นวัตกรรมการบูรณาการการใช้ประโยชน์จากเศษอาหารแบบครบวงจร

Abstract

กระบวนการหมักแบบไร้อากาศเป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่าเป็นวิธีการกำจัดเศษอาหารที่มีประสิทธิภาพและยังได้พลังงานทดแทนกลับมาใช้ประโยชน์ อย่างไรก็ตาม ปัญหาสำคัญที่สุดประการหนึ่งคือการลดต่ำลงของค่า pH ในกระบวนการหมัก อันเนื่องมาจากความไม่สมดุลของการผลิตกรดไขมันระเหยง่าย (Volatile Fatty Acids; VFAs) ที่สร้างขึ้นได้อย่างรวดเร็ว ในขณะที่การนำ VFAs ไปใช้ในการสร้างแก๊สมีเทนเกิดขึ้นได้ช้า ส่งผลให้เกิดการสะสมของ VFAs ในระบบ ซึ่งแนวทางหนึ่งในการแก้ปัญหาคือ การนำบัฟเฟอร์มาใช้ในการควบคุมค่า pH ของกระบวนการหมักแบบไร้อากาศ ชุดโครงการวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์หลักเพื่อศึกษาชนิดและความเข้มข้นของบัฟเฟอร์ที่เหมาะสมต่อกระบวนการผลิตแก๊สมีเทนจากเศษอาหาร โดยมีการศึกษาทั้งถังหมักแก๊สมีเทนในระดับห้องปฏิบัติการและถังหมักระดับครัวเรือน นอกจากนี้ ยังได้ศึกษาการนำกากตะกอนและน้ำเสียจากกระบวนการผลิตแก๊สมีเทนมาผลิตเป็นบูยอินทรีย์น้ำ เพื่อประยุกต์ใช้ทางการเกษตร ผลการวิจัยพบว่า ถ่านกัมมันต์เป็นวัสดุที่มีความเหมาะสมต่อการนำมาใช้เป็นบัฟเฟอร์ของกระบวนการผลิตแก๊สมีเทนจากเศษอาหารมากที่สุด เนื่องจากถ่านกัมมันต์ช่วยรักษาระดับ pH ของน้ำหมัก ทำให้ประสิทธิภาพการผลิตมีเทนสูงขึ้น และยังช่วยในการดูดซับสีและกลิ่นของน้ำหมักได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยอัตราส่วนของถ่านกัมมันต์ต่อเศษอาหารที่เหมาะสมเท่ากับ 3:1 ทำให้ได้ปริมาตรแก๊สมีเทนสะสม ค่าผลได้ของมีเทน และค่าพลังงานของมีเทนสูงที่สุด เท่ากับ 959 mL, 107 mL/g-VS และ 3.83 kJ/g-VS ตามลำดับ นอกจากนี้ ถ่านกัมมันต์ยังส่งผลกระทบทางลบต่อกระบวนการผลิตแก๊สมีเทนน้อยที่สุดเมื่อใช้ในความเข้มข้นระดับสูง จากการขยายขนาดถังหมักสู่ระดับครัวเรือน พบว่าระบบสามารถรองรับปริมาณเศษอาหารได้ประมาณ 3-5 กิโลกรัมต่อวัน ถ่านกัมมันต์และปูนขาวสามารถใช้เป็นบัฟเฟอร์ได้โดยมีประสิทธิภาพใกล้เคียงกัน จากการนำกากตะกอนและน้ำทิ้งจากกระบวนการหมักมาผลิตเป็นบูยอินทรีย์น้ำและทดสอบการเจริญเติบโตกับผักคะน้า พบว่าสภาวะของปัจจัยที่เหมาะสมต่อการเพิ่มปริมาณน้ำหนักสดของคะน้า คือ ความเข้มข้นของบูยอินทรีย์น้ำ 26.29 เปอร์เซ็นต์ ปริมาณในการใส่บูยอินทรีย์น้ำ 74.13 มิลลิลิตรต่อต้น และความถี่ในการใส่บูยอินทรีย์น้ำทุก 6.00 วัน ส่งผลให้ได้น้ำหนักสดของคะน้าเท่ากับ 96.58 กรัม