คู่มือฐานการเรียนรู้ ไบโอชาร์"ถ่านชีวภาพเพื่อการเกษตร"

คมู่ ือฐานการเรยี นรู้ ไบโอชาร์ “ถา่ นชีวภาพเพอื่ การเกษตร” สแกนเพอื่ อา่ น E-Book นายอาพร ทองอาจ ศูนยว์ ทิ ยาศาสตรเ์ พอ่ื การศกึ ษาสระแกว้

ฐานการเรียนรู้ท่ี 1 เร่อื ง ไบโอชาร์ “ถา่ นชีวภาพเพอื่ การเกษตร” 1

แผนการจดั กิจกรรมการเรียนรทู้ ่ี 1 เร่อื ง ไบโอชาร์ “ถ่านชีวภาพเพอ่ื การเกษตร” เวลา 3 ช่ัวโมง แนวคดิ ในสมยั ก่อนการกาจดั หรือทาลายชวี มวล เช่นใบไมแ้ ห้ง ฟางข้าว เศษก่ิงไม้ จะใชว้ ิธีการเผา ทาให้เกดิ ควนั กลายเปน็ มลพิษทางอากาศ เกิดสภาวะโลกร้อน และสง่ิ ทไี่ ด้คอื ข้ีเถาซึ่งไม่สามารถนาไปใช้ประโยชน์ได้ แตเ่ มอ่ื นา การบูรณาการความรู้ใน 4 วิชาไดแ้ ก่ วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ ท่ีเรียกวา่ สะเตม็ ศกึ ษามาประยุกตใ์ ช้ โดยเนน้ การนาความรู้ไปใชแ้ ก้ปญั หาหรอื ใช้ประโยชน์ในชวี ิตจริง จะพบวา่ มีการนาเทคโนโลยี มาใช้ คือการเผาโดยใชเ้ ตาไบโอชาร์ (Biochar) ทาให้ได้ถ่านไบโอชาร์ (Biochar) เปน็ คาร์บอนที่มีความบรสิ ุทธิ์ สูง ไดจ้ ากกระบวนการแยกสลายด้วยความร้อน เฉล่ยี 500-700 องศาเซลเซียส โดยไมใ่ ช้ออกซเิ จน (Pirolysis) คุณสมบัติของถ่านไบโอชาร์ คือมรี ูพรนุ เป็นจานวนมากเป็นทอ่ี ยู่อาศัยของเหล่าจุลนิ ทรีย์ เม่ือใส่ลงไปในดนิ จะชว่ ย การระบายอากาศ ทาหนา้ ที่ดูดยดึ ธาตอุ าหารมากกั เกบ็ ไวแ้ ลว้ คอ่ ยๆ ปลอ่ ยธาตุอาหารให้แก่พชื ลดความเปน็ กรด ของดนิ จงึ ทาให้พืชทป่ี ลูกด้วยถา่ นไบโอชาร์เปน็ ส่วนผสมมีการเจรญิ เตบิ โตเร็วกวา่ การเพาะปลูกโดยท่ัวไป วตั ถปุ ระสงค์ 1. อธบิ ายการผลติ ไบโอชาร์โดยการบรู ณาการสะเต็มศึกษา 2. ออกแบบและปฏิบตั ิการผลิตไบโอชาร์โดยการบรู ณาการสะเต็มศึกษา 3. เห็นความสาคัญของการประยุกตใ์ ช้ไบโอชาร์เพ่ือการเกษตรและส่ิงแวดล้อม เนื้อหา 1. อธบิ ายการผลิตไบโอชาร์โดยการบรู ณาการสะเต็มศึกษา 1.1 ปญั หาการเกษตรและสง่ิ แวดลอ้ มของเกษตรกร 1.2 ความหมาย ความสาคญั และประเภทของชวี มวล 1.3 กระบวนการแยกสลายด้วยความร้อน (Pirolysis) 1.4 ความหมาย ความสาคัญ และประโยชน์ของไบโอชาร์ 1.5 สว่ นประกอบเตาเผาไบโอชาร์ 1.6 การผลิตไบโอชาร์ 2. ออกแบบและปฏิบตั ิการผลติ ไบโอชาร์โดยการบูรณาการสะเต็มศึกษา 2.1 การออกแบบเชิงวิศวกรรมการผลติ ไบโอชาร์โดยการบรู ณาการสะเตม็ ศึกษา 2.1.1 การระบปุ ญั หา 2.1.2 การคน้ หาแนวคดิ ท่เี กย่ี วขอ้ ง 2.1.3 การวางแผนและพฒั นา 2

2.1.4 การทดสอบและการประเมนิ ผล 2.1.5 การนาเสนอผลลพั ธ์ 2.2 การปฏิบตั กิ ารผลติ ไบโอชาร์โดยการบรู ณาการสะเต็มศึกษาตามการออกแบบเชิงวศิ วกรรม 3

ความเชื่อมโยงสะเตม็ ศึกษากับการบูรณาการวัฒนธรรมท้องถน่ิ S : Science T : Technology E : Engin วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วศิ วกรรม ความรู้ ประโยชนท์ ่ไี ดร้ บั กระบวนก 1. กา๊ ซ 1. แปลงฟางข้าว ออกแบบ 2. การถ่ายเท่ ใบไม้ กิ่งไมเ้ ปน็ 1. การระบ ความร้อน แกส๊ หุงต้มและไบ 2. การค้นห 3. กระบวนการ โอชาร์ปรับปรงุ ดิน ทเ่ี กย่ี วข้อง แยกสลายด้วย แทนการเผาทิ้ง 3. การวาง ความร้อน 2. ลดมลพษิ ทาง การพฒั นา (Pirolysis) อากาศและภาวะ 4. การทดส 4. กรด - เบส โลกรอ้ น การประเม 3. ลดการใช้ 5. การนาเ ปุย๋ เคมี ผลลัพธ์ แผนผงั ความเช่ือมโยงสะเต็มศึกษากับการบรู ณาการวฒั นธรรม

นท่ีสอดคล้องกับเนอ้ื หา “ไบโอชาร์ ถ่านชีวภาพเพ่ือการเกษตร\" neering M : Mathematics C : Culture มศาสตร์ คณิตศาสตร์ วัฒนธรรม ทอ้ งถ่นิ การ ความรู้ ต้นกาเนดิ บการผลิต 1. การชั่งปริมาณ 1. ภมู ิปัญญาการ บปุ ัญหา สว่ นผสมของไบ เผาใบไม้ กิ่งไม้ หาแนวคดิ โอชาร์ แกลบ แลว้ นาข้ี ง เถาหรอื ผงถ่านท่ี งแผนและ ได้ไปผสมดนิ ปลูก า เพ่อื เพมิ่ ความร่วน สอบและ ซยุ แรธ่ าตุ ดนิ อุ้ม มินผล น้าได้ดี เสนอ มท้องถนิ่ ที่สอดคล้องกับเนื้อหา “ไบโอชาร์ ถ่านชวี ภาพเพอ่ื การเกษตร” 4

