|
การสำรวจและประเมินเศษอาหารเหลือทิ้งภายในโรงเรียน
{{ต้องการอ้างอิง}}
โรงเรียนแม่อายวิทยาคมเป็นโรงเรียนขนาดกลางที่มีจำนวนนักเรียนทั้งหมด 725 คน จากการทำการสังเกตการกินอาหาร ก็ปรากฏว่ามีคนส่วนหนึ่งที่กินแล้วกินไม่หมดไม่รู้จะทำอย่างไรพวกเขาก็เลยต้องนำอาหารที่เหลือนั้นไปทิ้งในถังที่แม่ค้าขายอาหารภายในโรงเรียนเตรียมไว้ คนเดียวอาจจะไม่มีปริมาณที่มาก แต่ถ้าทำไปหลายๆคนนั้น จะสังเกตเห็นได้ว่ามันมีปริมาณที่มากมายมหาศาล เศษอาหารที่เหลือเหล่านี้จากการสอบถามแม่ค้าภายในโรงเรียนแล้วปรากฏว่า “แม่ค้ามักจะนำไปทิ้งหรือถ้ามีใครมาขอก็จะให้ไปเพียงแค่นั้น” สำหรับเศษอาหารภายในโรงเรียนแม่อายวิทยาคมนั้น จะถูกบรรจุด้วยถังขนาด 20 ลิตร จากการสังเกต สามารถสรุปเป็นตาราง โดยสำรวจเป็นเวลา 5 วันแล้วสรุปเป็นค่าเฉลี่ย (30 พ.ย. 52 – 4 ธ.ค. 52) ได้ดังนี้
{{ต้นฉบับ}}
วันที่ ปริมาณอาหารที่เหลือ (ลิตร)
'''ก๊าซชีวภาพ''' ({{lang-en|'''Biogas''' หรือ '''digester gas'''}}) หรือ ไบโอก๊าซ คือ ก๊าซที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติจากการหมักย่อยสลายของ[[สารอินทรีย์]]ภายใต้สภาวะที่ปราศจากออกซิเจน(anaerobic digestion) โดยทั่วไปจะหมายถึง ก๊าซ [[มีเทน]] ที่เกิดจาก [[การหมัก]] (fermentation) ของ [[สารอินทรีย์]] โดยกระบวนการนี้สามารถเกิดขึ้นได้ในหลุมขยะ กองมูลสัตว์ และก้นบ่อแหล่งน้ำนิ่ง กล่าวคือเมื่อไหร่ก็ตามที่มีสารอินทรีย์หมักหมมกันเป็นเวลานานก็อาจเกิดก๊าซชีวภาพ แต่นี่เป็นเพียงแค่หลักการทางทฤษฏี
30/11/2552 75
1/12/2552 80
2/12/2552 74
3/12/2552 76
4/12/2552 73
เฉลี่ย 75.6
จะเห็นว่าปริมาณอาหารที่เหลือนั้นมีมากถ้าคิดเป็นเงิน เฉพาะข้าว โดยปกติราคาข้าวจ้าวในอำเภอแม่อายนั้นอยู่ที่ 15-17 บาทต่อลิตร ถ้าเราใช้ราคากลางที่ 16 บาทและประมาณการไว้ว่า มีข้าวอยู่ 50 ลิตร เราจะคิดเป็นเงิน 16 × 50 = 800 บาทต่อวัน เพราะฉะนั้นเราจะทิ้งเงินไปวันละ 800 บาท..... ซึ่งเงิน 800 บาทนี้สามารถใช้อย่างอื่นได้อีกเยอะแยะ จึงคิดว่าโรงเรียนแม่อายวิทยาคมนั้นสามารถทำก๊าซชีวภาพจากเศษอาหารได้อย่างแน่นอน ซึ่งสามารถนำก๊าซเหล่านี้ไปให้แม่ค้าใช้ในการประกอบอาหารขายแก่นักเรียนจะทำให้มีผลดีในด้านต่างๆ อาทิเช่น เมื่อก๊าซผลิตเองได้จะทำให้แม่ค้าลดต้นทุนในการซื้อแก๊สมาใช้ ทำให้อาหารถูกลงเป็นผลดีแก่ค่าใช้จ่ายรายวันของนักเรียนโรงเรียนแม่อายวิทยาคม และผลที่ได้ต่อจากนั้นก็ คือ กากอาหารจากการทำก๊าซนั้นเราสามารถนำไปใส่ต้นพืชเป็นปุ๋ย อินทรีย์ที่ไม่ทำลายสิ่งแวดล้อม และรักษาหน้าดินอีกด้วย
