้ 3.2 ระบบกงั หันก๊าซเดนิ คู่กับระบบกังหนั ไอน้ำ 3.3 ระบบเครือ่ งยนตก์ า๊ ซสันดาปภายใน 1. การผลิตพลงั งานไฟฟา้ ดว้ ยระบบกงั หนั ไอนำ้ วิธีนี้เป็นวิธีท่ีใช้กันทั่วไป โดยระบบกังหันไอน้ำแต่ละระบบจะต่างกันตรงชนิดเชื้อเพลิงที่นำมาเผาให้ความ ร้อนแก่หม้อน้ำเท่าน้ัน ระบบนี้เป็นการนำก๊าซชีวภาพมาเผาเพ่ือต้มน้ำในหม้อน้ำโดยตรงให้กลายเป็นไอน้ำ จากน้ัน ใช้ไอน้ำไปหมุนกังหันไอน้ำที่ต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอีกทอดหน่ึง อุปกรณ์หลักประกอบด้วย เตาเผาก๊าซชีวภาพ หมอ้ นำ้ (boiler) ระบบจ่ายนำ้ และบำบัดนำ้ เครือ่ งควบแน่น (condenser) หอหลอ่ เยน็ (cooling tower) กงั หนั ไอนำ้ (turbine) และเครอ่ื งกำเนดิ ไฟฟา้ ซึง่ ประกอบดว้ ยอปุ กรณส์ ำคญั ทีซ่ บั ซ้อนหลายชนิด 2. การผลติ พลังงานไฟฟา้ ด้วยระบบกังหนั กา๊ ซเดินคู่กบั ระบบกังหนั ไอน้ำ วธิ นี ้ีน่าจะมปี ระสิทธิภาพดีทส่ี ุด หลกั การทำงานก็คือ ใช้ระบบกงั หันกา๊ ซชนดิ เดียวกบั ทีใ่ ช้ในเครื่องบนิ ไอพ่น โดยอัดอากาศผ่านเครื่องอัดความดันสูง แล้วนำอากาศความดันสูงท่ีได้มาเผาร่วมกับก๊าซชีวภาพในห้องเผาไหม้ ซ่ึง ทำใหก้ า๊ ซทเ่ี ผาไหมแ้ ลว้ เกิดการขยายตัวทันที กลายเปน็ พลงั งานไปหมนุ เครอื่ งกำเนดิ ไฟฟ้า เน่ืองจากก๊าซเสีย (ก๊าซผสมที่ปล่อยทิ้ง) มีอุณหภูมิสูงถึง 450 - 550 องศาเซลเซียส ดังน้ัน จึงสามารถนำไปใช้ให้ ความร้อนแก่หม้อน้ำ เพ่ือไปหมุนกังหันไอน้ำที่ใช้ขับเคล่ือนเคร่ืองกำเนิดไฟฟ้าได้อีกทอดหน่ึง ระบบน้ีให้ ประสิทธภิ าพโดยรวมประมาณรอ้ ยละ 30
3. การผลติ พลังงานไฟฟ้าดว้ ยระบบเคร่อื งยนตก์ ๊าซสนั ดาปภายใน เครื่องยนต์สันดาปภายในเครื่องแรกท่ีใช้ก๊าซเป็นเช้ือเพลิง ผลิตขึ้นในปี ค.ศ.1876 ที่ประเทศเยอรมันนี ต่อมาอีก 10 ปี เครื่องยนต์สันดาปภายใน 4 จงั หวะที่ใช้นำ้ มนั เป็นเชือ้ เพลิงไดถ้ ือกำเนดิ ข้นึ ที่เยอรมันเช่นกัน สำหรับ เคร่ืองยนต์สันดาปภายในท่ีใช้ก๊าซธรรมชาติและใช้ก๊าซชีวภาพน้ัน การทำงานของเคร่ืองยนต์จะมีลักษณะเหมือนกับ การทำงานของเครื่องยนต์ในรถยนต์ทีใ่ ช้น้ำมันเบนซิน ซ่ึงต้องมกี ารจุดระเบิดโดยใช้หัวเทียน แต่มีส่วนประกอบหรือ ช้ินส่วนต่าง ๆ เหมือนกับเครื่องยนต์ดีเซลมากกว่า โดยก๊าซท่ีเผาไหม้ในกระบอกสูบของเครื่องยนต์ก๊าซสั นดาป ภายในที่จุดศูนย์กลาง อาจมีอุณหภูมิสูงถึง 1,400 องศา ทำให้ประสิทธิภาพของการผลิตไฟฟ้าด้วยระบบน้ีสูงกว่า ระบบทใ่ี ช้กงั หนั กา๊ ซ เดินค่กู บั ระบบกงั หัน ไอน้ำโดยมคี า่ อยทู่ รี่ อ้ ยละ 32 - 40 และคา่ เฉลยี่ ทว่ั ไปจะอย่ทู ่ีรอ้ ยละ 35 ภาพท่ี 6.14 การผลติ พลังงานไฟฟ้าด้วยระบบเครอื่ งยนตก์ ๊าซสันดาปภายใน ทมี่ า : http://www.thaiwaste.com
ใบงานท่ี 1 วชิ าวสั ดศุ าสตร์ เรอื่ ง เทคโนโลยีการกำจัดวัสดุ คาํ ชี้แจง ใหผ้ ู้เรียนศกึ ษาค้นคว้าเพม่ิ เติมจากสื่อและแหล่งเรยี นร้ตู ่าง ๆ ตามทแี่ นะนําไว้ ท้ายหน่วยในชุดวิชา แล้วทาํ กิจกรรมตอ่ ไปนี้ กิจกรรมท่ี 1 1. จงอธบิ ายถึงประโยชน์ของเทคโนโลยกี ารเผาวัสดุเหลอื ท้ิง .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 2. จงบอกชนิดและประโยชนท์ ่ีได้จากการเผาแบบเตาปฏกิ รณ์ .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. ..................................................................................................................................................................