ขั้นตอนการจัดกิจกรรมการเรียนรู้ ข้นั ตอนที่ 1 กิจกรรมการเรียนรูป้ ระสบการณ์ทางวิทยาศาสตร์ (S : Science Experience Activity) 1. ผจู้ ัดกิจกรรมทักทาย และแนะนาตนเองกับผู้รบั บริการ รวมทั้งชแ้ี จงวตั ถุประสงค์ของฐานการเรียนรู้ เรือ่ ง ไบโอชาร์ “ถา่ นชวี ภาพเพือ่ การเกษตร” ได้แก่ (1) อธบิ ายการผลิตไบโอชาร์โดยการบรู ณาการสะเต็มศึกษา (2) ออกแบบและปฏิบัติการผลติ ไบโอชาร์โดยการบรู ณาการสะเตม็ ศึกษา (3) เห็นความสาคญั ของการประยกุ ตใ์ ช้ไบโอชารเ์ พื่อการเกษตรและสงิ่ แวดล้อม หลงั จากน้ันผจู้ ดั กิจกรรมใหผ้ ู้รับบรกิ ารทาแบบทดสอบก่อนเรียน เร่อื ง ไบโอชาร์ “ถา่ นชวี ภาพเพอ่ื การเกษตร” เป็นการเรียนรสู้ ะเต็มศึกษาที่บรู ณาการกบั วัฒนธรรมท้องถิ่น ซ่งึ สะเตม็ ศึกษาเปน็ การบรู ณาการวิชาวทิ ยาศาสตร์ เทคโนโลยี วศิ วกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ ทผ่ี ู้รบั บริการจะไดล้ งมือปฏบิ ตั ิเรียนรกู้ ารทางาน และใช้ความคิดใน ด้านต่างๆ ซึง่ ผูร้ ับบริการจะต้องแบบและสรา้ งสรรคส์ ิ่งที่ต้องการพฒั นาหรือนวัตกรรมเพื่อแก้ปัญหาในชวี ติ จริง รวมทงั้ การพฒั นาผลผลิตใหม่ทเี่ ป็นประโยชนต์ อ่ การดารงชีวิตและการประกอบอาชีพผา่ นประสบการณ์ในการทา กิจกรรมในคร้งั น้ี ซึ่งกิจกรรมดังกลา่ วจะเป็นการบูรณาการวัฒนธรรมท้องถิน่ เข้าไปดว้ ย วฒั นธรรมเปน็ ทุกสิง่ ทุก อย่างท่ีมนุษยส์ รา้ งขน้ึ เพ่ือสรา้ งเสรมิ การดารงชวี ิตทดี่ ีขึ้น มีการสบื ทอดเป็นมรดกไปสูค่ นรุ่นหลัง วฒั นธรรมจึง แสดงถงึ ขีดความสามารถของมนุษยเ์ พื่อสรา้ งองค์ความรใู้ หม่ๆ สาหรบั การปรับตวั แก้ปัญหา พฒั นาวถิ กี ารดาเนนิ ชีวติ และตอบสนองความต้องการของมนษุ ย์ทงั้ ทางกายและใจ 2. ผจู้ ัดกิจกรรมให้ผูร้ บั บริการทาแบบทดสอบก่อนเรียน เรอ่ื งไบโอชาร์ ถ่านชีวภาพเพื่อการเกษตร 3. ผจู้ ัดกิจกรรมซกั ถามประสบการณ์เดิมของผู้รับบรกิ ารเกี่ยวกับเรือ่ งทีจ่ ะเรียนรู้ โดยสุ่มผรู้ บั บริการ จานวน 3 - 5 คน ตามความสมคั รใจ ให้ตอบคาถาม จานวน 4 ประเดน็ ดังน้ี ประเดน็ ท่ี 1 “ทา่ นคดิ วา่ ปัญหาการเกษตรกบั สิง่ แวดล้อม มีเร่อื งอะไรบ้าง อธบิ ายพอสงั เขป” ประเด็นที่ 2 “ทา่ นคดิ ว่า ชีวมวล คอื อะไร และมีอะไรบา้ ง อธิบายพอสังเขป” ประเดน็ ท่ี 3 “ท่าน รูจ้ ักไบโอชาร์ หรอื ไม”่ ประเด็นท่ี 4 “ท่านคิดวา่ ไบโอชาร์คอื อะไร มีประโยชน์อย่างไร สามารถนาไปใชใ้ นชวี ติ ประจาวันได้ อย่างไร อธิบายพอสังเขป” 4. ผู้จัดกจิ กรรมและผรู้ ับบริการ แลกเปล่ียนความคดิ เห็น และสรปุ ผลการเรียนรรู้ ว่ มกนั 5. ผู้จัดกจิ กรรมเชอ่ื มโยงประสบการณเ์ ดิมของผู้รับบริการกบั เนอื้ หาการเรียนรู้ เรอ่ื ง ไบโอชาร์ “ถา่ น ชีวภาพเพ่ือการเกษตร” โดยบรรยายเรื่อง ไบโอชาร์ “ถ่านชีวภาพเพอื่ การเกษตร” ตามใบความรู้ของผจู้ ัดกิจกรรม เร่ือง ไบโอชาร์ “ถา่ นชีวภาพเพอ่ื การเกษตร” โดยบูรณาการสะเต็มศึกษากับเน้ือหาท่ีเรยี นรู้ ซง่ึ มีรายละเอียด หัวขอ้ ของเนือ้ หาดงั นี้ การเรียนรสู้ ะเตม็ ศึกษาบูรณาการวัฒนธรรมท้องถ่นิ เร่ือง ไบโอชาร์ “ถา่ นชีวภาพเพือ่ การเกษตร” 1. อธบิ ายการผลิตไบโอชาร์โดยการบูรณาการสะเต็มศึกษา (1.1) ปญั หาการเกษตรและส่ิงแวดล้อมของเกษตรกร (1.2) ความหมาย ความสาคัญ และประเภทของชีวมวล (1.3) กระบวนการแยกสลายด้วยความร้อน (Pirolysis) 5

(1.4) ความหมาย ความสาคัญ และประโยชนข์ องไบโอชาร์ (1.5) ส่วนประกอบเตาเผาไบโอชาร์ (1.6) การผลิตไบโอชาร์ 2. เหน็ ความสาคัญของการประยกุ ตใ์ ช้ไบโอชาร์เพื่อการเกษตรและส่ิงแวดล้อม หลงั จากนน้ั ผ้จู ดั กิจกรรมเช่ือมโยงการบูรณาการสะเต็มศึกษากับเนื้อหาทีเ่ รียนรู้ ตามใบความรขู้ องผจู้ ัด กจิ กรรม เร่อื งแผนผังความเช่ือมโยงสะเต็มศึกษากบั การบรู ณาการวัฒนธรรมท้องถน่ิ ท่ีสอดคลอ้ งกับเนือ้ หา “ไบ โอชารถ์ า่ นชีวภาพเพื่อการเกษตร” ดงั นี้ 4.1 Science (วทิ ยาศาสตร)์ ความรู้ (1) ก๊าซ (2) การถ่ายเท่ความรอ้ น (3) กระบวนการแยกสลายด้วยความรอ้ น (Pirolysis) (4) กรด - เบส 4.2 Technology (เทคโนโลยี) ประโยชน์ที่ไดร้ บั (1) แปลงฟางข้าว ใบไม้ ก่งิ ไม้เปน็ แกส๊ หุงตม้ และไบโอชาร์ปรับปรงุ ดนิ แทนการเผาท้งิ (2) ลดมลพิษทางอากาศและภาวะโลกรอ้ น (3) ลดการใชป้ ุ๋ยเคมี 4.3 Engineering (วศิ วกรรมศาสตร์) กระบวนการออกแบบการผลติ (1) การระบุปญั หา (2) การค้นหาแนวคดิ ท่เี กีย่ วขอ้ ง (3) การวางแผนและการพัฒนา (4) การทดสอบและการประเมนิ ผล (5) การนาเสนอผลลัพธ์ 4.4 Mathematics (คณิตศาสตร)์ ความรู้ (1) การช่งั ปรมิ าณสว่ นผสมของไบโอชาร์ 5. ผจู้ ดั กิจกรรมแจกใบความรู้สาหรับผูร้ ับบรกิ าร เรื่อง ไบโอชาร์ “ถา่ นชวี ภาพเพ่ือการเกษตร” ให้ ผ้รู ับบริการได้รวบรวมและศกึ ษาเปน็ ข้อมลู รวมทงั้ แนวคิดเกย่ี วกับสง่ิ ทีจ่ ะเรียนรู้ ประกอบการออกแบบวิธกี ารแก้ปญั หา โดยเช่ือมโยงสะเตม็ ศกึ ษาท่ีบูรณาการกบั วฒั นธรรมท้องถิ่น หลังจากนน้ั ผู้จัดกจิ กรรมและผู้รับบริการแลกเปลยี่ นความ คดิ เห็นและสรุปผลการเรียนรู้ร่วมกัน 6