องค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นแก๊สมีเทน(CH<sub>4</sub>) ประมาณ 50-70% และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์(CO<sub>2</sub>)ประมาณ 30-40% ส่วนที่เหลือเป็นแก๊สชนิดอื่น ๆ เช่น ไฮโดเจน(H<sub>2</sub>) ออกซิเจน(O<sub>2</sub>) ไฮโดรเจนซัลไฟด์(H<sub>2</sub>S) ไนโตรเจน(N<sub></sub>) และไอน้ำ
การออกแบบการทดลองผลิตก๊าซชีวภาพจาก เศษอาหารและมูลสุกร
ก๊าซชีวภาพมีชื่ออื่นอีกคือ '''ก๊าซหนองน้ำ''' และ '''มาร์ชก๊าซ''' (marsh gas) ขึ้นกับแหล่งที่มันเกิด กระบวนการนี้เป็นที่นิยมในการเปลี่ยน [[ของเสีย]] ประเภทอินทรีย์ทั้งหลายไปเป็น[[กระแสไฟฟ้า]] นอกจากกำจัดขยะได้แล้วยังทำลาย [[เชื้อโรค]] ได้ด้วย การใช้ก๊าซชีวภาพเป็น [[การบริหารจัดการของเสีย]] ที่ควรได้รับการสนับสนุนเพราะไม่เป็นการเพิ่มก๊าซ [[คาร์บอนไดออกไซด์]] ในชั้นบรรยากาศที่เป็นต้นเหตุของ [[ปรากฏการณ์เรือนกระจก]](greenhouse effect) ส่วนการเผาไหม้ '''ก๊าซชีวภาพ''' ซึ่งมีก๊าซมีเทนเป็นส่วนประกอบหลักจะสะอาดกว่า
ก่อนการทำสิ่งต่างๆนั้น เราจำเป็นที่จะต้องมีการวางแผนเสียก่อน การทดลองเพื่อที่จะทำก๊าซชีวภาพนี้ก็จำเป็นที่จะต้องมีการวางแผนการทดลองก่อน ในที่นี้คิดไว้ว่าจะ แบ่งการทดลองออกเป็น 2 ชุด (แต่ละชุดนั้นจะมีสัดส่วนของกากอินทรีย์ไม่เท่ากัน) โดย
ชุดที่ 1 จะเป็นการผลิตก๊าซชีวภาพจากมูลสุกรเพียงอย่างเดียว
ชุดที่ 2 จะเป็นการผลิตก๊าซชีวภาพจากมูลสุกรผสมกับ เศษอาหารเหลือ
และอุปกรณ์ในการทดลองนั้น จะใช้ชุดถังผลิตก๊าซชีวภาพจำนวน 2 ชุด ลักษณะหน้าตาแสดงในรูปด้านล่างนี้ ซึ่งเป็นภาพที่ได้ทำการร่างแบบเอาไว้ และนำใช้ในการทดลองจริง
จากภาพ ก๊าซที่เกิดภายในถังเก็บกากนั้นจะต้องผ่านไปตามท่อไปสู่ถังบรรจุก๊าซ ซึ่งถังนี้ก็ควบอยู่ในถังอีกใบหนึ่งซึ่งบรรจุน้ำอยู่ภายใน เหตุที่ทำแบบนี้ก็เพราะว่า ก๊าซที่เกิดขึ้นนั้นเป็นก๊าซที่ไม่สามารถผ่านน้ำและระเหยสู่บรรยากาศได้ จึงสังเกตได้ง่ายๆว่าถ้ามีก๊าซเกิดขึ้นจริงแรงดันของก๊าซจะดันถังบรรจุก๊าซนั้นขึ้นทำให้ระดับของถังบรรจุก๊าซนั้นสูงขึ้นอย่างเห็นได้ชัด จากนั้นก็สามารถนำก๊าซนั้นไปทำประโยชน์ต่อไปได้
