ห้องสมุด Well-being Material

รศ.ดร.อภิชาต ประดิษฐสมานนท์ ร่วมงานแถลงข่าวโครงการประกวดผู้ประกอบการ Travel Tech Startup 2024

"วัสดุก่อสร้างจากเถ้าชีวมวล" ทางเลือกใหม่ในการพัฒนาอย่างยั่งยืน

รู้หรือไม่ว่า การผลิตไฟฟ้า 1 MW ทำให้เกิด “เถ้าชีวมวล” ประมาณ 200-400 ตัน/ปี ​เถ้าชีวมวล หรือที่เรียกว่า Wood ash นั้นคืออะไร แล้วทำไมเราถึงต้องมาสนใจในเรื่องนี้?​เถ้าชีวมวล จัดเป็นของเสียจากกระบวนการผลิตพลังงานไฟฟ้าโดยใช้ชีวมวลเป็นแหล่งเชื้อเพลิง ซึ่งชีวมวลแต่ละชนิดจะมีปริมาณเถ้าที่แตกต่างกัน โดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 1-3% หากยิ่งผลิตไฟฟ้ามากเท่าไหร่...ก็ยิ่งเกิดเถ้าชีวมวลมากขึ้นเท่านั้น​ปัจจุบันประเทศไทยมีโรงไฟฟ้าชีวมวลจำนวน 226 แห่ง และมีกำลังการผลิตรวมทั้งสิ้น 2,110 MW ซึ่งเท่ากับว่ามีเถ้าชีวมวลเกิดขึ้นเกือบ 1 ล้านตันในแต่ละปี คำถามที่ตามมา...เราจะจัดการกับขยะเถ้าชีวมวลจำนวนมหาศาลนี้ได้อย่างไรบ้าง?​เถ้าชีวมวลจัดเป็นของเสียอุตสาหกรรม จึงต้องได้รับการกำจัดอย่างถูกต้องตามกฎหมายเพื่อป้องกันผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม เช่น การฝังกลบตามหลักสุขาภิบาล การใช้เป็นวัตถุดิบทดแทนในเตาเผาปูนซีเมนต์ การหมักทำปุ๋ยและสารปรับปรุงคุณภาพดิน หรือการนำกลับมาใช้ประโยชน์ในรูปแบบอื่นๆ​อย่างไรก็ตาม ปริมาณเถ้าชีวมวลที่เกิดขึ้นมีจำนวนมากเกินไป ทำให้มีค่าใช้จ่ายในการกำจัดที่สูง เถ้าชีวมวลปริมาณ 80,000 – 100,000 ตัน มีค่ากำจัดสูงถึง 10-15 ล้านบาท และเพื่อลดค่าใช้จ่ายในการกำจัด และเพิ่มมูลค่าให้กับเถ้าชีวมวลเหล่านี้ จึงมีการศึกษาและพัฒนาวัสดุก่อสร้างโดยใช้เถ้าชีวมวลเป็นส่วนประกอบ​“เถ้าชีวมวล” มีศักยภาพในการใช้เป็นวัสดุทดแทน “ปูนซีเมนต์” ในการผลิตวัสดุก่อสร้างได้จริงหรือ?​โดยทั่วไปแล้วปูนซีเมนต์เป็นวัสดุหลักในการผลิตคอนกรีต เนื่องจากปูนซีเมนต์สามารถทำปฏิกิริยากับน้ำ หรือที่เรียกว่าปฏิกิริยาไฮรเดรชัน (Hydration) เกิดสารประกอบแคลเซียมซิลิเกตไฮเดรต (C-S-H) ที่ช่วยเพิ่มความแข็งแรงทนทานให้กับคอนกรีต การใช้เถ้าชีวมวลแทนที่ปูนซีเมนต์จึงส่งผลต่อคุณสมบัติของคอนกรีตเป็นอย่างมาก​เถ้าชีวมวลมีองค์ประกอบหลักเป็นแคลเซียมออกไซด์ (CaO) ในขณะที่มีปริมาณซิลิกา (SiO₂) อะลูมิน่า (Al₂O₃) และเหล็กออกไซด์ (Fe₂O₃) ต่ำ จึงทำให้เกิดปฏิกิริยาไฮรเดรชันลดลง อย่างไรก็ตาม SiO₂, Al₂O₃ หรือ Fe₂O₃ สามารถทำปฏิกิริยาปอซโซลาน (Pozzolanic Reaction) กับแคลเซียมไฮดรอกไซด์ (Ca(OH)₂) เกิดเป็นสารประกอบ C-S-H