การพัฒนาเตาเผาถ่านไบโอชาร์แบบควบคุมอุณหภูมิจากกะลาแมคคาเดเมีย เพื่อการใช้ประโยชน์ของเสียในระดับชุมชน
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
วัตถุประสงค์: การวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อออกแบบและพัฒนาเตาเผาชีวมวลแบบควบคุมอุณหภูมิสำหรับการผลิตถ่านชีวภาพ (ไบโอชาร์) จากกะลาแมคคาเดเมีย เพื่อยกระดับประสิทธิภาพการผลิตและเพิ่มมูลค่าของเสียทางการเกษตรในระดับชุมชน โดยเน้นการลดการปล่อยของเสียและสร้างมูลค่าเพิ่มตามแนวคิดเศรษฐกิจหมุนเวียน
วิธีการวิจัย: ระบบเตาเผาถูกออกแบบให้สามารถควบคุมอุณหภูมิและอัตราการไหลของอากาศได้ โดยใช้น้ำมันเครื่องใช้แล้วเป็นเชื้อเพลิงหลัก มีค่าความร้อนเฉลี่ย 40–42 MJ/kg อุณหภูมิภายในเตาถูกควบคุมให้อยู่ที่ 500 ± 10 °C ด้วยการติดตั้งเทอร์โมคัปเปิลสองตำแหน่ง (T1 และ T2) เพื่อตรวจวัดอุณหภูมิแบบเรียลไทม์ การทดลองแบ่งเป็น 3 เงื่อนไขของระยะเวลาเผา คือ 2, 3 และ 4 ชั่วโมง จากนั้นนำถ่านชีวภาพที่ได้ไปวิเคราะห์ด้วยเทคนิค BET เพื่อประเมินพื้นที่ผิวและปริมาตรรูพรุน รวมทั้งทำการประเมินต้นทุนและผลตอบแทนทางเศรษฐศาสตร์ของระบบ
ผลการวิจัย: ระบบที่พัฒนาสามารถรักษาอุณหภูมิได้คงที่ภายในช่วง ±10 °C ทำให้ได้อัตราการเปลี่ยนรูปของชีวมวลเป็นถ่านเฉลี่ย 30–35% โดยน้ำหนัก การเผาที่ระยะเวลา 3 ชั่วโมงให้ค่าพื้นที่ผิวสูงสุด 225.65 m²/g และปริมาตรรูพรุนรวม 0.106 cm³/g แสดงถึงโครงสร้างถ่านที่เหมาะสมต่อการดูดซับสารมลพิษ
ผลการประเมินทางเศรษฐศาสตร์พบว่าระบบมีระยะเวลาคืนทุนภายใน 3 เดือน มีกำไรสุทธิประมาณ 101,442 บาทต่อปี ซึ่งสะท้อนถึงศักยภาพของระบบเตาเผาควบคุมอุณหภูมิในการยกระดับการจัดการของเสียและสร้างรายได้ใหม่ให้กับชุมชน
Article Details
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
เอกสารอ้างอิง
Alemayehu, Y. A., Mengiste, B. M., Mersha, G. T., Ali, A. S., & Kifle, E. T. (2025). Macadamia integrifolia farming for sustainable development: Global experiences, opportunities, and challenges for scaling up. Journal of Agriculture and Food Research, 24, Article 102513.
Bada, S. O., Falcon, R. M. S., Falcon, L. M., & Makhula, M. J. (2015). Thermogravimetric investigation of macadamia nut shell, coal, and anthracite in different combustion atmospheres. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 115(8), 741–746.
Bakly, S., Al-Juboori, R. A., & Bowtell, L. (2019). Macadamia nutshell biochar for nitrate removal: Effect of biochar preparation and process parameters. Journal of Carbon Research, 5(3), Article 47.
García-Prats, M., Olivera-Begué, E., González, D., & Sánchez, A. (2024). Biochar: An emerging material for the improvement of biological treatment of organic waste. Waste Management Bulletin, 2(3), 120–126.
Gilles, P. N., Ondo, J. A., Ngameni, E., Frank, K. D., & Prudent, P. (2022). Effects of cocoa pod husk biochar on the chemical properties of an acid soil from West Cameroon. (Report). https://www.researchgate.net/publication/363697831_Effects_of_cocoa_pod_husk_biochar_on_the_chemical_properties_of_an_acid_soil_from_West_Cameroon
Gorshkov, A. V., Berezikov, N. V., Kaltaev, A. N., Yankovsky, S. A., Slyusarsky, K. V., Tabakaev, R. B., & Larionov, K. B. (2021). Analysis of the physicochemical characteristics of biochar obtained by slow pyrolysis of nut shells in a nitrogen atmosphere. Energies, 14(23), Article 8075.
