เกษตรกรรมในศตวรรษนี้ไม่ได้เผชิญเพียงความท้าทายจากสภาพอากาศที่เปลี่ยนแปลงเท่านั้น แต่ยังต้องรับมือกับปัญหาดินเสื่อมโทรมและดินเค็มที่กำลังขยายตัวในหลายพื้นที่ โดยเฉพาะภาคตะวันออกเฉียงเหนือที่มีพื้นที่ดินเค็มนับล้านไร่ ส่งผลให้ผลผลิตลดลง ต้นทุนเพิ่มขึ้น และความหวังของเกษตรกรจำนวนไม่น้อยค่อยๆ เลือนหายไปพร้อมกับความอุดมสมบูรณ์ของผืนดิน

ท่ามกลางความท้าทายดังกล่าว “ไบโอชาร์” กำลังถูกจับตามองในฐานะนวัตกรรม ที่อาจเปลี่ยนของเหลือทางการเกษตร ให้กลายเป็นเครื่องมือฟื้นฟูดินอย่างยั่งยืน โดย ดร.บัวหลวง ฝ้ายเยื่อ จากสถาบันวิจัยสิ่งแวดล้อมเพื่อความยั่งยืน จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย อธิบายว่า ไบโอชาร์ไม่ได้เป็นเพียงถ่านธรรมดา แต่เป็นวัสดุที่ถูกออกแบบมาเพื่อช่วยฟื้นฟูดิน เพิ่มผลผลิต และสร้างความยั่งยืนให้กับระบบเกษตรในระยะยาว

ไบโอชาร์ ไม่ใช่ถ่านหุงต้ม
แต่คือเครื่องมือฟื้นฟูดิน
ดร.บัวหลวง เล่าว่า แม้รูปลักษณ์ภายนอกไบโอชาร์จะคล้ายถ่านทั่วไป แต่ความแตกต่างสำคัญอยู่ที่วัตถุประสงค์การใช้งาน ถ่านหุงต้มถูกผลิตขึ้นเพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงและให้พลังงานขณะที่ไบโอชาร์ถูกผลิตขึ้นเพื่อใช้ปรับปรุงคุณภาพดินโดยเฉพาะ ไม่ว่าจะเป็นการเพิ่มความสามารถในการอุ้มน้ำ ช่วยให้ดินร่วนซุย หรือสร้างสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมต่อการเจริญเติบโตของพืช

“หัวใจสำคัญของไบโอชาร์ อยู่ที่กระบวนการผลิตที่เรียกว่าไพโรไลซิส ซึ่งเป็นการเผาชีวมวลภายใต้สภาวะจำกัดออกซิเจน และอุณหภูมิสูงกว่า 350 องศาเซลเซียส อุณหภูมิระดับนี้จะทำให้โครงสร้างของเฮมิเซลลูโลสและเซลลูโลสในชีวมวลสลายตัวอย่างสมบูรณ์ พร้อมเกิดการจัดเรียงตัวใหม่ของคาร์บอนให้มีความเสถียรสูง ส่งผลให้ไบโอชาร์สามารถคงอยู่ในดินได้เป็นเวลานาน และทำหน้าที่กักเก็บคาร์บอนได้อย่างมีประสิทธิภาพ”
ฉะนั้นหากมีการผลิตที่อุณหภูมิต่ำเกินไป อาจทำให้โครงสร้างของชีวมวลสลายตัวไม่สมบูรณ์ ทำให้ยังมีสารระเหยตกค้างและได้ไบโอชาร์ที่มีความเสถียรต่ำกว่า ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพการใช้งานในระยะยาว
“ไบโอชาร์” กลไกเล็กๆ
ที่ช่วยจัดการปัญหาดินเค็ม
ปัญหาหลักของดินเค็มคือการมีโซเดียมสะสมอยู่ในปริมาณสูง ส่งผลกระทบโดยตรงต่อการดูดน้ำและธาตุอาหารของพืช เพราะโซเดียมมีประจุเป็นบวก ขณะที่พื้นผิวของไบโอชาร์ส่วนใหญ่มีประจุลบ จึงเกิดแรงดึงดูดทางเคมีระหว่างกัน
กลไกนี้จึงทำให้ไบโอชาร์สามารถดูดจับโซเดียมไว้บนพื้นผิว ดร.บัวหลวง อธิบายว่า การทำงานแบบนี้เปรียบเสมือนแม่เหล็กที่ดึงดูดกัน ส่งผลให้โซเดียมไม่ถูกลำเลียงเข้าสู่ต้นพืชในปริมาณที่เป็นอันตราย พืชจึงสามารถเจริญเติบโตได้ดีขึ้นแม้อยู่ในสภาพดินเค็ม