ใบงานที่ 2 วชิ าวัสดุศาสตร์ เร่อื ง เทคโนโลยกี ารกำจัดวัสดุ 3. จงบอกข้นั ตอนการผลิตพลังงานจากเศษวัสดุเหลือท้ิง .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................
แบบทดสอบยอ่ ย วิชาวัสดศุ าสตร์ เร่ือง เทคโนโลยีการกำจัดวสั ดุ คำส่ัง จงเลอื กคำตอบท่ถี กู ที่สดุ เพยี งข้อเดยี ว 1.ระบบการเผาไหม้มวล หมายถึงข้อใด ก. การเผาทำลายมลู ฝอยในสภาพท่รี บั เข้ามาโดยไม่ตอ้ งมกี ระบวนการจัดการเบื้องตน้ ก่อน ข. การเผาทำลายมลู ฝอยโดยมกี ระบวนการจัดการเบื้องต้นกอ่ น ค. การเผาทำลายมลู ฝอยประเภทกระดาษ ง. การเผาทำลายมลู ฝอยประเภทไม้ 2. ข้อดีของการกําจดั วัสดุทใี่ ช้แลว้ โดยใชเ้ ตาเผา คอื ข้อใด ก. เป็นระบบท่ีไมย่ ุง่ ยากซับซ้อน ข. ไมม่ ีเศษเหลอื ตกคา้ งท่ีจะต้องนาํ ไปกาํ จดั ต่อไป ค. ส่วนทเี่ หลอื จากการเผาไหม้ (ข้ีเถา้ ) สามารถนําไปถมทดี่ ินไดห้ รอื ทําวสั ดุกอ่ สร้างได้ ง. สามารถกาํ จดั วัสดไุ ด้ทกุ ประเภท ทกุ ขนาด ยกเวน้ ของเสียอนั ตรายและของเสียตดิ เชือ้ 3. ขอ้ เสยี เปรยี บของการกําจัดขยะดว้ ยเตาเผาแบบตะกรับเคล่อื นที่คือขอ้ ใด ก. เงนิ ลงทนุ และบํารุงรักษาค่อนขา้ งสงู ข. ใหค้ า่ ประสทิ ธภิ าพเชงิ ความรอนได้สงู ค. ไม่ต้องการคัดแยกหรือบดตัดมลู ฝอยก่อน ง. สามารถจดั การกับมูลฝอยท่ีมคี า่ ความร้อนทเ่ี ปลย่ี นแปลงตลอดเวลา 4.เตาเผาแบบหมนุ มีหลกั การทํางานแบบใด ก. กระบวนการทําใหม้ ลู ฝอยเปน็ กา๊ ซโดยการทาํ ปฏกิ ริ ยาสันดาปแบบไม่สมบรู ณ์ ข. เป็นการเผาไหมโ้ ดยอาศัยหลักการที่อนภุ าคของแข็งรวมตัวในเตาเผา ผสมเข้ากบั มูลฝอยทท่ี ําหน้าทเี่ ป็น เชอื้ เพลงิ สาํ หรบั การเผาไหม้ถูกทาํ ให้ลอยตวั ขน้ึ ค. เป็นการเผาไหม้มวลของมูลฝอยโดยใช้หอ้ งเผาไหม้ทรงกระบอกซึ่งสามารถ หมนุ ได้รอบแกน มูลฝอยจะ เคลอ่ื นตัวไปตามผนงั ของเตาเผาตามการหมนุ ของเตาเผา
ง. เปน็ การเผาไหมม้ วล ซ่ึงประกอบด้วยตะกรับที่สามารถเคลอ่ื นท่ีไดแ้ ละมีการเผาไหม้บนตะกรับ โดยจะ เคลอื่ นที่และลําเลยี งมูลฝอยจากจุดเร่ิมตน้ ถึงจุดสุดท้าย 5.ข้อใด ไมใ่ ช่ ประโยชน์ทไี่ ดร้ ับจากการเผาไหม้มลู ฝอยในเตาเผา ก. การนาํ เอาพลังงานท่ีมีอยูใ่ นมูลฝอยกลบั มาใช้ประโยชน์ใหม่ ข. สามารถลดปรมิ าณการปลดปลอ่ ยกา๊ ซมแี ทนได้ ค. ไม่ทําให้เกิดปรากฎการณ์ภาวะเรอื นกระจก ง. สามารถใชท้ ดแทนเชื้อเพลิงฟอสซลิ ได้ 6. เศษวัสดทุ ่ีไมส่ ามารถเผาไหมไ้ ด้คือข้อใด ก. เศษแก้ว ข. ถงุ มอื ยาง ค. ผา้ ขนหนู ง. รองเท้าหนงั 7. ปริมาณและคุณภาพของก๊าซชีวภาพจากระบบย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนข้ึนอยู่กับองค์ประกอบทุกข้อ ยกเวน้ ข้อใด ก. เศษวสั ดุ ข. การควบคุมระบบของการหมัก ค. การควบคมุ อุณหภมู ิของการหมัก ง. การควบคมุ สภาพแวดล้อมของการหมัก 8. หากเรากลา่ วถงึ กา๊ ซทเ่ี กิดจากการหมักชวี ภาพจะหมายถึงก๊าซในข้อใด ก. มีเทน ข. ออกซเิ จน ค. คารบ์ อนไดออกไซด์ ง. ไฮโดรเจนซลั ไฟด์