การวัดปริมาณของก๊าซนั้น จะใช้ขีดสเกลเป็นตัวบอกว่าเกิดก๊าซในปริมาณเท่าไร โดยขีดสเกลให้ห่างกันแต่ละขีด เท่ากับ 1 เซนติเมตรลงบนข้างถังบรรจุน้ำดังแบบที่แสดงข้างต้นเราก็สามารถหาปริมาตรของก๊าซได้ จากสูตรการหาปริมาตรที่ว่า
โดยที่พื้นที่ฐานนั้น มีค่าเท่ากับ ค่าของ x รัศมีของฐานยกกำลังสอง เหตุที่ใช้สูตรนี้เพราะว่าถังที่ใช้นั้นเป็นรูปทรงกระบอก ซึ่งเท่ากันทุกถังและมีขนาดของเส้นผ่าศูนย์กลางเท่ากับ 26.350 เซนติเมตร เพราะฉะนั้น รัศมีจะเท่ากับ 13.175 เซนติเมตร จึงสามารถหาพื้นที่ฐานได้ดังต่อไปนี้
== ความเป็นมาของการผลิตก๊าซชีวภาพ ==
พื้นที่ฐาน = 3.141 × 13.175
นักวิทยาศาสตร์ค้นพบก๊าซที่เกิดจากการย่อยสลายผุพังของสารอินทรีย์ครั้งแรกในศตวรรษที่ 17 โดย Robert Boyle และ Stephen Hale โดยทั้งสองได้พูดถึงการกวนตะกอนในลำธารและทะเลสาบซึ่งทำให้มีก๊าซที่สามารถติดไฟได้ลอยขึ้นมา ในปี 1859 Sir Humphrey Davy ได้กล่าวไว้ว่าในก๊าซที่เกิดจากขี้วัวนั้นมีก๊าซมีเทนอยู่ด้วย ในอินเดียในปี1859 ได้มีการสร้างถังหมักก๊าซในสภาวะไร้อากาศ(anaerobic digester)ขึ้นเป็นครั้งแรก และต่อมาในปี 1985 ในอังกฤษได้มีการคิดค้นนวัตกรรมใหม่ขึ้นมาโดยใช้ถังสิ่งปฏิกูลผลิตก๊าซแล้วนำก๊าซไปจุดไฟส่องสว่างตามถนน พอถึงปี1907 ก็ได้มีการออกสิทธิบัตรสำหรับถังหมักก๊าซชีวภาพในเยอรมนี
พื้นที่ฐาน = 41.382 ตารางเซนติเมตร
สามารถสรุปการหาปริมาตรจากการทดลองนี้ได้ว่า
ด้วยสูตรนี้ จะสามารถรู้ได้ว่าปริมาณก๊าซที่เกิดขึ้นมีเท่าใดซึ่งง่ายต่อการบันทึกและการสรุปผลต่อไปการทดลองที่จะทำนี้ ได้วางแผนไว้ดังต่อไปนี้
ในช่วงทศวรรษที่ 1930 การหมักก๊าซในสภาวะไร้อากาศก็เริ่มเป็นที่รู้จักในแวดวงนักวิชาการกันมากขึ้น ได้มีการวิจัยค้นคว้าและพบจุลินทรีย์ที่เป็นตัวทำให้เกิดปฏิกิริยาและมีการศึกษาถึงสภาวะแวดลัอมที่เอื้อต่อการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์เหล่านี้
ถังชุดที่ 1 ใส่มูลสุกร ผสมกับน้ำในอัตราส่วน มูลสุกร : น้ำ เท่ากับ 1:1 , 2:1
ถังชุดที่ 2 ใส่มูลสุกร ผสมกับเศษอาหารและน้ำ ในอัตราส่วน มูลสุกร: เศษอาหาร: น้ำ เท่ากับ 2:1:1 , 1:1:1 , 2:2:1
หลังจากการทดลอง จะทำการบันทึกผลในรูปของตาราง โดยจะแบ่งตารางออกเป็น 2 ตารางให้ตารางที่ 1 เป็นของถังชุดที่ 1 และตารางที่ 2 เป็นของถังชุดที่ 2
โดยในตารางจะมีการบันทึก วัน/เดือน/ปีที่บันทึก , เวลาที่บันทึก , ระยะเวลาที่หมัก , ความสูงที่เปลี่ยนแปลง , ปริมาณก๊าซที่เปลี่ยนแปลง โดยจะทำการบันทึก 2 ครั้งต่อ 1 วัน ในเวลาเช้าและเย็นทุกๆวันจนกว่าปริมาณของก๊าซจะไม่เพิ่มขึ้นอีก