“ประจุลบบนพื้นผิวไบโอชาร์ กลายเป็นหนึ่งในคุณสมบัติสำคัญ ที่ช่วยลดผลกระทบจากดินเค็ม และเป็นเหตุผลสำคัญที่นักวิจัยมองว่า ไบโอชาร์มีศักยภาพสูง ในการฟื้นฟูพื้นที่เกษตรที่ได้รับผลกระทบจากความเค็มของดิน”
เปลี่ยนของเหลือในไร่นา
ให้กลายเป็นทรัพยากรล้ำค่า
ดร.บัวหลวง เล่าให้ฟังต่อว่า หนึ่งในจุดเด่นของไบโอชาร์ คือสามารถผลิตได้จากชีวมวลแทบทุกชนิด ไม่ว่าจะเป็นแกลบ เหง้ามันสำปะหลัง ทะลายมะพร้าว กิ่งไม้จากสวน หรือแม้แต่มูลสัตว์
“แม้วัสดุแต่ละชนิดจะให้คุณสมบัติของไบโอชาร์แตกต่างกันไป เนื่องจากมีองค์ประกอบทางเคมีไม่เหมือนกัน แต่ในปัจจุบันยังไม่มีงานวิจัย ที่สามารถเปรียบเทียบประสิทธิภาพของชีวมวลทุกชนิดได้อย่างครอบคลุม”

ด้วยเหตุนี้ ดร.บัวหลวงให้คำแนะนำที่น่าสนใจว่า “ไบโอชาร์ที่มีประสิทธิภาพดีที่สุด คือไบโอชาร์ที่เรามี” เพราะสิ่งสำคัญที่สุดคือการนำทรัพยากรในพื้นที่มาใช้ให้เกิดประโยชน์สูงสุด
ข้าวในดินเค็ม จากรอดไม่ถึง 10% สู่ 100%
พลังไบโอชาร์ ช่วยผลผลิตข้าวพุ่ง 4 เท่า
ดร.บัวหลวง เล่าต่อไปว่า ผลการศึกษาไบโอชาร์กับการปลูกข้าวพันธุ์ขาวดอกมะลิ 105 แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่า ดินเค็มที่ไม่ได้ใส่ไบโอชาร์ มีอัตราการรอดชีวิตของต้นข้าวต่ำกว่า 10% ในทางกลับกัน เมื่อใส่ไบโอชาร์ในอัตราที่เหมาะสม อัตราการรอดชีวิตของต้นข้าวเพิ่มขึ้นเป็น 90-100% และผลผลิตยังเพิ่มขึ้นถึง 3-4 เท่า เมื่อเทียบกับพื้นที่ที่ไม่ได้ใส่ไบโอชาร์เลย
“ตัวเลขเหล่านี้สะท้อนให้เห็นว่า ไบโอชาร์ไม่ได้เป็นเพียงแนวคิดทางวิชาการ แต่สามารถสร้างผลลัพธ์ที่จับต้องได้จริงในแปลงเกษตร”

อีกหนึ่งงานวิจัยที่น่าสนใจ คือการจำลองสถานการณ์น้ำทะเลรุกล้ำ ด้วยน้ำเค็มระดับ 6 dS/m ซึ่งใกล้เคียงกับสถานการณ์ที่อาจเกิดขึ้นจริง ในพื้นที่เกษตรหลายแห่งของประเทศไทย
ผลการทดลองพบว่า เมื่อน้ำเค็มแช่ขังในนานานถึง 28 วัน การใส่ไบโอชาร์ช่วยให้ต้นข้าวพันธุ์พิษณุโลก 2 สามารถรอดชีวิต เจริญเติบโตได้ดี และให้ผลผลิตสูงกว่าพื้นที่ที่ไม่ได้ใส่ไบโอชาร์อย่างมีนัยสำคัญ
ความสำคัญของผลการทดลองนี้ แสดงให้เห็นว่า ไบโอชาร์สามารถช่วย “ซื้อเวลา” ให้เกษตรกรได้อย่างน้อย 1 เดือน เพื่อให้สามารถจัดหาน้ำจืดหรือวางแผนรับมือกับสถานการณ์น้ำเค็มได้อย่างเหมาะสม