9. ขอ้ ใด ไม่ใชว่ ธกิี ารปรับปรุงคณุ ภาพก๊าซชีวภาพ กอ่ นการนาไปใช ํ ้งาน ก. การดักนาในทอ่ ส่งกา๊ ซชวี ภาพ ข. การปรบั ลดก๊าซออกซิเจน(O) ค. การปรับลดกา๊ ซไฮโดรเจนซลั ไฟด์ (H2S) ง. การปรบั ลดปรมิ าณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) 10. การปรบั ลดก๊าซไฮโดรเจนซลั ไฟด์ (H2S) ทปี่ นเป้ือนในก๊าซชีวภาพเพ่ือวัตถุประสงค์ขอ้ ใด ก. ช่วยยดื อายุการใช้งานของอปุ กรณ์ ข. ปอ้ งกนั อนั ตรายจากปริมาณของก๊าซทีส่ ะสม ค. ช่วยใหระบบการท ้ ํางานของอปุ กรณ์มปี ระสทิ ธภิ าพมากย่ิงขนึ้ ง. ปอ้ งกันการกลน่ั ตัวเปน็ หยดนา้ํ ซ่งึ จะเป็นอปุ สรรคในการส่งก๊าซไปตามท่อ เฉลยแบบทดสอบย่อย วชิ า วสั ดุศาสตร์ เรื่องเทคโนโลยีการกำจดั วัสดุ ม.ปลาย 1. ง 2.ข 3.ง 4.ก 5.ก 6.ข 7.ค 8.ก 9.ง 10.ข
Search
Read the Text Version
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- 14
- 15
- 16
- 17
- 18
- 19
- 20
- 21
- 22
- 23
- 24
- 25
- 26
- 27
- 28
- 29
- 30
- 31
- 32
- 33
- 34
- 35
- 36
- 37
- 38
- 39
- 40
- 41
- 42
- 43
- 44
- 45
- 46
- 47
- 48
- 49
- 50
- 51
- 52
- 53
- 54
- 55
- 56
- 57
- 58
- 59
- 60
- 61
- 62
- 63
- 64
- 65
- 66
- 67
- 68
- 69
- 70
- 71
- 72
- 73
- 74
- 75
- 76
- 77
- 78
- 79
- 80
- 81
- 82
- 83
- 84
- 85
- 86
- 87
- 88
- 89
- 90
- 91
- 92
- 93
- 94
- 95
- 96
- 97
- 98
- 99
- 100
- 101
- 102
- 103
- 104
- 105
- 106
- 107
- 108
- 109
- 110
- 111
- 112
- 113
- 114
- 115
- 116
- 117
- 118
- 119
- 120
- 121
- 122
- 123
- 124
- 125
- 126
- 127
- 128
- 129
- 130
- 131
- 132
- 133
- 134
- 135
- 136
- 137
- 138
- 139
- 140
- 141
- 142
- 143
- 144
- 145
- 146
- 147
- 148
- 149
- 150
- 151
- 152
- 153
- 154
- 155
- 156
- 157
- 158
- 159
- 160
- 161
- 162
- 163
- 164
- 165
- 166
- 167
- 168
- 169
- 170
- 171
- 172
- 173
- 174
- 175
- 176
- 177
- 178
- 179
- 180
- 181
- 182
- 183
- 184
- 185
- 186
- 187
- 188
- 189
- 190
- 191
- 192
- 193
- 194
- 195
- 196
- 197
- 198
- 199
- 200
- 201
- 202
- 203
- 204
- 205
- 206
- 207
- 208
- 209
- 210
- 211
- 212
- 213
- 214