ในชนบทในประเทศกำลังพัฒนา การใช้ก๊าซชีวภาพจากขยะทางการเกษตรหรือเศษอาหารจากครัวเรือน สามารถเป็นทางเลือกสำหรับพลังงานราคาถูก ไม่ว่าจะเพื่อแสงสว่างหรือการทำอาหาร ในช่วง 30 ปีทีผ่านมา ทั้งรัฐบาลของอินเดียและจีนต่างก็ได้ให้การสนับสนุนการผลิตก๊าซชีวภาพระดับครัวเรือนซึ่งนอกจากจะลดค่ายังชีพแล้ว ยังเป็นการลดภาระของโครงข่ายพลังงานของชาติด้วย
ในประเทศพัฒนาแล้ว การนำเทคโนโลยีการผลิตก๊าซชีวภาพไปใช้ ยังเป็นการลดการปล่อยมลภาวะรวมถึงก๊าซเรือนกระจกสู่สิ่งแวดล้อมที่นับวันจะยิ่งเสื่อมโทรมลง นอกจากนี้ยังมีผลผลิตพลอยได้ต่างๆ เช่นปุ๋ยอินทรีย์
ยิ่งในทุกวันนี้โลกกำลังเผชิญวิกฤติปัญหาสิ่งแวดล้อมและวิกฤติพลังงาน ก๊าซชีวภาพจึงยิ่งมีความสำคัญมากขึ้น เพราะเป็นการช่วยแก้ทั้งสองปัญหา ปัจจุบันรัฐบาลของหลายๆ ประเทศรวมถึงประเทศไทยต่างก็ให้การส่งสริมการผลิตก๊าซชีวภาพ และสนับสนุนผู้ที่ทำการผลิตก๊าซชีวภาพในรูปแบบต่างๆ
โดยรูปร่างหน้าตาของตารางจะเป็นดังนี้
== การส่งเสริมการผลิตก๊าซชีวภาพในประเทศไทย ==
ตารางบันทึกการเปลี่ยนแปลงของถังชุดที่ 1
ประเทศไทยมีการส่งเสริมเทคโนโลยีก๊าซชีวภาพมานานกว่า 20 ปีแล้ว แต่ในระยะแรกจำกัดอยู่ในระดับครัวเรือนหรือเกษตรกรรายย่อย ต่อมาในปี พ.ศ. 2531 คณะทำงานของมหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ร่วมกับกรมส่งเสริมการเกษตร กระทรวงเกษตรและสหกรณ์ โดยการสนับสนุนจากองค์การ GTZ (Gesellschaft fur Technische Zusammenarbeit) ประเทศเยอรมนี ได้จัดตั้ง "โครงการก๊าซชีวภาพไทย-เยอรมัน" ขึ้น เพื่อศึกษาปัญหาการใช้ระบบก๊าซชีวภาพในช่วงเวลาที่ผ่านมา พร้อมทั้งปรับปรุงและพัฒนาเทคโนโลยีก๊าซชีวภาพให้มีความเหมาะสมในการประยุกต์ใช้กับฟาร์มเลี้ยงสัตว์ในประเทศไทยมากขึ้น
ว/ด/ป ที่บันทึก เวลา ความสูง (cm) ความสูงที่เปลี่ยนไป (cm) ปริมาณก๊าซ(cm3)
ตารางบันทึกการเปลี่ยนแปลงของถังชุดที่ 2
ว/ด/ป ที่บันทึก เวลา ความสูง (cm) ความสูงที่เปลี่ยนไป (cm) ปริมาณก๊าซ(cm3)
เมื่อได้ข้อมูลลงในตารางแล้ว ก็สามารถนำข้อมูลมาวิเคราะห์และสรุปผลได้อย่างง่ายดายยิ่งขึ้นในข้างต้นนี้ ก็ได้กล่าวถึงการออกแบบการทดลองไปแล้ว และต่อไปจะได้กล่าวถึงการทดลองเกี่ยวกับการผลิตก๊าซชีวภาพจากมูลสุกรและเศษอาหารว่าผลการทดลองจะออกมาอย่างไรและมีปัจจัยอะไรที่ทำให้ก๊าซมีปริมาณที่มากและน้อยและจะสรุปผลการทดลองว่าอย่างไร