ขัน้ ตอนท่ี 2 กจิ กรรมการเรยี นรูว้ ิทยาศาสตรท์ ่ีท้าทาย (C : Challenge Learning Activity) 1. ผ้จู ัดกิจกรรมเช่ือมโยงเขา้ สู่เนือ้ หาในข้นั ตอนท่ี 1 เร่ือง ไบโอชาร์ “ถา่ นชีวภาพเพื่อการเกษตร” โดย สมมุตสิ ถานการณ์ปญั หาว่า หม่บู ้านผู้รับบริการทาการเกษตร มเี ศษชวี มวลเหลอื ท้ิงจานวนมาก จะมีแนวทางการ จดั การชีวมวลอยา่ งไร (แนวคาตอบ ฝังกลบ ใช้ไฟเผา นาไปหมักทาปุ๋ย) และให้ผรู้ ับบริการชมคลปิ วดิ ีโอเร่ือง ไบ โอชาร์ “ถา่ นชีวภาพเพ่ือการเกษตร” จากอินเตอรเ์ นต็ https://www.youtube.com/watch?v=s2bpOg5JsVA จานวน 5.07นาที หลังจากนัน้ ผู้จัดกจิ กรรมเสนอสถานการณ์ในชีวติ จริงท่ีเกี่ยวข้อง ดังตวั อย่าง “หมบู่ า้ นของผรู้ บั บริการมีเศษชวี มวลจาการทาเกษตรเหลอื ท้ิงจานวนมาก จากการสอบถามพบวา่ การ จัดการกับชวี มวล ส่วนใหญน่ าไปฝังกลบ ใชไ้ ฟเผาโดยตรง และการนาไปหมักทาป๋ยุ ซ่ึงประโยชนท์ ่ไี ดจ้ ากเศษชวี มวลนั้นไมค่ ุ้มค่าและก่อใหเ้ กิดมลพษิ ผ้รู บั บรกิ ารจะหาวิธกี ารใดจัดการกบั เศษชวี มวลโดยใหม้ ลี ักษณะเหมือนหรอื เป็นถ่าน และยังคงรปู รา่ งเดิมมากที่สดุ โดยใช้เครื่องมือทีห่ าไดง้ า่ ย (แนวคาตอบ ใชไ้ ฟเผาโดยตรง นาไปเผาโดยใช้ เตาเผา) ผูจ้ ัดกิจกรรมอาจใหผ้ ู้รบั บริการรว่ มกันอภปิ รายวา่ วธิ ีการทผ่ี รู้ บั บริการนาเสนอสามารถทาให้ชีวมวลเกดิ เป็นถ่านโดยไมเ่ ป็นขเ้ี ถาได้อย่างไร และเครอ่ื งมือท่ีใช้ทาถ่านตามวิธที ผี่ ูร้ บั บรกิ ารนาเสนอมานนั้ มตี ้นทุนสงู และ ก่อใหเ้ กิดมลพษิ หรือไม่ อย่างไรเพ่ือให้เกิดประโยชนส์ ูงสดุ ” หลังจากนั้นผูจ้ ัดกิจกรรมอธิบายและสาธิตการผลิตไบโอชาร์ ตามใบความรู้สาหรบั ผ้จู ัดกิจกรรมเร่ือง การ ผลติ ไบโอชาร์ พรอ้ มทัง้ ใหผ้ รู้ ับบรกิ ารร่วมปฏบิ ตั ใิ นการสาธิตของผู้จัดกิจกรรมด้วย 2. ให้ผู้รับบริการต้ังประเด็นข้อสงสัยหรือสิ่งที่อยากรู้ในกระบวนการหรือหลักการที่เกี่ยวข้องจากการ สาธิตของผจู้ ัดกิจกรรม รวมไปถึงการนาไปประยุกต์ใช้ในชีวติ จริง 3. ผจู้ ัดกิจกรรมและผู้รบั บริการแลกเปลยี่ นความคดิ เห็นและสรุปผลการเรียนรู้รว่ มกัน ขั้นตอนท่ี 3 กิจกรรมการสรุปผลการนาวิทยาศาสตร์ไปใชใ้ นชวี ิตประจาวัน (I : Implementation Conclusion Activity) 1. แบ่งผู้รบั บรกิ ารออกเป็นกลมุ่ ๆ ละ 5 – 10 คน ให้ออกแบบปฏบิ ตั ิการ โดยการวางแผนและดาเนนิ การ เก่ียวกบั การ ผลิตไบโอชาร์ โดยการบรู ณาการสะเต็มศกึ ษา ตามใบกจิ กรรมของผ้รู ับบริการเรอ่ื ง ออกแบบและ ปฏบิ ตั กิ ารผลติ ไบโอชาร์ โดยการบรู ณาการสะเต็มศึกษา ทั้งนผี้ ้จู ัดกิจกรรมเตรยี มวัสดอุ ุปกรณใ์ ห้กับผู้รบั บรกิ ารในการออกแบบและปฏบิ ัตกิ ิจกรรมผลติ ไบโอชาร์ โดยการบูรณาการสะเต็มศึกษา (ฝาปดิ ถังบรรจุชีวมวล/ถังบรรจุชวี มวล/ท่อบรรจเุ ชื้อเพลิง/ชีวมวล/ท่ีจุดไฟ/ ตะแกรงเหล็ก/อฐิ รองพน้ื /ถุงมอื ผา้ /เหลก็ คบี ถ่าน/มดี /จอม/ปุ๋ยคอก/ดินปลูก) 2. ผู้รบั บรกิ ารนาเสนอผลงานการออกแบบและปฏบิ ตั ิการทดลอง 3.ใหผ้ รู้ ับบรกิ ารตอบคาถามโดยส่มุ ผู้รับบรกิ าร จานวน 3 – 5 คน ตามความสมัครใจ ให้ตอบคาถามใน ประเดน็ “ทา่ นจะนาความรู้ เรื่อง ไบโอชาร์ “ถ่านชีวภาพเพ่อื การเกษตร” ไปประยุกต์ใช้ในการแก้ปัญหาหรือใช้ ประโยชนใ์ นชีวิตจรงิ ได้อยา่ งไร 4. ผ้จู ัดกจิ กรรมและผู้รบั บริการแลกเปลย่ี นความคดิ เห็นและสรุปผลการเรียนรู้ร่วมกนั ตาม PowerPoint เร่ืองการสรุปผลการเรยี นรเู้ รอื่ ง ไบโอชาร์ “ถ่านชีวภาพเพ่อื การเกษตร” 7

5. ให้ผ้รู บั บริการทาแบบทดสอบหลงั เรียน เรอื่ ง ไบโอชาร์ “ถ่านชีวภาพเพื่อการเกษตร” 6. ให้ผู้รับบริการทาแบบประเมนิ ความพึงพอใจท่ีมีต่อกิจกรรมการเรยี นร้เู รอื่ งไบโอชาร์ ถ่านชวี ภาพเพื่อ การเกษตร สื่อ วัสดุอุปกรณ์ และแหล่งการเรียนรู้ 1. แบบทดสอบกอ่ นเรียน เร่ือง เรื่องไบโอชาร์ ถ่านชีวภาพเพอื่ การเกษตร 2. ใบความรขู้ องผ้จู ดั กจิ กรรม เรอื่ ง เร่อื งการผลติ ไบโอชาร์ โดยการบรู ณาการสะเต็มศึกษา 3. ใบความรู้ของผู้จัดกิจกรรม เร่ืองแผนผังกระบวนการและเนื้อหา สะเต็มศึกษาบูรณาการวัฒนธรรม ท้องถน่ิ “ไบโอชาร์ ถ่านชวี ภาพเพื่อการเกษตร” 4. ใบความรสู้ าหรับผู้รับบริการ เรอ่ื ง ไบโอชาร์ ถา่ นชีวภาพเพอื่ การเกษตร 5. คลิปวิดโี อเร่อื ง ไบโอชาร์ ถา่ นชีวภาพเพื่อการเกษตร 6. ใบความรูส้ าหรับผ้จู ัดกิจกรรมเรือ่ ง การผลิตไบโอชาร์ 7. ใบกิจกรรมของผ้รู ับบริการเรอ่ื ง ออกแบบและปฏบิ ัตกิ ารผลิตไบโอชาร์ โดยการบูรณาการสะเตม็ ศกึ ษา 8. วัสดุอุปกรณ์ให้กับผู้รับบริการในการออกแบบและปฏิบัติการผลิตไบโอชาร์โดยการบูรณาการสะเต็ม ศกึ ษา (ไขเ่ ป็ด/น้าเปลา่ /เกลือเม็ด/สมุนไพรไทย/น้าส้มสายชูกลัน่ 5% /ขวดโหล/ถุงร้อน/หม้อ/เตาแกส๊ /กะละมัง/ตาช่ัง) 9. PowerPoint เรือ่ งการสรุปผลการเรียนรู้เร่ือง เรื่องไบโอชาร์ ถ่านชีวภาพเพ่อื การเกษตร 10. แบบทดสอบหลังเรียน เรอ่ื ง เร่อื งไบโอชาร์ ถา่ นชีวภาพเพื่อการเกษตร 11. แบบประเมนิ ความพึงพอใจท่มี ตี ่อกิจกรรมการเรียนรู้เร่ืองเร่อื งไบโอชาร์ ถ่านชีวภาพเพื่อการเกษตร การวดั และประเมินผล 1. สงั เกตพฤติกรรมการมสี ว่ นร่วม ความตง้ั ใจ และความสนใจของผ้รู ับบริการ 2. ผลการทดสอบกอ่ นและหลังเรียน 3. ผลการออกแบบและสร้างสรรคน์ วัตกรรมและสิง่ ที่ต้องการพฒั นา/ชน้ิ งาน/ผลงาน 4. ผลการประเมินความพึงพอใจในการเข้าร่วมกจิ กรรม 8

บนั ทกึ ผลหลงั การจัดกิจกรรมการเรยี นรู้ ผลการใชแ้ ผนการจัดกิจกรรมการเรยี นรู้ 1. จานวนเน้ือหากับจานวนเวลา  เหมาะสม  ไม่เหมาะสม ระบุเหตผุ ล……………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 2. การเรียงลาดับเน้อื หากับความเข้าใจของผรู้ ับรกิ าร  เหมาะสม  ไม่เหมาะสม ระบุเหตผุ ล……………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 3. การนาเข้าส่บู ทเรยี นเนื้อหาแต่ละหัวข้อ  เหมาะสม  ไมเ่ หมาะสม ระบุเหตุผล……………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 4. วธิ ีการจดั กจิ กรรมการเรียนรกู้ บั เนื้อหาในแต่ละข้อ  เหมาะสม  ไม่เหมาะสม ระบเุ หตุผล……………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 5. การประเมินผลกับวัตถปุ ระสงค์ในแตล่ ะเน้ือหา  เหมาะสม  ไมเ่ หมาะสม ระบเุ หตุผล……………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. ผลการเรยี นรแู้ ละผู้รับบรกิ าร ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ผลการจัดกจิ กรรมการเรียนรู้ของผจู้ ักิจกรรม ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ขอ้ เสนอแนะ ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… 9