IEA Bioenergy. (2023). Material and energy valorization of waste as part of a circular model. (Report). https://www.ieabioenergy.com/blog/publications/material-and-energy-valorization-of-waste-as-part-of-a-circular-model/
Menya, E., Olupot, P., Storz, H., Lubwama, M., & Kiros, Y. (2022). Synthesis and evaluation of activated carbon from rice husks for removal of humic acid from water. Biomass Conversion and Biorefinery, 12, 3229–3248.
Milian Luperón, L., Hernández, M., Falcón-Hernández, J., & Otero-Calvis, A. (2020). Obtaining bioproducts by slow pyrolysis of coffee and cocoa husks as suitable candidates for being used as soil amendment and source of energy. Revista Colombiana de Química, 49(2), 23–29.
Mondragón-Zarza, E., Martínez-Morales, I. N., Hernández-Berriel, M. del C., Rosa Domínguez, E. R., Cruz-Sotelo, S. E., & Ojeda-Benítez, S. (2025). Environmental Impact of uncontrolled sites in the central region of Mexico: A life cycle assessment. Sustainability, 17(20), Article 9324.
Pal, P., Singh, A. K., Srivastava, R. K., Rathore, S. S., Sahoo, U. K., Subudhi, S., Sarangi, P. K., & Prus, P. (2024). Circular bioeconomy in action: Transforming food wastes into renewable food resources. Foods, 13(18), Article 3007.
Phurungsun Co., Ltd. (2024). Annual production report and biomass waste data. (Report).
Quan Reyes, D. A., Goel, A., & Mora Monroy, V. M. (2020). Performance evaluation of traditional and improved biomass cookstoves in rural guatemala. (Report). Delft University of Technology. https://www.researchgate.net/publication/339825528_Performance_Evaluation_of_Traditional_and_Improved_Biomass_Cookstoves_in_Rural_Guatemala
Rao, R., Peña, L., Haque, N., Salas, M., Bera, S., Mittal, A., Yarbrough, J., & Pal, L. (2026). Upconversion of non-recycled MSW paper fractions into biochar via slow pyrolysis and life cycle analysis: Pathways to net negative GHG emission. Journal of Environmental Management, 397, Article 128341.
Rodriguez-Campos, J., Escalona-Buendía, H. B., Contreras-Ramos, S. M., Orozco-Avila, I., Jaramillo-Flores, E., & Lugo-Cervantes, E. (2012). Effect of fermentation time and drying temperature on volatile compounds in cocoa. Food Chemistry, 132(1), 277–288.
Salam, M., Grossule, V., Elouali, S., Wang, F., Benali, S., Raquez, J.-M., Yakti, W., Bolletta, V., Henjak, M., Hayat, F., & Wang, Q. (2025). Sustainable biowaste management: Uncovering the environmental footprint of traditional and emerging waste managing technologies. Environmental Chemistry and Ecotoxicology, 7, 1684–1700.
Saniso, E., Sueni, L., Hayibaka, M., & Suttikan, M. (2025). Enhancing charcoal production: Improvements in the traditional brick kiln and product properties. Case Studies in Thermal Engineering, 73, Article 106634.
Shah, A. M., Zhang, H., Shahid, M., Ghazal, H., Shah, A. R., Niaz, M., Naz, T., Ghimire, K., Goswami, N., Shi, W., Xia, D., & Zhao, H. (2025). The vital roles of agricultural crop residues and agro-industrial by-products to support sustainable livestock productivity in subtropical regions. Animals, 15(8), Article 1184.
Sparrevik, M., Adam, C., Martinsen, V., Jubaedah, & Cornelissen, G. (2015). Emissions of gases and particles from charcoal/biochar production in rural areas using medium-sized traditional and improved “retort” kilns. Biomass and Bioenergy, 72, 65–73.
Tomczyk, A., Sokołowska, Z., & Boguta, P. (2020). Biochar physicochemical properties: Pyrolysis temperature and feedstock kind effects. Reviews in Environmental Science and Bio/Technology, 19(1), 191–215.
Xavier, T. P., Lira, T. S., Júnior, M. R., & Barrozo, M. A. S. (2016). A study of pyrolysis of macadamia nut shell: Parametric sensitivity analysis of the IPR model. Brazilian Journal of Chemical Engineering, 33(1), 115–122.
Zhang, X., Li, X., Zhao, L., Yang, Z., Luo, C., Ma, F., Zhao, W., Zhang, B., Yang, W., Yang, X., & Sun, L. (2025). Screening of Macadamia integrifolia varieties based on the comparison of seedling adaptability and quality differences. Biology, 14(12), Article 1638.