ปี พ.ศ. 2534 ได้มีการจัดตั้งหน่วยบริการก๊าซชีวภาพ สังกัดสถาบันวิจัยและพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ เพื่อดำเนินการส่งเสริมเทคโนโลยีก๊าซชีวภาพ ต่อเนื่องจากโครงการก๊าซชีวภาพไทย-เยอรมัน รวมทั้งเพื่อดำเนินการศึกษาวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีให้สามารถประยุกต์ใช้ในฟาร์ม เลี้ยงสัตว์ได้อย่างกว้างขวางมากยิ่งขึ้น และในปลายปี พ.ศ. 2538 กองทุนเพื่อส่งเสริมการอนุรักษ์พลังงาน สำนักงานคณะกรรมการนโยบายพลังงานแห่งชาติ หรือ สพช. (ปัจจุบัน คือ สำนักงานนโยบายและแผนพลังงาน หรือ สนพ. กระทรวงพลังงาน) ได้ให้การสนับสนุนแก่หน่วยบริการก๊าซชีวภาพ ดำเนินงาน "โครงการส่งเสริมการผลิตก๊าซชีวภาพในฟาร์มเลี้ยงสัตว์ ระยะที่ 1" จนกระทั่งในปี พ.ศ. 2551 หน่วยบริการก๊าซชีวภาพได้รับการจัดตั้งเป็น "สถาบันวิจัยและพัฒนาพลังงาน มหาวิทยาลัยเชียงใหม่" และต่อมา '''ในปี พ.ศ. 2553 สมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารีได้พระราชทานชื่อหน่วยงานใหม่ เป็น [http://www.erdi.or.th/index.php?r=content/view&id=83&category=18 "สถาบันวิจัยและพัฒนาพลังงานนครพิงค์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่"] ''' ซึ่งได้ดำเนินโครงการส่งเสริมการผลิตก๊าซชีวภาพต่อเนื่องมาจวบจนปัจจุบัน
== กระบวนการย่อยสลายสารอินทรีย์ในสภาวะปราศจากออกซิเจน(Anaerobic digestion) ==
ก๊าซชีวภาพเกิดจากการหมักของสารอินทรีย์โดยมีจุลินทรีย์จำพวกแบคทีเรียเช่นจุลินทรีย์กลุ่มสร้างมีเทน (methane-producing bacteria)หรือ[[แบคทีเรียเมทาโนเจนิคหรือเมทาโนเจน(Methanogenic bacteria หรือ methanogens)|เมทาโนเจน]] และจุลินทรีย์กลุ่มสร้างกรด (acid-producing bacteria) มาช่วยย่อยในสภาวะไร้อากาศ ในกระบวนการย่อยในสภาวะไร้อากาศ เป็นการที่จุลินทรีย์ต่างๆ ทำปฏิกิริยาย่อยสลายสารอินทรีย์
ลงจากสิ่งมีชีวิตซึ่งมีโครงสร้างที่ซับซ้อนลงเป็นโครงสร้างที่ซับซ้อนน้อยลงเป็นขั้นๆ ไป
==== กระบวนการหมักย่อยในสภาวะไร้อากาศแบ่งเป็น 4 ขั้นดังนี้ ====