ใบความรสู้ าหรบั ผู้จัดกจิ กรรม เร่ือง ปัญหาการเกษตรและสงิ่ แวดลอ้ มของเกษตรกร มลพิษทางอากาศ อากาศ เปน็ หน่งึ ในปจั จัยสาคัญทคี่ นเราไม่อาจขาดได้ ซ่ึงในอากาศทห่ี ายใจทุกวนั มที ้ังฝุน่ ละออง ก๊าซ ต่างๆ ทปี่ ลดปล่อยจากยวดยานพาหนะ ปล่องโรงงานอุตสาหกรรมการกอ่ สร้าง รวมถึงการเผาตอซัง ฟางข้าวและ วัสดุทางการเกษตร จะมีผลกระทบต่อสุขภาพของประชาชน โดยเฉพาะอย่างยง่ิ ในชุมชนเมืองใหญท่ ีแ่ ออัดไปด้วย ผู้คน โดยแหลง่ กาเนดิ ในแตล่ ะพนื้ ท่จี ะแตกตา่ งกนั ไป โดยเขตเมืองจะมแี หลง่ กาเนิดจากยานพาหนะ พ้นื ท่ีชนบท หรือชุมชนในตา่ งจงั หวัดจะมีปญั หาฝนุ่ ละอองจากการเผาในทโ่ี ล่งท้ังจากพนื้ ท่ีการเกษตร การเผาขยะในชุมชน และไฟปา่ การเผาตอซัง ฟางข้าวและเศษวัสถุทางการเกษตร เปน็ แหลง่ กาเนดิ ของมลพิษทางอากาศหลักแหลง่ หนึ่งทกี่ ่อใหเ้ กิดสารมลพษิ ทางอากาศ และทาลายสง่ิ แวดล้อม ได้แก่ ทาให้เกิดก๊าซต่างๆ ทเ่ี กิดจากการเผาไหม้ เชน่ ก๊าซคารบ์ อนมอนอกไซด์ ก๊าซไนโตรเจนไดออกไซด์ สารอนิ ทรีย์ระเหย รวมทั้ง ฝนุ่ ละออง ควัน เถ้า เขม่า ซงึ่ ลว้ นแต่มีผลกระทบต่อสุขภาพอนามัยของมนุษย์ ก่อให้เกิดความเดอื ดร้อนราคาญและเป็นสาเหตขุ องการเกิด อุบตั ิเหตุ โดยเฉพาะอย่างยิง่ การเผาหญา้ หรือขยะริมทางจราจรจะเปน็ สาเหตขุ องอบุ ตั เิ หตุบนทอ้ งถนน ทาให้ สญู เสยี ชวี ิตและทรพั ยส์ นิ นอกจากนีก้ ารเผาตอซังและฟางขา้ วเปน็ สาเหตุหน่ึงทท่ี าให้เกิดไฟปา่ เผาไหม้แหลง่ ทรัพยากรธรรมชาติในพ้นื ที่กว้าง ผลกระทบของก๊าซมลพิษ 1. คาร์บอนมอนอกไซด์ เป็นกา๊ ซทีเ่ กิดขนึ้ จากการเผาไหมไ้ มส่ มบรู ณข์ องสารประกอบคารบ์ อน เป็น ก๊าซที่ไมม่ สี รี สและกล่ินเบากว่าอากาศท่ัวไป เมื่อหายใจเขา้ ไปก๊าซนีจ้ ะรวมตวั ฮีโมโกลบนิ (haemoglobin) ใน เมด็ เลือดแดงได้มากกว่าออกซเิ จนถึง 200-250 เทา่ เกดิ เปน็ คาร์บอกซีฮโี มโกลบิน (Carboxyhemoglobin) ทาใหเ้ ม็ดเลอื ดแดงไม่สามารถรบั O 2 ได้ตามปกติรา่ งกายได้รับ O 2 น้อยลงและ หวั ใจตอ้ งสบู ฉีดโลหิตมากขึน้ เพ่อื ทาให้โลหติ ผา่ นปอดมากข้นึ จะได้มีการรบั O 2 ให้มากขน้ึ หวั ใจและปอด จะต้องทางานหนักขึ้น อาการท่ัวไปเมื่อร่างกายไดร้ ับ CO คือ วิงเวียนศีรษะหายใจอึดอัด คลน่ื ไส้ อาเจยี น ปวดศรี ษะมนึ งง หากร่างกายไดร้ บั คาร์บอนไดออกไซด์มากอาจช็อกหมดสติหรอื ตายได้ 2. ก๊าซออกไซด์ของไนโตรเจน ออกไซด์ของไนโตรเจนประกอบด้วยไนตรัสออกไซด์ ( N 2O) ไนตริ กออกไซด์ (NO) ไดไนโตรเจน ไตรออกไซด์ ( N 2O 3) ไนโตรเจนไดออกไซด์( N 2O) ไดไนโตรเจนเตตรา ออกไซด์( N 2O 4) และไดไนโตรเจนเพนตะออกไซด์ ( N 2O 5) โดยทั่วไปก๊าซท่ีทาให้เกดิ มลพิษทางอากาศ คือ กา๊ ซไนตริกออกไซด์ (NO) และกา๊ ซไนโตรเจนไดออกไซด์ ( NO 2) 3. กา๊ ซไนตรกิ ออกไซด์ (NO) เปน็ กา๊ ซเฉอื่ ยมีคุณสมบัติเป็นยาสลบ เปน็ ก๊าซไม่มีสีและกลิน่ ใน ธรรมชาติทัว่ ไปพบในปริมาณน้อยกว่า 0.5 ppm. ละลายน้าได้เลก็ น้อย สว่ นไนโตรเจนไดออกไซด์ ( NO 2) เป็น ก๊าซสนี า้ ตาล ถ้ามีจานวนมากจะมองเห็น กา๊ ซทั้งสองชนิดจะเกดิ ขึน้ เองตามธรรมชาติ ไดแ้ ก่ ฟา้ ผ่า ฟ้า แลบ ภูเขาไฟระเบดิ หรอื อาจเกดิ จากกลไกของจลุ ินทรีย์ และนอกจากน้ีอาจเกดิ จากมนุษย์ เชน่ อุตสาหกรรม ผลติ กรดไนตรกิ และกรดกามะถัน และโรงงานผลติ วตั ถรุ ะเบดิ และการเผาไหมเ้ ของเคร่ืองยนต์ เป็นตน้ กา๊ ซไน ตรกิ ออกไซดท์ าปฏิกริ ยิ ากับโอโซนในบรรยากาศจะเกิดเป็นไนโตเจนไดออกไซด์และออกซิเจน ในทางตรงกันขา้ ม 10

เมือ่ มีแสงแดดจะทาให้ไนโตรเจนออกไซด์เกดิ ปฏิกริ ิยาผนั กลบั โดยทว่ั ไป ก๊าซ NO 2 ไม่เป็นอนั ตรายต่อรา่ งกาย เกดิ อันตราย แต่ NO 2 จะรวมตวั กบั น้าในอากาศเป็น H NO 3 (กรดไนตริก) ซึ่งมีฤทธ์ิกัดกร่อ 4. ซลั เฟอร์ออกไซด์ (SO x ) ออกไซด์ซลั เฟอรป์ ระกอบด้วย SO 2 และ SO 3 โดยทว่ั ไปมัก เขียนแทนซัลเฟอร์ออกไซด์ ด้วย SO x ซลั เฟอร์ไดออกไซด์ ( SO 2) เป็นก๊าซไม่มีสี ไม่ตดิ ไฟ มีกล่นิ แสบ จมูก ละลายได้ดีในนา้ โดยจะเปล่ียนเปน็ กรดซลั ฟูริก ในธรรมชาติทัว่ ไปจะมีปริมาณน้อยในบรรยากาศ คือ 0.02 - 0.1 ppm. แต่ถา้ พบในปริมาณสงู แล้วสว่ นมากจะเกดิ จากการเผาไหม้ โดยใชเ้ ชือ้ เพลงิ หรอื วสั ดุทม่ี ี กามะถนั เปน็ ส่วนประกอบปฏิกริ ยิ าการเกิดซลั เฟอร์ไดออกไซด์ ( SO 2) ถา้ SO 2 ทาปฏกิ รยิ ากับ O 2 ในอากาศจะได้ SO 3 ยิ่งถ้าในบรรยากาศมีตวั เร่งปฏิกริ ิยา เช่น มงั กานีส เหล็ก หรอื กลมุ่ metallic oxide จะทา ใหป้ ฏิกรยิ าเร็วขน้ึ ถ้าในบรรยากาศ มีละอองนา้ หรือความชน้ื สูง SO 2 จะเกดิ การรวมตวั เปน็ ฝนกรด (acid rain) ซ่ึงจะสง่ ผล กระทบตอ่ ระบบนเิ วศ ป่าไม้ แหล่งน้า สิ่งมีชวี ิตและมีฤทธิ์กัดกรอ่ นอาคาร ปรากฏการณเ์ รอื นกระจก ปรากฏการณเ์ รอื นกระจก (Greenhouse effect) คือ ปรากฏการณท์ ่โี ลกมอี ุณหภูมสิ ูงข้ึนเนอ่ื งจาก พลงั งานแสงอาทิตย์ ในชว่ งความยาวคล่ืนอนิ ฟราเรดทสี่ ะท้อนกลับถกู ดดู กลืน โดยโมเลกุลของไอ นา้ คารบ์ อนไดออกไซด์ C 2O มีเทน (CH 4) ไนตรัสออกไซด์ ( N 2O) และ CFCs ในบรรยากาศทาให้โมเลกลุ เหลา่ น้ีมพี ลังงานสงู ขน้ึ มีการถา่ ยเทพลงั งานซงึ่ กันและกันทาใหอ้ ุณหภูมใิ นชัน้ บรรยากาศสงู ข้ึนการถ่ายเทพลงั งาน และความยาวคล่ืนของโมเลกุลเหล่านีต้ ่อๆ กันไป ในบรรยากาศทาใหโ้ มเลกลุ เกดิ การสน่ั การเคลอ่ื นไหวตลอดเวลา และมาชนถูกผิวหนงั ของเราทาใหเ้ รารู้สึกรอ้ น ดงั ภาพ 11