ไบโอชาร์ในดิน ประสิทธิภาพคงกระพัน
ที่เกษตรกรเลือกวิธีใส่เองได้
ดร.บัวหลวง อธิบายประสิทธิภาพของไบโอชาร์ในดินจะอยู่ได้ยาวนานมาก โดยหลักฐานทางวิทยาศาสตร์หลายชิ้นระบุว่า ไบโอชาร์สามารถคงอยู่ในดินได้เป็นร้อยหรือแม้กระทั่งพันปี เนื่องจากมีโครงสร้างคาร์บอนที่เสถียรสูง
อย่างไรก็ตาม อายุการคงอยู่จริงยังขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมของแต่ละพื้นที่ ไม่ว่าจะเป็นระดับความเค็ม ความเป็นกรด-ด่าง หรืออุณหภูมิของดิน ซึ่งล้วนมีผลต่อการสลายตัวของไบโอชาร์ในระยะยาว
“สำหรับการใช้งาน เกษตรกรสามารถเลือกได้ ทั้งการใส่ครั้งเดียวในปริมาณที่เหมาะสม หากมีไบโอชาร์มีความเพียงพอ หรือทยอยใส่สะสมทีละน้อย เพื่อให้ถึงปริมาณที่ต้องการก็ได้เช่นกัน”
เปลี่ยนของเหลือในชุมชน
สู่พลังขับเคลื่อนเศรษฐกิจฐานราก
สำหรับการผลิตไบโอชาร์ในระดับชุมชน ดร.บัวหลวง บอกว่า ไม่ใช่เรื่องซับซ้อนอย่างที่หลายคนคิด เตาผลิตขนาดเล็กส่วนใหญ่ มักทำจากถังเหล็กหรือถังน้ำมันขนาด 200 ลิตร ซึ่งหาได้ง่ายและมีต้นทุนไม่สูง
กระบวนการผลิตก็ไม่ได้ยุ่งยากมากนัก จนสามารถกล่าวได้ว่า หากจุดไฟเป็น ก็สามารถเริ่มผลิตไบโอชาร์ได้แล้ว เพียงแต่การผลิตด้วยเตาขนาดเล็กจะได้ผลผลิตประมาณ 20-30% ของชีวมวลที่ใช้

ฉะนั้นการรวมกลุ่มของเกษตรกรจึงกลายเป็นคำตอบสำคัญ หากเกษตรกร 10 คนช่วยกันผลิตวันละ 10 กิโลกรัม จะสามารถรวบรวมไบโอชาร์ได้ 8 ตัน ภายในเวลาเพียงประมาณไม่กี่เดือน จากเดิมที่อาจต้องใช้เวลานานกว่า 2 ปี หากทำเพียงคนเดียว
คืนชีวิตให้แผ่นดิน จากทุ่งดินเค็ม
สู่แหล่งผลิตอาหารที่ยั่งยืน
จากปัญหาปัจจุบันของภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ซึ่งมีพื้นที่ดินเค็มมากถึง 11.5 ล้านไร่ ดร.บัวหลวง เล่าว่า หลายพื้นที่กลายเป็นผืนดินสีขาวสะท้อนแสง ที่ปลูกพืชได้ยากและให้ผลผลิตต่ำ ผลการวิจัยชี้ให้เห็นว่า ไบโอชาร์มีศักยภาพในการเปลี่ยนพื้นที่เหล่านี้ ให้กลับมาผลิตอาหารได้อีกครั้ง ไม่เพียงเพราะช่วยลดผลกระทบจากความเค็มของดิน แต่ยังมีโครงสร้างรูพรุนจำนวนมาก ที่ทำหน้าที่เป็นที่อยู่อาศัยของจุลินทรีย์ในดิน ช่วยเพิ่มกิจกรรมทางชีวภาพและการหมุนเวียนธาตุอาหาร

“รูพรุนเหล่านั้นจะเป็นที่อยู่ของจุลินทรีย์คล้ายๆ เป็นบ้านให้จุลินทรีย์ แล้วจุลินทรีย์เหล่านั้นก็จะทำหน้าที่ของพวกมันอย่างเต็มที่ เช่น ช่วยย่อยสลายอินทรียวัตถุต่างๆ ให้กลายเป็นธาตุอาหารของพืช หรือช่วยทำให้รากพืชทำงานได้ดีขึ้น และรูพรุนเล็กๆ ของไบโอชาร์ ยังช่วยเพิ่มพื้นที่ผิวในการยึดเกาะกับน้ำ ช่วยทำให้ดินบริเวณที่มีไบโอชาร์สามารถอุ้มน้ำได้ดีขึ้น เรียกได้ว่า ไบโอชาร์ช่วยแก้ปัญหาดินเค็ม พร้อมกับส่งเสริมจุลินทรีย์ในดิน และเพิ่มความชุ่มชื้นในดิน”
ท้ายที่สุด เมื่อคุณสมบัติเหล่านี้ทำงานร่วมกัน ไบโอชาร์จึงไม่ได้เป็นเพียงวัสดุปรับปรุงดิน แต่กำลังกลายเป็นเครื่องมือสำคัญ ในการฟื้นคืนชีวิตให้ผืนดินที่เคยเสื่อมโทรม เปลี่ยนพื้นที่ดินเค็มให้กลับมาเป็นแหล่งผลิตอาหารที่อุดมสมบูรณ์อีกครั้ง และอาจเป็นหนึ่งในคำตอบสำคัญของเกษตรกรรมไทยในอนาคต ที่ต้องเผชิญทั้งความเปลี่ยนแปลงของสภาพภูมิอากาศ และความท้าทายด้านทรัพยากรธรรมชาติที่เพิ่มขึ้นทุกวัน
หากต้องการข้อมูลเพิ่มเติมติดต่อได้ที่ ดร.บัวหลวง ฝ้ายเยื่อ สถาบันวิจัยสิ่งแวดล้อมเพื่อความยั่งยืน จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
หรือที่เว็บไซต์ https://seri.chula.ac.th/profile/bualuang.faiyue
ผู้เขียน : สุรเดช สดคมขำ
