การเผาถ่าน
ชนิดของถ่าน และประเภทเตาเผาถ่าน
การเผาถ่านคือการให้ความร้อนแก่วัสดุชีวมวล (Biomass) ในสภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจนจำกัด หรือแทบไม่มีเลย กระบวนการนี้เรียกว่า ไพโรไลซิส (Pyrolysis) ความร้อนจะทำให้สารอินทรีย์ในชีวมวลสลายตัว กลายเป็น:
+ ก๊าซ: เช่น มีเทน คาร์บอนมอนอกไซด์ ไฮโดรเจน
+ ของเหลว (น้ำมันชีวภาพ และน้ำ): ทาร์ กรดอะซิติก เมทานอล
+ ของแข็ง (ถ่าน): ส่วนที่อุดมไปด้วยคาร์บอนที่เราต้องการ
ชื่อเรียกและชนิดของถ่านตามระดับอุณหภูมิการเผา:
1. อุณหภูมิประมาณ 400 °C:
- ชื่อเรียกทั่วไป อาจเรียกว่า ถ่านชีวภาพ (Biochar) โดยเน้นการนำไปใช้ในการปรับปรุงดินและการเกษตร
- ลักษณะ ถ่านที่ได้จะมีปริมาณคาร์บอนไม่สูงมากนัก ยังมีสารระเหยอยู่พอสมควร มีความพรุนสูง
- การใช้งานหลัก ปรับปรุงดิน เพิ่มความสามารถในการอุ้มน้ำและธาตุอาหาร เป็นที่อยู่ของจุลินทรีย์ในดิน
2. อุณหภูมิประมาณ 700 °C:
- ชื่อเรียกทั่วไป อาจยังคงเรียกว่า ถ่านชีวภาพ หรือเริ่มมีคุณสมบัติใกล้เคียง ถ่านไม้ (Wood Charcoal) ที่ใช้เป็นเชื้อเพลิง
- ลักษณะ ปริมาณคาร์บอนสูงขึ้น สารระเหยลดลง ความแข็งแรงมากขึ้น และยังมีความพรุนสูง
- การใช้งานหลัก เป็นเชื้อเพลิงให้ความร้อน ดูดซับกลิ่นและความชื้นเบื้องต้น ใช้ในการเกษตรที่ต้องการคุณสมบัติการดูดซับมากขึ้น
3. อุณหภูมิประมาณ 1000 °C ขึ้นไป:
- ชื่อเรียกทั่วไป มักเรียกว่า ถ่านกัมมันต์ (Activated Carbon)
- ลักษณะ มีปริมาณคาร์บอนสูงมาก โครงสร้างมีความพรุนสูงมาก (เกิดจากการกระตุ้นเพิ่มเติมหลังการเผา) มีพื้นผิวจำเพาะสูง
- การใช้งานหลัก การกรองน้ำ กรองอากาศ ดูดซับสารเคมี สารพิษ ในอุตสาหกรรม การแพทย์ และอื่นๆ
ความแตกต่างที่สำคัญ:
- ถ่านชีวภาพ (Biochar) เน้นผลิตที่อุณหภูมิต่ำถึงปานกลาง (ส่วนใหญ่ 400-700 °C) เพื่อใช้ในการปรับปรุงดิน มีความสำคัญในเรื่องโครงสร้างรูพรุนและการกักเก็บธาตุอาหาร
- ถ่านไม้ (Wood Charcoal) เป็นคำเรียกรวมๆ ของถ่านที่ได้จากการเผาไม้เพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิง ซึ่งอาจเผาที่อุณหภูมิในช่วงกว้าง แต่โดยทั่วไปมักจะสูงกว่าการผลิตไบโอชาร์เล็กน้อย
- ถ่านกัมมันต์ (Activated Carbon) ผ่านกระบวนการเผาที่อุณหภูมิสูง (600-1200 °C) และมีการกระตุ้นเพิ่มเติม เพื่อเพิ่มพื้นที่ผิวและความสามารถในการดูดซับอย่างมาก
เตาเผาถ่านแบบต่างๆ ที่นิยมใช้
1. เตาเผาถ่านแบบดั้งเดิม (Traditional Kilns):