เรอื นกระจก ในประเทศในเขตหนาวมกี ารเพาะปลูกพชื โดยอาศยั การควบคุมอณุ หภูมคิ วามร้อนโดยใช้หลักการท่ีพลงั งาน ความร้อนจากแสงอาทติ ย์ส่องผา่ นกระจก แตค่ วามร้อนท่ีอยภู่ ายในเรือนกระจกไมส่ ามารถสะท้อนกลบั ออกมา ทาใหอ้ ุณหภุมิภายในสูงขึ้นเหมาะแก่การเพาะปลกู ของพืช จึงมีการเปรยี บเทียบปรากฏการณ์ท่ีอุณหภูมิของโลก สูงขนึ้ น้วี ่าภาวะเรอื นกระจก (Greenhouse effect) ดังภาพ กา๊ ซท่มี ีบทบาทในการทาใหเ้ กิดปรากฏการณโ์ ลกมอี ุณหภูมิสูงขึ้น - ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ( CO 2) เปน็ กา๊ ซทสี่ ะสมพลงั งานความร้อนในบรรยากาศโลกไว้มากที่สดุ และมีผล ทาให้อุณหภมู ิของโลกสูงขน้ึ มากท่ีสุด ในบรรดาก๊าซเรือนกระจกชนดิ อ่นื ๆ CO 2 สว่ นมากเกิดจากการกระทา ของมนุษย์ เชน่ - การเผาไหม้เช้อื เพลิง - การผลติ ซเี มนต์ - การเผาไม้ทาลายปา่ - กา๊ ซมีเทน ( CH 4) เปน็ ก๊าซท่เี กิดขึน้ เองตามธรรมชาติ จากมลู สตั ว์เลย้ี ง เช่น ววั ควาย การเผาไหม้ เชอ้ื เพลิง ถ่านหนิ และกา๊ ซธรรมชาติ - กา๊ ซไนตรสั ออกไซด์ ( N 2O) เกดิ ขึน้ เองตามธรรมชาติ การใชป้ ยุ๋ มูลสตั วท์ ่ีย่อยสลาย การสันดาปของนา้ มนั เชื้อเพลงิ จากอุตสาหกรรมที่ใชก้ รดไนตรกิ ในขบวนการผลิต เช่น อตุ สาหกรรมเคมี อุตสาหกรรมพลาสติกบาง ชนดิ อตุ สาหกรรมผลิตเส้นใยไนลอน 12

- คลอโรฟลูโอโรคารบ์ อน (Chlorofluorocarbon-CFCs) เป็นสารสังเคราะหท์ ่ีใชใ้ นอตุ สาหกรรม ประกอบดว้ ย คารบ์ อน (C) คลอรนี (Cl) และฟลอู อรีน (F) ซึ่งเปน็ สารท่ีทาลายชั้นบรรยากาศโอโซนเปน็ สาเหตุ ทาใหอ้ ุณหภมู ิโลกสงู ข้นึ รังสีเหนือม่วงชนิด B หรือ Ultraviolet B สง่ มายังผิวโลกมากข้นึ ซง่ึ ส่วนใหญใ่ ชใ้ น อุตสาหกรรมต่างๆ เช่น เครื่องทาความเยน็ ในตูเ้ ยน็ เครื่องปรับอากาศ โฟม กระป๋องสเปรย์ สารดับเพลิง สาร ชะลา้ ง ในอุตสาหกรรมอเิ ล็คทรอนคิ ส์ ในปัจจุบนั มกี ารตระหนกั ถึงความสาคญั ของชัน้ โอโซนมากขน้ึ และพบว่า สาเหตุหลักของปัญหาชัน้ โอโซน ถูกทาลายนัน้ มาจากสารกลมุ่ CFCs เปน็ หลัก นอกจากนีย้ ังเกี่ยวข้องกับสารเคมใี นกลมุ่ แฮโลคารบ์ อน ซึ่ง ประกอบดว้ ยอะตอมของคลอรนี ฟลูออรีน โบรมนี คารบ์ อน และไฮโดรเจน ภาพแสดงการถกู ทาลายของชั้นโอโซนจากสารกลมุ่ CFCs จากการสารวจโอโซนท่ีบรเิ วณข้วั โลกใต้ ในปี พ. ศ. 2528 พบหลมุ โอโซนท่ีขัว้ โลก ใต้ (Antartic ozone hole) ซ่งึ การถกู ทาลายนี้จะเกยี่ วข้องกับสารคลอรีนเสมอ ทาให้ประเทศในกล่มุ ซีกโลก ตะวันตกและองคก์ ารส่งิ แวดล้อมแห่งสหประชาชาติมมี าตรการดาเนนิ การเพื่อป้องกนั และมีข้อกาหนดต่างๆ ขึน้ 13

ใบความรู้สาหรบั ผู้จดั กจิ กรรม เรือ่ ง ความหมาย ความสาคัญ และประเภทของชีวมวล ชีวมวล (Biomass) คือ สารอนิ ทรีย์ที่เปน็ แหล่งกักเกบ็ พลังงานจากธรรมชาติและสามารถนามาใช้ผลติ พลังงานได้ สารอนิ ทรยี ์เหลา่ นไ้ี ดม้ าจากพชื และสตั วต์ า่ งๆ เชน่ เศษไม้ ขยะ วัสดุเหลือใช้ทางการเกษตร การใชง้ าน ชวี มวลเพอื่ ทาให้ได้พลังงานอาจจะทาโดยนามาเผาไหม้เพื่อนาพลงั งานความรอ้ นทไ่ี ด้ไปใชใ้ นกระบวนการผลติ ไฟฟ้าทดแทนพลังงานจากฟอสซลิ (เช่น นา้ มนั ) ซึ่งมอี ยู่อย่างจากัดและอาจหมดลงได้ ชีวมวลเลา่ น้ีมแี หลง่ ที่มาต่าง ๆ กัน อาทิ พืชผลทางการเกษตร (agricultural crops) เศษวสั ดเุ หลอื ท้งิ การเกษตร (agricultural residues) ไม้ และเศษไม้ (wood and wood residues) หรอื ของเหลือจากจากอตุ สาหกรรมและชมุ ชน ประเภทของชีวมวล ประเภทของชีวมวลแบ่งออกเปน็ 6 ประเภทจากแหล่งกาเนดิ ของชวี มวลนนั้ ๆ (Hoogwijk et al., 2003 และ นคร, 2553) ซึง่ ได้แก่ 1. ชีวมวลทเ่ี กิดจากการเพาะปลูก ซง่ึ ชวี มวลประเภทนี้มกี ารปลกู ขึน้ มาแล้วเหลอื จากใช้ในจุดประสงค์ หลกั ของการปลูก เช่น ปลูกเพือ่ เปน็ อาหารแกค่ นหรือสัตว์ หรอื ปลูกขนึ้ มาเพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงชีวมวลโดยตรง ชวี มวลประเภทนี้ เชน่ ปาล์มนา้ มนั , ข้าวโพด, ถวั่ เหลือง และ มนั สาปะหลงั เป็นตน้ 2. ชีวมวลทีเ่ กิดข้นึ หลังการเกิดไฟไหม้ป่า ชวี มวลชนิดน้จี ะเกิดข้นึ หลังมีการเกิดไฟไหม้ป่าที่เกดิ ข้ึนเองตาม ธรรมชาตเิ ปน็ ประจา โดยชวี มวลประเภทนส้ี ว่ นใหญ่เป็นพวกเศษก่ิงไม้ และลาต้น ของต้นไม้ทหี่ ลงเหลือจากไฟ ไหมป้ า่ 3. ชวี มวลท่เี กิดขนึ้ จากของเสียทางการเกษตร ชีวมวลประเภทน้จี ะเกดิ ข้ึนระหว่างการเก็บเกีย่ วและการ แปรรปู พชื ผลทางการเกษตร เชน่ แกลบ, ฟางขา้ ว, กะลาปาลม์ และ กาบ 4. ชวี มวลทเ่ี กิดขึ้นในปา่ และอุตสาหกรรมป่าไม้ ชวี มวลประเภทน้สี ามารถหาไดใ้ นป่า เช่น เศษใบไม้ กง่ิ ไม้ ทีห่ กั จากตน้ ไม้ ต้นไม้ที่ตายไปแล้ว หรอื แมก้ ระท้งั ของเสยี ที่เกิดจากอตุ สาหกรรมการแปรรูปไม้ เช่น ขเ้ี ล้อื ย และ ปกี ไมเ้ ป็นต้น 5. ชวี มวลจากมูลสัตว์ ชวี มวลประเภทน้ีเป็นสิ่งปฏิกลู ที่เกิดจากการขับถ่ายของสตั ว์ เชน่ มลู วัว มลู แพะ มลู ไก่ เปน็ ตน้ ซงึ่ ชีวมวลเหลา่ นจี้ ะมคี วามช้ืนทสี่ งู มาก 6. ชีวมวลจากขยะชุนชน ชีวมวลประเภทนี้คือขยะท่ีเราท้ิงกนั ทุก ๆ วนั ซง่ึ สามารถเรียกอกี ชอื่ หน่งึ วา่ ขยะชมุ ชน (Municipal Solid Waste) 14

ใบความรู้สาหรบั ผ้จู ัดกจิ กรรม เรื่อง กระบวนการแยกสลายด้วยความรอ้ น (Pirolysis) ไพโรไลซิส (Pyrolysis) ไพโรไลซสี (Pyrolysis) คอื กระบวนการกลั่นสลาย (Destructive distillation) ในท่ที ไ่ี ม่มีออกซิเจน ผลผลติ ของ การไพโรไลซิสจะประกอบด้วย ของแข็ง ของเหลว และแก๊ส โดยของแขง็ ท่ไี ด้กค็ ือคารบ์ อน ของเหลวกค็ ือเอ็ททลี นี และแกส๊ คือ มีเทน ท้ังหมดจะเปน็ เชือ้ เพลิงท่ีสามารถนาไปใชไ้ ดต้ ่อไป กระบวนการไพโรไลซิสท่ีแทจ้ ริงจะต้อง ปอ้ นความร้อนใหส้ ารอนิ ทรีย์หรอื สารประกอบไฮโดรคาร์บอนทป่ี ้อนเขา้ สู่ระบบท่ีไม่มีแก๊สออกซิเจน การ ประยุกตใ์ ช้กระบวนการไพโรไลซสิ ก็คือ กระบวนการแกส๊ ซิฟิเคชนั (Gasification) ซึ่งเป็นการป้อนออกซเิ จน จานวนจากดั เข้าสรู่ ะบบ ออกซเิ จนท่ปี ้อนเข้าอาจเป็นออกซิเจนบรสิ ทุ ธ์ิหรอื อากาศ กระบวนการเตมิ ออกซเิ จนจะ ชว่ ยให้ระบบสามารถผลติ ความรอ้ นไดพ้ อทจ่ี ะทาให้ระบบเดินได้ด้วยตัวเองอยา่ งต่อเนื่อง เน่อื งจากปฏกิ ริ ิยาในการ เติมออกซิเจนจะเปน็ ปฏกิ ริ ิยาคายความร้อน สว่ นปฏกิ ิรยิ าในการลดออกซเิ จนจะเป็นปฏิกริ ยิ ารบั ความร้อน ซึ่งจะ ขึ้นอยูก่ ับปริมาณความร้อนหรอื ออกซิเจนทปี่ ้อนเข้า ตวั แปรสาคัญ 2 ตวั ในระบบ ไพโรไลซิสคืออุณหภมู ขิ องการ ไพโรไลซ์ และอตั ราความเร็วในการทาใหเ้ ช้ือเพลิงมีอุณหภูมิถงึ ระดบั ไพโรไลซ์ท่ีต้องการ การเลอื กของตวั แปรดา้ น ระดับอุณหภมู แิ ละอตั ราความเร็วของการใหค้ วามร้อนจะเป็นตัวกาหนดลกั ษณะผลผลติ ที่ได้ ระบบไพโรไลซิสท่ีใช้ อณุ หภูมสิ งู และอัตราการเพม่ิ อุณหภมู ชิ ้า ผลผลิตทไ่ี ด้สว่ นใหญ่จะเปน็ แก๊ส ส่วนระบบที่ใช้อุณหภูมติ า่ และการเพม่ิ อณุ หภูมชิ า้ ผลผลิตทีไ่ ดส้ ว่ นใหญ่จะเป็นของแข็ง (ถ่าน) เทคนคิ ในการควบคุมอุณหภูมิของระบบทาได้ไม่ยาก แต่ เทคนิคในการ8 ควบคุมอัตราความเรว็ ในการให้ความร้อนยังถอื ว่าเปน็ เร่ืองท่ีทาได้คอ่ นข้างยาก ไพโรไลซสิ (และ แกส๊ ซฟิ ิเคชัน) มีข้อดีในการกาจดั ขยะมลู ฝอยทางทฤษฎหี ลายประการ โดยเฉพาะมผี ลดีทางสิ่งแวดล้อมมาก เน่อื งจาก เกิดมลพิษน้อย และผลผลติ ไดเ้ ป็นเชอื้ เพลงิ ทใี่ ช้ประโยชนไ์ ดห้ ลายชนดิ ดว้ ยเหตุนีจ้ งึ ดเู หมือนว่า การ ประยุกตใ์ ช้ระบบไพโรไลซสิ กับขยะมูลฝอยแห้งนา่ จะเปน็ วิธกี ารทเ่ี หมาะสมมาก การสรา้ งเครื่องจักรทมี่ รี ะบบ ร่วมกันทง้ั ไพโรไลซสิ และแกส๊ -ซิฟิเคช่นั จะช่วยใหร้ ะบบมีความเสถยี รมากขน้ึ และยังเป็นการใช้พลังงานหมุนเวียน ในตัวเองโดยไม่ต้องพ่ึงพลงั งานจากภายนอกอีกด้วย โดยสรุป กระบวนไพโรไลซสี มจี ดุ ดหี ลายประการ โดยเฉพาะ อย่างย่งิ กระบวนการแกส๊ ซิฟิเคชนั สามารถผลติ ก๊าซเชื้อเพลิงท่ีมคี ุณคา่ และมลู ค่าสงู ขอ้ ได้เปรยี บของระบบแกส๊ ซฟิ ิ เค-ชนั คอื ระบบสามารถสนองขอ้ กาหนดดา้ นอากาศเสยี ของการเผาขยะ ตลอดจนมาตรฐานเรอื่ งไดอ๊อกซนิ ได้เป็น อยา่ งดี 15