ซึ่งนอกจากช่วยเพิ่มกำลังอัดของคอนกรีตในระยะยาวได้แล้ว ยังช่วยเพิ่มความทนทานต่อซัลเฟต กรด และการเกิดคราบขาวบริเวณผิวคอนกรีตได้​อย่างไรก็ตาม การเพิ่มปริมาณเถ้าชีวมวลมากเกินไป ก็จะทำให้กำลังอัดของคอนกรีตลดลง เถ้าชีวมวลมีอนุภาคขนาดเล็ก และน้ำหนักเบากว่าปูนซีเมนต์ ทำให้คอนกรีตมีน้ำหนักเบา รวมทั้งอนุภาคขนาดเล็กยังสามารถเติมเต็มช่องว่างภายในของคอนกรีตได้ นอกจากนี้ เถ้าชีวมวลยังมีรูพรุน และพื้นที่ผิวสูง ทำให้ดูดซึมน้ำได้ดี ส่งผลให้คอนกรีตที่ได้มีการดูดกลืนน้ำสูง และจำเป็นต้องเพิ่มปริมาณน้ำในกระบวนการผลิตเพื่อชดเชยน้ำบางส่วนที่ถูกดูดซึม​เราจะเห็นได้ว่า เถ้าชีวมวลส่งผลต่อคุณสมบัติของคอนกรีตเป็นอย่างมาก โดยขึ้นอยู่กับชนิด องค์ประกอบทางเคมี และปริมาณของเถ้าชีวมวล การใช้เถ้าชีวมวลในการพัฒนาวัสดุก่อสร้างจึงเหมาะสมสำหรับการใช้งานที่ไม่ต้องการความสามารถในการรับน้ำหนักสูง เช่น ขอบคันหิน วัสดุปูพื้น งานตกแต่งสวน หรือช่องระบายอากาศ โดยอัตราส่วนที่เหมาะสมในการใช้เถ้าชีวมวลเป็นวัสดุทดแทนปูนซีเมนต์ คือ 10-30% โดยน้ำหนักของปูนซีเมนต์ แต่ทั้งนี้ก็ขึ้นอยู่กับชนิดและคุณสมบัติของเถ้าชีวมวล องค์ประกอบของคอนกรีต และอัตราส่วนของผสม​อีกสิ่งที่สำคัญคือ การสร้างความโดดเด่นหรือจุดแข็งกว่าผลิตภัณฑ์ในท้องตลาด การออกแบบผลิตภัณฑ์ให้มีความแตกต่าง ทั้งด้านรูปร่าง ความสวยงาม หรือมีฟังก์ชันการใช้งานพิเศษจึงเป็นสิ่งที่สำคัญ เพื่อเพิ่มความสามารถในการแข่งขัน และเป็นการสร้างเศรษฐกิจหมุนเวียนที่ยั่งยืน​เนื้อหาโดย คุณ สุพรรณภางค์ รักษาวงค์ นักวิจัยวัสดุ Sustainable Building Material​อ้างอิงข้อมูลจาก​กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน กระทรวงพลังงาน. 2568. แผนที่แสดงที่ตั้งโรงไฟฟ้าชีวมวลในประเทศไทย. ​ขวัญชีวา หยงสตาร์, นุอนันท์ คุระแก้ว, ชูเกียรติ ชูสกุล, และ สุนันท์ มนต์แก้ว. 2567. การพัฒนาอิฐบล็อกประสานจากฝุ่นหินเหลือทิ้งและเถ้าไม้ยางพารา. วารสารวิชาการและวิจัย มทร.พระนคร สาขาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ปีที่ 18 ฉบับที่ 1 (2567).​สาโรจน์ ดำรงศีล. 2550. ผลกระทบของปูนซีเมนต์ผสมเถ้าชานอ้อยและเถ้าลอยในลักษณะบดร่วมต่อคุณสมบัติทางกายภาพและเชิงกลของคอนกรีต. วารสารวิชาการและวิจัย มจธ. ปีที่ 30 ฉบับที่ 3 กรกฎาคม-กันยายน (2550).​Ayobami A. B., 2021. Performance of wood bottom ash in cement-based applications and comparison with other selected ashes: Overview, Resources, Conservation and Recycling. 166, 105351.​