# ไฮโดรลิซิส(Hydrolysis): สารอินทรีย์(เศษพืชผัก เนื้อสัตว์) มีองค์ประกอบสำคัญคือ คาร์โบไฮเดรต ไขมัน และโปรตีน แบคทีเรียจะปล่อยเอ็นไซม์เอกซ์ตราเซลลูลาร์ (extra cellular enzyme) มาช่วยละลายโครงสร้างโมเลกุลอันซับซ้อนให้แตกลงเป็นโมเลกุลเชิงเดี่ยว (monomer) เช่นการย่อยสลายแป้งเป็นน้ำตาลกลูโคส การย่อยสลายไขมันเป็นกรดไขมัน และการย่อยโปรตีนเป็นกรดอะมิโน
# แอซิดิฟิเคชั่น หรือ แอซิโดเจเนซิส(Acidification/ Acidogenesis):การย่อยสลายสารอินทรีย์เชิงเดี่ยว (monomer)เป็นกรดระเหยง่าย (volatile fatty acid) กรดคาร์บอน แอลกอฮอลล์ คาร์บอนไดออกไซด์ แอมโมเนีย และไฮโดรเจน
# อะซิโตเจเนซิส (Acetogenesis) เปลี่ยนกรดระเหยง่ายเป็นกรดอะซิติกหรือเกลืออะซิเทตซึ่งเป็นสารตั้งต้นหลักในการผลิตมีเทน
# เมทาไนเซชั่น หรือ เมทาโนเจเนซิส (Methanization/Methanogenesis): กรดอะซิติก และอื่นๆ จากขั้น 2 รวมถึงคาร์บอนไดออกไซด์และไฮโดรเจนบางส่วน จะเข้าสู่กระบวนการเปลี่ยนเป็นมีเทนโดยเมทาโนเจน (methanogen)
CH<sub>3</sub>COOH --> CH<sub>4</sub> + CO<sub>2</sub>
<br />กรดอะซิติก มีเทน คาร์บอนไดออกไซด์
<br />2CH<sub>3</sub>CH<sub>2</sub>OH + CO<sub>2</sub> --> CH<sub>4</sub> + 2CH<sub>3</sub>COOH
<br />เอทานอล คาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน กรดออะซิติก
<br />CO<sub>2</sub> + 4H<sub>2</sub> --> CH4<sub>4</sub> + 2H<sub>2</sub>O
<br /> คาร์บอนไดออกไซด์ ไฮโดรเจน มีเทน น้ำ
== แบคทีเรียเมทาโนเจนิคหรือเมทาโนเจน(Methanogenic bacteria หรือ methanogens) ==
เมทาโนเจน คือแบคทีเรียที่ดำรงชีวิตภายใต้สภาวะไร้อากาศ(anaerobic) ในวงจรชีวิตของมัน เมทาโนเจน จะย่อยสารอาหารและปล่อยก๊าซต่างๆ ซึ่งรวมถึงมีเทนด้วย
เมทาโนเจน มีอยู่หลายชนิดโดยแบ่งออกเป็นสี่ประเภทหลักๆ ตามลักษณะทางเซลล์วิทยา (cytology) (Alexander, 1961).
* A. Rod-shaped Bacteria
** (a) Non-sporulating, Methanobacterium
** (b) Sporulating, Methanobacillus
* B. Spherical
** (a) Sarcinae, Methanosarcina
** (b) Not in Sarcinal groups, Methanococcus
Methanogenนั้นพัฒนาและเพิ่มจำนวนได้ช้า ทั้งยังค่อนข้างอ่อนไหวต่อการเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันทั้งทางกายภาพ หรือทางเคมี ซึ่งหากมีการเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันเกิดขึ้นก็จะส่งผลกระทบต่อการเพิ่มจำนวนและการเกิดก๊าซ อย่างไรก็ตามเมทาโนเจนนั้นสามารถอยู่ได้โดยไม่มีอาหารเพิ่มเติมได้นานเป็นเดือน
==การทดลอง ปัจจัยและสภาพแวดล้อมต่างๆที่มีผลต่อการผลิตก๊าซชีวภาพ ==จามูลสุกรและเศษอาหาร
