ขยะอินทรีย์สู่พลังงานชีวภาพ(Biogas)
หนึ่งในเทคโนโลยีการจัดการขยะอย่างยั่งยืน

เบื้องหลัง: ขยะอินทรีย์สู่พลังงานชีวภาพ (Biogas)

ในโลกที่กำลังเผชิญกับปัญหามลพิษและภาวะโลกร้อน ขยะอินทรีย์หรือขยะย่อยสลายได้เองตามธรรมชาติไม่ได้เป็นแค่ปัญหาของระบบจัดการขยะอีกต่อไป แต่ยังกลายเป็น ทรัพยากรพลังงานหมุนเวียนที่มีคุณค่า การเปลี่ยนขยะอินทรีย์ให้เป็นพลังงานชีวภาพ (Biogas) เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีสำคัญในการจัดการขยะอย่างยั่งยืน โดยใช้ประโยชน์จากกระบวนการทางชีววิทยาและจุลินทรีย์

อะไรคือ Biogas และทำงานอย่างไร

Biogas (พลังงานชีวภาพ) คือก๊าซพลังงานที่เกิดจากการย่อยสลายสารอินทรีย์โดยจุลินทรีย์ในสภาวะ ไม่มีออกซิเจน (Anaerobic Digestion) โดยจะเกิดก๊าซหลักคือ มีเทน (CH₄) ซึ่งเป็นพลังงานที่สามารถเผาไหม้ใช้เป็นเชื้อเพลิงได้ รวมถึง คาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) เป็นส่วนประกอบด้วย กระบวนการนี้เกิดขึ้นในถังหมักที่ควบคุมสภาพแวดล้อมอย่างเหมาะสม เช่น อุณหภูมิ ความเป็นกรด–ด่าง และความชื้น โดยจุลินทรีย์จะย่อยสลายสารอินทรีย์ผ่านหลายขั้นตอนจนผลิตเป็นก๊าซนี้ออกมาเพื่อใช้พลังงานต่อไป

กระบวนการหลักในการผลิต Biogas

การรวบรวมและคัดแยกขยะอินทรีย์
ขยะทั่วไป เช่น เศษอาหาร เศษพืช และของเสียจากฟาร์ม ต้องแยกส่วนที่เป็นอินทรีย์ออกจากพลาสติกหรือวัสดุอื่นก่อนเข้าสู่การย่อยสลาย

การหมักแบบไร้ออกซิเจน
ขยะอินทรีย์ถูกป้อนเข้าสู่ reactor หรือถังหมัก ซึ่งอยู่ในสภาพไม่มีออกซิเจน จุลินทรีย์ชนิดต่าง ๆ จะเริ่มทำงานผ่านกระบวนการหลายขั้นตอน (Hydrolysis → Acidogenesis → Acetogenesis → Methanogenesis)

การเก็บและนำใช้งาน Biogas
ก๊าซชีวภาพที่ได้สามารถเก็บไว้ในถังกักและนำไปใช้เป็น:

- เชื้อเพลิงหุงต้ม
- ผลิตไฟฟ้าผ่านเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
- ระบบความร้อนในอุตสาหกรรม
- อัปเกรดเป็น biomethane เพื่อใช้ทดแทนก๊าซธรรมชาติ

ผลิตภัณฑ์ร่วมอื่น ๆ
ของเหลือจากการหมักเรียกว่า digestate สามารถนำไปใช้เป็นปุ๋ยอินทรีย์คุณภาพดี ช่วยลดการใช้ปุ๋ยเคมี

3. ตัวอย่างงานวิจัยและกรณีศึกษาจริง
🧪 งานวิจัยเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ

✅ Biogas จากเศษอาหารในถังกวนต่อเนื่อง (CSTR)
งานวิจัยจากมหาวิทยาลัยแม่โจ้ศึกษาการผลิต Biogas จากเศษอาหารเข้มข้นในระบบกวนต่อเนื่อง พบว่าสามารถสร้างปริมาณมีเทนได้สูงภายใต้สภาพการดีไซน์ที่เหมาะสม และแสดงอัตราการผลิตก๊าซมีเทนที่ชัดเจนต่อปริมาณขยะอินทรีย์