- เตาดิน (Earth Kiln) เป็นวิธีที่ง่ายที่สุด โดยการขุดหลุมหรือก่อเตาด้วยดินเหนียวเป็นรูปโดม แล้วนำไม้ไปเผา ข้อเสียคือประสิทธิภาพต่ำ ควบคุมยาก และปล่อยควันมาก
- เตาอิฐ (Brick Kiln) ก่อสร้างด้วยอิฐเป็นรูปทรงต่างๆ มักมีขนาดใหญ่ ให้ผลผลิตมากกว่าเตาดิน แต่ก็ยังปล่อยควันมากและใช้เวลานาน
- เตาหลุม (Pit Kiln) ขุดหลุมในดินแล้วนำไม้ลงไปเผา กลบด้วยดินเพื่อควบคุมอากาศ
ข้อเสียหลักของเตาเผาถ่านแบบดั้งเดิม:
- ประสิทธิภาพการผลิตถ่านต่ำ
- ใช้เวลานานในการเผาและทำให้เย็น
- ปล่อยควันและมลพิษทางอากาศสูง
2. เตาเผาถ่านแบบปรับปรุง (Improved Kilns):
มีการพัฒนาเตาเผาถ่านให้มีประสิทธิภาพดีขึ้น ลดควัน และควบคุมการเผาไหม้ได้ดีขึ้น ตัวอย่างเช่น:
- เตาเผาถัง 200 ลิตร (200-Liter Drum Kiln) นำถังน้ำมันเก่ามาดัดแปลง มีทั้งแบบตั้งและแบบนอน ติดตั้งปล่องไฟเพื่อช่วยในการระบายอากาศและลดควัน ใช้งานง่าย เคลื่อนย้ายสะดวก และให้ผลผลิตที่ดีกว่าเตาดิน
- เตาเผาแบบสองห้อง (Two-Chamber Kiln) มีห้องเผาไหม้สองส่วน ส่วนแรกเผาไม้ให้เกิดก๊าซ ส่วนที่สองเผาก๊าซ ทำให้การเผาไหม้สมบูรณ์ขึ้น ลดควัน และได้ถ่านคุณภาพดี
- เตาเผาแบบเคลื่อนย้ายได้ (Portable Metal Kiln) ทำจากโลหะ น้ำหนักเบา เคลื่อนย้ายง่าย ควบคุมอากาศได้ดี ทำให้ได้ถ่านคุณภาพดีและลดควัน
ข้อดีของเตาเผาถ่านแบบปรับปรุง:
+ ประสิทธิภาพการผลิตถ่านสูงขึ้น
+ ใช้เวลาน้อยลง
+ ลดปริมาณควันและมลพิษ
+ ควบคุมกระบวนการเผาไหม้ได้ดีขึ้น
3. เตาไพโรไลซิสแบบชีวมวล (Biomass Pyrolysis Reactor):
เป็นเทคโนโลยีที่ซับซ้อนกว่า ใช้หลักการไพโรไลซิสในระบบปิด สามารถควบคุมอุณหภูมิและสภาวะการเผาไหม้ได้อย่างแม่นยำ ทำให้ได้:
- ถ่านชีวภาพ (Biochar) คุณภาพสูง เหมาะสำหรับการปรับปรุงดิน
- น้ำมันชีวภาพ (Bio-oil) สามารถนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงได้
- ก๊าซชีวภาพ (Syngas) สามารถนำไปใช้ผลิตความร้อนหรือไฟฟ้า
ข้อดีของเตาไพโรไลซิสแบบชีวมวล:
- ประสิทธิภาพสูง ได้ผลิตภัณฑ์หลากหลาย
- ลดมลพิษอย่างมาก
- สามารถควบคุมคุณภาพของถ่านชีวภาพได้ตามต้องการ
การเผาถ่านด้วยเตาเผาในแบบต่างๆ ขึ้นอยู่กับความต้องการตามคุณภาพและการนำไปใช้งาน
ถ่าน
เอกสารประกอบ
การเผาถ่าน - produce-tann.pdf
PGS นครศรีธรรมราช
ศูนย์เรียนรู้ เครือข่ายเกษตรอินทรีย์ PGS นครศรีธรรมราช ขับเคลื่อนโดย สมาคมอาหารธรรมชาติยั่งยืน นครศรีธรรมราช
ที่อยู่ : ตำบลควนกลาง อำเภอพิปูน จังหวัดนครศรีธรรมราช
โทร : 0816577283