1) ที่มาและความสำคัญของการทดลอง
เนื่องด้วยโลกเราในปัจจุบันมีความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเป็นอย่างมาก อันก่อให้เกิดเครื่องมืออำนวยความสะดวกให้กับมนุษย์มากมาย ทั้งด้านการก่อสร้าง การผลิต การสื่อสาร การขนส่ง และอื่นๆอีกมากมาย ไม่ว่าจะเป็น เครื่องจักรกล ยานพาหนะ อุปกรณ์สื่อสาร เครื่องมือทางการเกษตรและอุตสาหกรรม ทั้งหมดนี้ยังมีอีกมากมายล้วนแล้วแต่ใช้พลังงานในหลากหลายรูปแบบ ด้วยเหตุนี้ก็ส่งผลให้ พลังงานต่างๆบนโลกลดน้อยลงไปทุกวัน โครงการค่ายเยาวชนอนุรักษ์พลังงานสู่ลูกช้าง ม.ช. แห่งมหาวิทาลัยเชียงใหม่ จึงส่งเสริมให้เยาวชนเป็นส่วนหนึ่งในการอนุรักษ์พลังงานและคิดค้นพลังงานทดแทนในรูปแบบต่างๆ เพื่อให้โลกของเรานั้นอยู่คู่กับพวกเราไปตลอดกาล
2) วัตถุประสงค์ของการทดลอง
2.1) ทำการทดลองเพื่อศึกษาและรู้จักกับ พลังงานทดแทนอีกรูปแบบหนึ่งซึ่งก็คือ “ก๊าซชีวภาพ”
2.2) ทำการทดลองเพื่อศึกษากระบวนการผลิตก๊าซชีวภาพนั้นเป็นอย่างไร
2.3) ทำการทดลองเพื่อศึกษาปัจจัยต่างๆในการเกิดก๊าซชีวภาพ
2.4) ทำการทดลองเพื่อศึกษาข้อแตกต่างของก๊าซชีวภาพที่ทำจากมูลสุกร และ มูลสุกรผสมกับเศษอาหารในสัดส่วนต่างๆ
2.5) ทำการทดลองเพื่อศึกษาข้อแตกต่างด้านงบประมาณระหว่างการผลิตก๊าซชีวภาพ กับ การผลิตก๊าซ LPG ว่าแบบไหนใช้งบประมาณมากกว่ากัน
2.6) ทำการทดลองเพื่อศึกษาว่าก๊าซชีวภาพนี้มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมในรูปแบบต่างๆอย่างไร
2.7) ทำการทดลองเพื่อศึกษาว่าภายในโรงเรียนแม่อายวิทยาคมมีความเหมาะสมพอที่จะสามารถผลิตก๊าซชีวภาพในเชิงศักยภาพได้หรือไม่
3) ระยะเวลาในการดำเนินงาน
ตั้งแต่วันที่ 30 พฤศจิกายน 2552 – วันที่ 30 ธันวาคม 2552
รวมเป็นเวลา 30 วันในการดำเนินการทดลอง (ตั้งแต่สำรวจจนถึงเขียนรายงาน)
4) อุปกรณ์ที่ใช้ในการทดลอง
อุปกรณ์ที่ใช้ในการทดลองทั้งหมดนั้นใช้วัสดุเหลือใช้เป็นส่วนใหญ่ มีดังต่อไปนี้
(4.1) วัสดุที่ใช้ทำถังหมัก
4.1.1) ถังน้ำมันไฮดรอลิกขนาด 19 ลิตร จำนวน 4 ถัง
4.1.2) ถังน้ำมีหู ขนาด 20 ลิตร จำนวน 2 ถัง
4.1.3) ท่อ PVC ขนาด 3/8 นิ้ว ความยาว 15 เซนติเมตร จำนวน 4 ท่อน
4.1.4) สายยาง PVC ใส ขนาด ½ นิ้ว ยาว 1 เมตร จำนวน 2 สาย
(4.2) วัสดุที่ใช้หมัก
4.2.1) มูลสุกรจำนวน 10 กิโลกรัม (โดยประมาณ)
4.2.2) เศษอาหารเหลือ จำนวน 10 กิโลกรัม (โดยประมาณ)
4.2.3) น้ำสะอาด
5) วิธีการดำเนินการทดลอง