- 215
- 216
- 217
- 218
- 219
- 220
- 221
- 222
- 223
- 224
- 225
- 226
- 227
- 228
- 229
- 230
- 231
- 232
- 233
- 234
- 235
- 236
- 237
- 238
- 239
- 240
- 241
- 242
- 243
- 244
- 245
- 246
- 247
- 248
- 249
- 250
- 251
- 252
- 253
- 254
- 255
- 256
- 257
- 258
- 259
- 260
- 261
- 262
- 263
- 264
- 265
- 266
- 267
- 268
- 269
- 270
- 271
- 272
- 273
- 274
- 275
- 276
- 277
- 278
- 279
- 280
- 281
- 282
- 283
- 284
- 285
- 286
- 287
- 288
- 289
- 290
- 291
- 292
- 293
- 294
- 295
- 296
- 297
- 298
- 299
- 300
- 301
- 302
- 303
- 304
- 305
- 306
- 307
- 308
- 309
- 310
- 311
- 312
- 313
- 314
- 315
- 316
- 317
- 318
- 319
- 320
- 321
- 322
- 323
- 324
- 325
- 326
- 327
- 328
- 329
- 330
- 331
- 332
- 333
- 334
- 335
- 336
- 337
- 338
- 339
- 340
- 341
- 342
- 343
- 344
- 345
- 346
- 347
- 348
- 349
- 350
- 351
- 352
- 353
- 354
- 355
- 356
- 357
- 358
- 359
- 360
- 361
- 362
- 363
- 364
- 365
- 366
- 367
- 368
- 369
- 370
- 371
- 372
- 373
- 374
- 375
- 376
- 377
- 378
- 379
- 380
- 381
- 382
- 383
- 384
- 385
- 386
- 387
- 388
- 389
- 390
- 391
- 392
- 393
- 394
- 395
- 396
- 397
- 398
- 399
- 400
- 401
- 402
- 403
- 404
- 405
- 406
- 407
- 408
- 409
- 410
- 411
- 412
- 413
- 414
- 415
- 416
- 417
- 418
- 419
- 420
- 421
- 422
- 423
- 424
- 425
- 426
- 427
- 428
- 429
- 430
- 431
- 432
- 433
- 434
- 435
- 436
- 437
- 438
- 439
- 440
- 441
- 442
- 443
- 444
- 445
- 446
- 447
- 448
- 449
- 450
- 451
- 452
- 453
- 454
- 455
- 456
- 457
- 458
- 459
- 460
- 461
- 462
- 463
- 464
- 465
- 466
- 467
- 468
- 469
- 470
- 471
- 472
- 473
- 474
- 475
- 476
- 477
- 478
- 479
- 480
- 481
- 482
- 483
- 484
- 485
- 486
- 487
- 488
- 489
- 490
- 491
- 492
- 493
- 494
- 495
- 496
- 497
- 498
- 499
- 500
- 501
- 502
- 503
- 504
- 505
- 506
- 507
- 508
- 509
- 510
- 511
- 512
- 513
- 514
- 515
- 516
- 517
- 518
- 519
- 520
- 521
- 522
- 523
- 524
- 525
- 526
- 527
- 528
- 529
- 530
- 531
- 532
- 533
- 534
- 535
- 536
- 537
- 538
- 539
- 540
- 541
- 542
- 543
- 544
- 545
- 546
- 547
- 548
- 549
- 550
- 1 - 50
- 51 - 100
- 101 - 150
- 151 - 200
- 201 - 250
- 251 - 300
- 301 - 350
- 351 - 400
- 401 - 450
- 451 - 500
- 501 - 550
Pages:
