เปลี่ยน ชีวมวล จากของเหลือทิ้งอุตสาหกรรมสู่ผลิตภัณฑ์ชีวภาพที่ยั่งยืน Unlocking the Value of Biomass: Transforming Industrial Waste into Sustainable Bio-based Products

เปลี่ยน “ชีวมวล” จากของเหลือทิ้งอุตสาหกรรมสู่ผลิตภัณฑ์ชีวภาพที่ยั่งยืน
Unlocking the Value of Biomass: Transforming Industrial Waste into Sustainable Bio-based Products     

By:   รศ.ดร. ชมภูนุช กลิ่นวงษ์
Assoc. Prof. Chompunuch Glinwong, Ph.D.
Department of Botany                                                            
Faculty of Science
Chulalongkorn University
chompunuch.v@chula.ac.th

           ชีวมวล หรือมวลชีวภาพ คือสารอินทรีย์ทั้งหมดที่มาจากพืช สัตว์ หรือสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ที่สามารถนำมาใช้เป็นแหล่งพลังงานได้ โดยส่วนใหญ่เป็นวัสดุเหลือทิ้งทางชีวภาพที่มีปริมาณมหาศาลในภาคการเกษตร เช่น ใบอ้อยที่ไม่ได้เข้าสู่กระบวนการหีบน้ำตาล เศษของต้นมันสำปะหลังจากการผลิตแป้งมัน ชานอ้อย แกลบ ฟางข้าว เศษไม้ รวมถึงขยะอินทรีย์จากครัวเรือน มูลสัตว์จากฟาร์ม หรือแม้แต่สาหร่ายทะเล ซึ่งชีวมวลเหล่านี้ถือเป็นแหล่งกักเก็บคาร์บอนที่สำคัญ ซึ่งช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สู่ชั้นบรรยากาศ และเมื่อถูกนำไปใช้ผลิตพลังงานทดแทนในรูปแบบและกระบวนการที่เหมาะสม จะสามารถทดแทนเชื้อเพลิงฟอสซิลได้อย่างยั่งยืน

การแปรรูปชีวมวลสู่พลังงานหมุนเวียน
           การเปลี่ยนชีวมวลให้เป็นพลังงานหมุนเวียนที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เช่น ก๊าซชีวภาพและเอทานอล จำเป็นต้องอาศัยปฏิกิริยาทางชีวเคมีจากจุลินทรีย์หรือเอนไซม์ในการย่อยสลายชีวมวลภายใต้สภาวะที่เหมาะสม ข้อดีของกระบวนการนี้คือ สามารถจัดการของเสียอินทรีย์ที่มีความชื้นสูงได้โดยตรงและไม่จำเป็นต้องใช้ความร้อนสูงในการแปรรูป โดยมี 2 กระบวนการหลัก ดังนี้

1. การย่อยสลายแบบไร้อากาศ
           เป็นกระบวนการที่แบคทีเรียย่อยสลายสารอินทรีย์ในสภาวะที่ไม่มีออกซิเจน ส่งผลให้เกิดก๊าซชีวภาพ ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยมีเทน (CH4) ประมาณร้อยละ 60-70 และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ที่ร้อยละ 30-40 โดยก๊าซชีวภาพที่ได้สามารถนำไปใช้ผลิตไฟฟ้า ความร้อน หรือนำมาปรับปรุงคุณภาพเพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับยานยนต์ได้ โดยวัตถุดิบที่เหมาะสำหรับกระบวนการนี้ ได้แก่ มูลสัตว์ เศษอาหาร ขยะอินทรีย์ และกากของเสียจากภาคการเกษตรและอุตสาหกรรม

2. การหมัก
           กระบวนการนี้เป็นการเปลี่ยนน้ำตาลในชีวมวลให้กลายเป็นผลิตภัณฑ์ เช่น เอทานอล โดยอาศัยการทำงานของยีสต์หรือแบคทีเรียภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจน เอทานอลที่ได้สามารถนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงผสมกับน้ำมันเบนซิน (แก๊สโซฮอล์) สำหรับวัตถุดิบหลักที่ใช้ในกระบวนการผลิตนี้ คือ พืชที่มีปริมาณคาร์โบไฮเดรตสูง ไม่ว่าจะเป็นอ้อย ข้าวโพด มันสำปะหลัง และกากอ้อย ทั้งนี้ การผลิตไบโอเอทานอลจะช่วยลดการนำเข้าของน้ำมันเชื้อเพลิงและเสริมความมั่นคงทางพลังงานให้กับประเทศ

            การจัดการพลังงานชีวมวลด้วยกระบวนการทางชีวภาพเป็นกุญแจสำคัญสู่ความมั่นคงทางพลังงานและความยั่งยืน การแปรของเสียอินทรีย์เป็นเชื้อเพลิงหมุนเวียนจะช่วยสร้างโอกาสการลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิล ลดของเสีย และจัดการก๊าซเรือนกระจก พร้อมสร้างมูลค่าเพิ่มทางเศรษฐกิจให้ภาคเกษตร อุตสาหกรรมอาหาร และชุมชน แม้จะยังมีความท้าทายด้านวัตถุดิบและการลงทุน แต่การวิจัยพัฒนาอย่างต่อเนื่องและนโยบายสนับสนุนจากภาครัฐบาลจะช่วยขับเคลื่อนประเทศไทยให้ก้าวสู่พลังงานสะอาดอย่างยั่งยืน

           Biomass refers to organic materials derived from plants, animals, and other living organisms that can be used as energy sources or transformed into valuable bio-based products. Large quantities of biomass are generated across the agricultural, industrial, and household sectors, ranging from sugarcane leaves, cassava residues, bagasse, rice husks, and rice straw to wood scraps, livestock manure, food waste, and even seaweed. These residues not only serve as significant carbon sinks that help reduce atmospheric CO2 but also provide opportunities to replace fossil fuels when apropriated processes are adapted to convert biomass into renewable energy.

Biomass Conversion to Renewable Energy
           Converting biomass into environmentally friendly renewable energy, such as biogas and ethanol, requires biochemical reactions powered by microorganisms or enzymes to break down the biomass under suitable conditions. An advantage of this process is that it can directly treat high-moisture organic waste without the need for high heat during processing. There are two key processes involved, as follows:

1. Anaerobic Digestion
           This is the process in which bacteria decompose organic matter under anaerobic conditions, resulting in the production of biogas, which consists mainly of methane (CH4) at about 60–70% and carbon dioxide (CO2) at about 30–40%. The biogas produced can be used to generate electricity, heat, or can be upgraded for use as vehicle fuel. Suitable raw materials for this process include animal manure, food waste, organic waste, and residues from agricultural and industrial sectors.

2. Fermentation
           This process converts the sugars in biomass into products such as ethanol through the action of yeast or bacteria under anaerobic conditions. The ethanol produced can be blended with gasoline (gasohol) for use as fuel. The main raw materials used in this process are carbohydrate-rich crops such as sugarcane, corn, cassava, and bagasse. Producing bioethanol helps reduce fuel imports and strengthens national energy security.

           Managing biomass energy through biological processes is a key pathway toward energy security and sustainability. Converting organic waste into renewable fuels creates opportunity to reduce dependence on fossil fuels, reduces waste, and mitigates greenhouse gas emissions, while also creating economic value for the agricultural sector, the food industry, and local communities. Although challenges remain regarding raw material supply and investment, continuous research and development, together with supportive government policies, will help drive Thailand toward a sustainable clean-energy future.