✅ ศักยภาพการผลิตจากข้าวโพดเลี้ยงสัตว์และกากตะกอนฟาร์มสุกร
อีกงานวิจัยในฟาร์มพบว่า การนำวัสดุเหลือทิ้งทางเกษตรมาใช้ร่วมกับกากตะกอนระบบน้ำเสียสามารถผลิต Biogas คุณภาพสูง และคาดว่าจะใช้เป็นพลังงานไฟฟ้าได้ถึงหลายร้อยกิโลวัตต์ต่อวัน

📊 งานวิจัยภาคชุมชนและการจัดการจริง

⭐ ตลาดไทกับ Dry Fermentation Technology
งานวิจัยในตลาดไทใช้ขยะอินทรีย์ประมาณ 94.19 ตันต่อวัน ผลิต Biogas ได้กว่า 17,807 ลูกบาศก์เมตรต่อวัน และสามารถผลิตไฟฟ้าได้ราว 0.5–1 MW พร้อมสร้างรายได้จากไฟฟ้าและปุ๋ยที่เหลือหลังการผลิต

⭐ ระบบ UASB ในอุตสาหกรรมน้ำเสียสับปะรด
การศึกษาหนึ่งพบว่า ระบบ UASB ที่รวมการตรึงจุลินทรีย์จากตะกอนเลนบ่อกุ้งสามารถเพิ่มผลผลิต Biogas ได้มากกว่าเดิมถึง 2.6 เท่า ซึ่งยังช่วยบำบัดน้ำเสียไปพร้อมกัน

ประโยชน์เชิงนิเวศและเศรษฐกิจ

🌍 ลดปริมาณก๊าซเรือนกระจก
การเปลี่ยนขยะอินทรีย์ให้เป็น Biogas ช่วยลดปริมาณมีเธนที่มักปล่อยออกมากจากกองขยะในหลุมฝังกลบ ซึ่งช่วยชะลอภาวะโลกร้อน

⚡ พลังงานทดแทนและกระจายพลังงาน
Biogas เป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่ช่วยลดการพึ่งพาพลังงานฟอสซิล และสามารถใช้ผลิตไฟฟ้าหรือความร้อนได้ในระดับชุมชนหรืออุตสาหกรรม

🌱 สารตกค้างใช้เป็นปุ๋ยอินทรีย์
ของเหลือจากการผลิตสามารถนำไปใช้เป็นปุ๋ย ช่วยเพิ่มคุณภาพดิน และลดการใช้ปุ๋ยเคมี

ความท้าทายและอนาคต

แม้ Biogas จะเป็นเทคโนโลยีที่มีศักยภาพสูง แต่ยังมี อุปสรรคด้านต้นทุนการติดตั้ง ระบบและการจัดการ feedstock ที่ต้องการความร่วมมือจากภาครัฐ ชุมชน และภาคอุตสาหกรรมเพื่อสนับสนุนการนำไปใช้ในวงกว้าง อย่างเช่น บริษัทใหญ่ในต่างประเทศที่สร้างโรงงานผลิต biomethane ขนาดใหญ่เพื่อลดการปล่อยคาร์บอนและรองรับพลังงานหมุนเวียนขององค์กร ✨
Reuters

การเปลี่ยนขยะอินทรีย์ให้เป็นพลังงาน Biogas ไม่ได้เป็นเพียง “การกำจัดของเสีย” อีกต่อไป แต่เป็น การเปลี่ยนของเสียให้เป็นคุณค่า ทั้งด้านพลังงาน เศรษฐกิจ และสิ่งแวดล้อม งานวิจัยและโครงการทดลองต่าง ๆ แสดงให้เห็นว่าด้วยเทคโนโลยีที่เหมาะสม ขยะอินทรีย์สามารถกลายเป็นพลังงานสะอาดที่แท้จริงและช่วยขับเคลื่อนระบบเศรษฐกิจหมุนเวียนอย่างยั่งยืน 🌱