ใบความรสู้ าหรับผ้จู ดั กิจกรรม เรื่อง ความหมาย ความสาคญั และประโยชน์ของไบโอชาร์ ไบโอชาร์ (Biochar) คือ วสั ดุท่ีอุดมดว้ ยคาร์บอน ผลิตจากการให้ความร้อนมวลชีวภาพ (biomass) โดย ไม่ใชอ้ อกซิเจนหรือใช้น้อยมาก เรยี กกระบวนการนีว้ ่าการแยกสลายด้วยความรอ้ น (pyrolysis) ซ่ึงมสี องวธิ หี ลกั ๆ คอื การแยกสลายอยา่ งเร็วและอยา่ งช้า การผลิตไบโอชาร์ด้วยวธิ กี ารแยกสลายอยา่ งช้าท่ีอุณหภมู ิเฉลี่ย 500 องศา เซลเซยี ส จะไดผ้ ลผลติ ของไบโอชาร์มากกวา่ 50% แตจ่ ะใช้เวลาเปน็ ช่วั โมง ซ่ึงต่างจากวิธกี ารแยกสลายอย่างเร็วที่ อณุ หภมู ิเฉลย่ี 700 องศาเซลเซียส ซึ่งใชเ้ วลาเป็นวินาที ผลผลิตที่ได้จะเปน็ น้ามนั ชวี ภาพ (bio-oil) 60% แกส๊ สงั เคราะห์ (syngas) ได้แก่ H2, CO และ CH4 รวมกัน 20% และ ไบโอชาร์ 20% (Winsley, 2007; Zafar,2009) ถา่ นชีวภาพ (Biochar) มีความหมายแตกต่างจากถ่านทัว่ ไป (Charcoal) ตรงจุดมงุ่ หมายของการใช้ ประโยชน์ คอื เมื่อกล่าวถงึ Charcoal จะหมายถงึ ถ่านทใ่ี ช้เปน็ เชอ้ื เพลิง ขณะท่ี Biochar คือถ่านทใี่ ช้ประโยชน์เพื่อ กกั เก็บคารบ์ อนลงดนิ และปรับปรงุ ดนิ (Ricks,2007) การกักเก็บคาร์บอนในดนิ ดว้ ยการแยกสลายมวลชวี ภาพด้วย ความรอ้ นจะได้คารบ์ อนถงึ 50% ของคาร์บอนทมี่ ีอย่ใู นมวลชีวภาพ คาร์บอนทไ่ี ด้จากการเผามวลชวี ภาพจะเหลือ เพยี ง 3% และจากการย่อยสลายโดยธรรมชาติหลังจาก 5-10 ปี จะได้คารบ์ อนน้อยกวา่ 20% ปรมิ าณของ คารบ์ อนท่ีได้จะขึ้นกบั ชนดิ ของมวลชวี ภาพ สาหรับอุณหภูมิจะมีผลน้อยมากถ้าอยรู่ ะหว่าง 350-500 องศา เซลเซียส (Lehmann et al.,2006) ความสาคัญของไบโอชาร์ 1. เปน็ ด่างช่วยปรับสภาพความเปน็ กรดในดนิ 2. มรี ูพรุนสาหรับเกบ็ นา้ และเป็นทอี่ ยขู่ องจุลนิ ทรีย์ ประโยชน์ของถ่านชวี ภาพ สามารถสรปุ ได้ 4 ประการหลักดังน้ี 1. ช่วยบรรเทาการเปล่ียนแปลงภูมอิ ากาศ เนือ่ งจากถ่านชีวภาพสามารถลดคารบ์ อนไดออกไซดใ์ นชัน้ บรรยากาศในระยะยาวไดด้ ้วยการกักเก็บคาร์บอนในดนิ 2. ช่วยปรับปรุงดนิ และผลผลติ ทางการเกษตร เนื่องจากเม่ือนาถ่านชวี ภาพลงดิน ลกั ษณะความเป็นรูพรุน ของถ่านชีวภาพจะช่วยกักเก็บน้าและอาหารในดิน และเป็นทีอ่ ยูใ่ ห้กับจุลินทรยี ์สาหรบั ทากิจกรรมเพ่ือสร้างอาหาร ใหด้ นิ เมอื่ ดนิ อุดมสมบูรณจ์ ะส่งผลใหผ้ ลผลิตทางการเกษตรเพิ่มขน้ึ 3. ช่วยผลติ พลังงานทดแทน เน่ืองจากกระบวนการผลติ ถา่ นชีวภาพจากมวลชวี ภาพดว้ ยการแยกสลาย ดว้ ยความรอ้ นจะให้พลังงานชวี ภาพท่สี ามารถใช้เป็นพลงั งานทดแทนเพือ่ การขนส่งและในระบบอตุ สาหกรรมได้ 4. ช่วยในกระบวนการจัดการของเสยี ประเภทอนิ ทรยี ว์ ตั ถไุ ด้ เนอื่ งจากเทคโนโลยไี บโอชารม์ ีศักยภาพใน การกาจดั ของเสียทีท่ าให้ส่งิ แวดลอ้ มเป็นมติ รได้ ทม่ี า: คดั ลอกจาก อรสา สุกสวา่ ง. 2552. เทคโนโลยีถา่ นชีวภาพ: วธิ แี กป้ ญั หาโลกรอ้ น ดิน และความยากจนใน ภาคเกษตรกรรม. การประชมุ วชิ าการเรอื่ ง สภาวะโลกรอ้ น: ความหลากหลายทางชวี ภาพและการใชป้ ระโยชน์ อย่างย่ังยืน, 5-6 พฤศจิกายน 2552 ณ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์วทิ ยาเขตกาแพงแสน 16

ใบความรู้สาหรับผู้จัดกิจกรรม เรอ่ื ง ส่วนประกอบเตาเผาไบโอชาร์ ส่วนประกอบเตาเผาไบโอชาร์ 1. ส่วนบรรจุชวี มวลทต่ี อ้ งการแยกแกส๊ และเปล่ยี นเป็นถ่านไบโอชาร์ เปน็ การนาเอาถังเหลก็ แบบมีฝาปิด ขนาดเทา่ ถงั สที ั่วไปมาดัดแปลงเปน็ เตาเผา ซง่ึ จะเจาะรูเพอ่ื สวมท่อตรงกลางสาหรบั บรรจุเชอ้ื เพลิง แต่กับชีวมวลท่ี จะเผาเป็นถ่านจะบรรจุอยู่รอบช่องวา่ งของถังทเี่ หลือ 2. สว่ นบรรจชุ วี มวลทใ่ี ชเ้ ป็นเชือ้ เพลิง เป็นเหมือนท่อกลางเตาทีใ่ ชบ้ รรจุชีวมวลท่ีจะเป็นเชอ้ื เพลิง ขนาด เสน้ ผ่าศนู ยก์ ลางของส่วนนส้ี ามารถปรับหรอื ลดขนาดได้ ซ่งึ มีผลต่างกนั เมื่อใช้งาน จากการทดสอบพบวา่ ขนาดเส้นผ่าศนู ย์กลาง 10 ซม.จะเหมาะกับการใชง้ านเพอ่ื หงุ ต้มอาหารปกตใิ นครวั เรือน ขนาดเสน้ ผ่าศูนยก์ ลาง 12 ซม. ให้เปลวไฟทค่ี ่อนข้างแรง ขนาดเสน้ ผ่าศูนย์กลาง 15 ซม. ใหเ้ ปลวไฟท่แี รงสงู มีความสงู ขึน้ มาราว 1 ฟตุ 3. สว่ นที่มกี ารลุกไหม้ของแก๊สทผ่ี ่านการแยกออกมาจากชีวมวล เปน็ รูทีเ่ ช่อื มกนั ระหวา่ งเตาบรรจุ เชอ้ื เพลงิ ชวี มวลและเตาบรรจุชวี มวลเผาถา่ น เพ่อื ใหแ้ กส๊ ทเี่ กิดขนึ้ จากกระบวนการแยกสลายดว้ ยความร้อน สามารถไหลจากสว่ นบรรจชุ วี มวลเผาถา่ นไปยังสว่ นบรรจุเช้ือเพลงิ ซึ่งกาลงั เผาไหม้อยไู่ ด้ แกส๊ จึงตดิ ไฟและเกิดการ ลกุ ไหม้ต่อไปได้ 17

ใบความรู้สาหรบั ผ้จู ดั กจิ กรรม เร่อื ง การผลติ ไบโอชาร์ การบรรจวุ ตั ถุดบิ ในเตา 1. นาเตาเหลก็ ทีบ่ รรจุชวี มวลและเชอ้ื เพลงิ มา ตัง้ ส่วนตัวเตาใหห้ งายขึน้ นาท่อกลางที่เป็นท่อบรรจุ เชือ้ เพลิงสวมลงไปท่คี อเดือยที่มีอยู่โดยให้รูที่เจาะไวร้ อบท่อค่อนมาทางปากเตา 2. บรรจุชวี มวลทตี่ ้องการจะเผาเปน็ ถา่ นไบโอชาร์ทีช่ อ่ งว่างให้รอบท่อกลาง บรรจุไมใ่ หส้ ูงเกิดปากเตา เพราะจะทาใหป้ ิดฝาไม่ได้ 3. นาไม้เชอื้ เพลิงบรรจุลงในท่อกลางท่ีว่างอยู่จนเต็ม เสรจ็ แลว้ ให้นาฝาปิดเตามาครอบปิดโดยให้คอเดือย ที่ฝาถงั สวมติดกับปากทอ่ กลางพอดี จากน้ีไปสามารถจดุ ไฟให้ติดเชอ้ื เพลงิ เพ่ือเผาใหเ้ กดิ แก๊สชวี มวลมาใช้หงุ ตม้ ได้ เมอื่ เผาเสรจ็ กจ็ ะได้ถ่านไบโอชาร์เป็นผลผลติ อกี อยา่ งหนง่ึ หมายเหตุ : ชวี มวลทน่ี ามาบรรจเุ พื่อเปน็ เชอื้ เพลิงในการเผาไหม้ใหค้ วามร้อนควรท่ีจะเป็นขนาดกลางถึงใหญ่ เพอื่ ท่ีจะเผาไหม้ตดิ ไฟได้ยาวนานจนกระบวนการไพโรไลซิสชีวมวลที่ต้องการเปล่ียนเป็นถ่านไบโอชาร์สาเรจ็ เสรจ็ ดี หากใช้ชวี มวลชิน้ เล็กเกนิ ไป การเผาไหมเ้ พ่ือเดนิ ระบบเตาจะเกดิ ข้นึ เพียงไมน่ าน กลา่ วคอื ติดไฟเรว็ และดับเรว็ ซึ่ง ทาให้การถา่ ยเทความรอ้ นไปสู่ชวี มวลทีต่ อ้ งการเปล่ยี นใหเ้ ปน็ ถา่ นไบโอชาร์ไมส่ มบรู ณ์ กลา่ วคือชีวมวลไม่ กลายเปน็ ถา่ นท้ังหมด แต่สามารถเผาโดยวธิ เี ดิมอีกครั้งเพื่อใหช้ ีวมวลท่ียังไม่กลายเป็นถ่านถกู เปลีย่ นเป็นถ่าน ทง้ั หมดได้ เมื่อเชอื้ เพลิงชวี มวลที่อยใู่ นช่องบรรจุเชื้อเพลงิ ที่แกนกลางค่อยๆ ถูกเผาไหม้จนมวลลดลงไปแลว้ หาก เตมิ เชอ้ื เพลงิ ใหมเ่ ข้าไปกลางครันจะทาให้เกดิ ควนั เพราะเปน็ การแทรกกระบวนการเผาไหม้ไม่สมบรู ณ์ที่กาลัง ดาเนนิ อยู่ หากต้องการใหเ้ ชอื้ เพลิงใหม่ทใี่ สเ่ ข้าไปเกิดกระบวนการเผาไหมแ้ ละควนั หายไปเร็วสามารถใชป้ ล่อง สงั กะสมี ว้ นมาสวมทีป่ ากช่องบรรจุเช้อื เพลงิ ปลอ่ งจะดงึ อากาศจากดา้ นล่างมาช่วยเผาไหม้ ทาใหช้ วี มวลใหมต่ ดิ ไฟ เรว็ ควนั หมดในเวลาไม่นาน เมื่อไม่มีควันเกิดข้ึนแลว้ จึงยกปล่องสังกะสีออกได้ สามารถเพ่ิมความแรงของเปลวไฟที่เกดิ ขนึ้ จากการเผาไหม้แกส๊ ชวี มวลในเตาไดโ้ ดยนาเตาทจี่ ุดไฟแล้วมาตั้งซ้อน กันสองใบ เปลวไฟจะรวมกนั เป็นสองเทา่ ซึ่งจะเหน็ ความแรงของไฟทเี่ พิ่มขน้ึ ได้อย่างชดั เจน 18

กระบวนการเผาถา่ นไบโอชาร์ผลิตแกส๊ ชวี มวล จดุ ไฟให้ตดิ ที่ไมเ้ ชอื้ เพลงิ ซงึ่ อยใู่ นทอ่ กลางของเตา เมอื่ เช้ือเพลงิ เริ่มติดไฟแลว้ ท่อกลางที่บรรจุเชื้อเพลงิ จะ มลี กั ษณะอับอากาศ ออกซิเจนเขา้ ไปช่วยในการเผาไหม้ได้นอ้ ย จึงทาให้เกิดการเผาไหม้ไมส่ มบูรณเ์ กดิ ข้ึน เช่นเดียวกบั เตาชีวมวลทีม่ กี ารใช้กันอยู่ ไมน่ านจึงเกิดแก๊สจากชวี มวลที่ใชเ้ ปน็ เชื้อเพลิงซึง่ ถูกเผาไหม้เกิดข้นึ เปลว ไฟแรง มีความร้อนสงู เม่ือเกิดพลังงานความร้อน ความรอ้ นจากท่อแกนกลางท่เี ผาไหม้เชื้อเพลิงชวี มวลหมจู่ ะ ถ่ายเทความร้อนเหล่าน้ีไปสชู่ ีวมวลท่ีล้อมอยรู่ อบขา้ งในเตาวงนอก ทาใหเ้ กิดกระบวนการไพโรไลซสี (Pyrolysis) จนทาใหเ้ กิดแก๊สชีวมวลอย่ภู ายในและไหลออกมาตามรทู เ่ี จาะของท่อกลาง แก๊สชวี มวลทไ่ี หลออกมาจะไปเจอกับ เปลวไฟทีเ่ ผาไหม้อยู่ดา้ นนอกพอดีทาให้เกดิ การลุกติดไฟข้ึนอกี เมื่อเผาเชอ้ื เพลิงจนเสร็จสนิ้ ชวี มวลท่อี ยใู่ นชอ่ ง บรรจุรอบนอกจะกลายเป็นถ่านไบโอชาร์ 19

ใบความรสู้ าหรบั ผจู้ ัดกจิ กรรม เรื่อง การประยุกตใ์ ช้ไบโอชาร์เพ่อื การเกษตรและสงิ่ แวดล้อม การใชถ่านชวี ภาพในการเกษตร การเตรียมถ่านชีวภาพเพ่อื ลงดนิ มีขนั้ ตอนดังตอไปนี้ 1. ทาใหถ่านชีวภาพมขี นาดเล็กที่สุด โดยเฉลี่ยไม่ใหญ่กว่า 1 เซนตเิ มตรเพ่ือให คลุกเคลา้ เขากบั ดินไดง้ า่ ย หากขนาดถ่านใหญ่เกินไปจะเป็นอปุ สรรคตอรากพืชในการ เจรญิ เตบิ โต อาจใชวธิ กี ารทุบหรอื บบี ใหแตก 2. ผสมถ่านชีวภาพกบั ปุ๋ยหมัก หรือปยุ๋ คอก ในอตั ราสวน 50% โดยน้าหนกั คลุกให เป็นเน้อื เดียวกนั 3. นาถา่ นชีวภาพผสมปุ๋ยหมกั ไปโรยลงดนิ ในขน้ั ตอนการเตรยี มดนิ ก่อนปลกู พืช รด นา้ ใหชุมเพอ่ื ใหถ่าน ชีวภาพดูดซึมนา้ แลวพรวนดินใหลกึ 10-20 เซนติเมตร ทาการรดนา้ ใหชมุ อีกครั้ง 4. ปลกู พืชผกั ในแปลงได ตามขั้นตอนการปลกู ผกั ท่ัวไป 20

ใบกจิ กรรมสาหรบั ผ้รู บั บรกิ าร เรอื่ ง การเผาไบโอชาร์ 1. ให้แตล่ ะกลมุ่ เลือกชีวมวลท่ีตอ้ งการจะเผา 2. นาเตาเหล็กที่บรรจชุ ีวมวลและเชอ้ื เพลงิ มา ตงั้ ส่วนตวั เตาให้หงายข้นึ นาท่อกลางที่เป็นท่อบรรจุ เชื้อเพลงิ สวมลงไปทีค่ อเดือยที่มอี ยโู่ ดยใหร้ ูท่ีเจาะไว้รอบท่อค่อนมาทางปากเตา 3. บรรจุชีวมวลท่ตี อ้ งการจะเผาเปน็ ถา่ นไบโอชาร์ทช่ี อ่ งวา่ งใหร้ อบท่อกลาง บรรจุไม่ใหส้ งู เกิดปากเตา เพราะจะทาให้ปิดฝาไมไ่ ด้ 3. นาไม้เชอ้ื เพลิงบรรจลุ งในท่อกลางท่ีวา่ งอยู่จนเต็ม เสรจ็ แล้วใหน้ าฝาปดิ เตามาครอบปิดโดยใหค้ อเดือย ที่ฝาถังสวมติดกับปากท่อกลางพอดี จากนไ้ี ปสามารถจุดไฟให้ติดเช้ือเพลงิ เพื่อเผาใหเ้ กิดแกส๊ ชีวมวลมาใชห้ ุงต้มได้ เม่ือเผาเสร็จก็จะได้ถ่านไบโอชาร์ 4. ใหผ้ ้รู บั บริการบันทกึ ผลดงั น้ี 4.1 ประเภทของชวี มวลทใ่ี ช้เผา…………………………………………………………………………………………. 4.2 ระยะท่ีใช้ในการเผา……………..…………………………………………………………………………………….. 4.3 ลักษณะของชีวมวลที่ผ่านการเผา…………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 21

ใบกจิ กรรม เร่อื ง การทาวสั ดุปรบั ปรุงดนิ จากไบโอชาร์ วัตถดุ บิ และอุปกรณ์ 1. ปุ๋ยคอกแห้ง 2. ถา่ นไบโอชาร์ 3. ดินปลกู 4. กระถางปลูกตน้ ไม้ขนาด 6 นว้ิ 5. จอบ ขน้ั ตอนการดาเนินการ 1. ทาใหถา่ นไบโอชาร์มีขนาดเลก็ ท่ีสดุ โดยเฉลย่ี ไม่ใหญก่ ว่า 1 เซนตเิ มตร อาจใชวิธีการทุบหรอื บีบใหแตก 2. ผสมถ่านไบโอชาร์ ปุย๋ คอก ดนิ ปลูก ในอตั ราสวน 1 : 1 : 2 โดยนา้ หนัก คลุกให เปน็ เนื้อเดยี วกัน 3. นาส่วนผสมทไ่ี ดใ้ ส่ในกระถางปลูก 4. ปลกู พชื ผักในกระถาง ตามขน้ั ตอนการปลูกผกั ท่วั ไป 22