(5.1) ขั้นตอนแรกก็คือการทำถังหมักก๊าซ ซึ่งสามารถทำได้ดังนี้
5.1.1) เจาะรูที่ถังเพื่อใช้ต่อกับสายยางผ่านก๊าซ
5.1.2) นำสายยางมาต่อกับท่อท่อนเล็กที่เตรียมไว้
5.1.3) ตัดถังหนึ่งถังออกครึ่งหนึ่ง
5.1.4) ต่อสายยางกับตัวถังและนำถังที่ตัดครึ่งไปควบลงบนถังน้ำเปล่า
5.1.5) เราจะได้ถังหมักก๊าซสำเร็จ
(5.2) ขั้นตอนการหมักก๊าซโดยใช้มูลสุกร และ เศษอาหาร
การย่อยสลายสารอินทรีย์และการผลิตก๊าซมีปัจจัยต่าง ๆ เกี่ยวข้องดังต่อไปนี้
5.2.1) นำมูลสุกร มาผสมกับน้ำ ตามอัตราส่วนในการออกแบบการทดลอง เช่น มูลสุกร:น้ำ เท่ากับ 1:1 ก็ให้ใช้มูลสุกร 1 ลิตร ต่อ น้ำ 1 ลิตร มูลสุกร:น้ำ:เศษอาหาร เท่ากับ 1:1:1 ก็ให้ใช้มูลสุกร 1 ลิตร ต่อ น้ำ 1 ลิตร ต่อ เศษอาหาร 1 ลิตร เป็นต้น
5.2.2) นำส่วนผสมที่ได้ไปใส่ในถังหมักที่เตรียมไว้ โดยใส่เพียง 1 ใน 3 ของถังหมักก่อนหลังจากนั้นอีกประมาณ 2-3 วันจะเริ่มมีก๊าซเกิดขึ้น
* '''อุณหภูมิในการเดินระบบ (operating temperature)'''เมทาโนเจน ไม่สามารถทนต่ออุณหภูมิที่ต่ำมากหรือสูงมากได้ ถ้าหากอุณหภูมิลดลงต่ำกว่า10 °Cแบคทีเรียจะหยุดทำงาน
ก๊าซที่เกิดขึ้นนั้นจะไม่สามารถผ่านน้ำออกไปได้เมื่อเกิดก๊าซขึ้นแรงดันของก๊าซจะดันถังเก็บน้ำให้สูงขึ้น จากการทดลองทั้ง 20 วันนั้น พบว่าเกิดการเปลี่ยนแปลงขึ้นดังตารางต่อไปนี้
** อุณหภูมิในการเดินระบบแบ่งเป็นสองระดับตามสปีชีส์ของเมทาโนเจน ได้แก่เมโซฟิลิก(Mesophilic)และเทอร์โมฟิลิก(Thermophilic)
ตารางแสดงการเกิดก๊าซ ในอัตราส่วน มูลสุกร:น้ำ (1:1)
*** อุณหภูมิที่เหมาะที่เมโซฟิลิก ทำงานได้ดีคือประมาณ 20 °C – 45 °C แต่ที่เหมาะสมที่สุดคือ ช่วง 37 °C – 41 °C โดยในช่วงอุณหภูมิระดับนี้แบคทีเรียส่วนใหญ่ในถังหมักจะเป็นเมโซฟิลิก
วันที่ เวลา ความสูง (cm) ความสูงที่เปลี่ยนไป (cm) ปริมาตรก๊าซ (cm3)
*** เทอร์โมฟิลิก ทำงานได้ดีในช่วงอุณหภูมิที่สูงกว่า โดยอุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุดคือประมาณ 50 °C – 52 °C แต่ก็สามารถทำงานในอุณหภูมิที่สูงขึ้นไปถึง 70 °C
10/12/2552 06:30 น. 0 0 0
แบคทีเรียMเมโซฟิลิกนั้นมีจำนวนสปีชีส์มากกว่าเทอร์โมฟิลิก นอกจากนี้ยังสามารถทนต่อการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมได้ดีกว่าเทอร์โมฟิลิกอีกด้วย ทำให้ระบบหมักก๊าซชีวภาพที่ใช้เมโซฟิลิก เสถียรกว่า แต่ขณะเดียวกันอุณหภูมิซึ่งสูงกว่าในระบบที่ใช้เทอร์โมฟิลิกก็เป็นการช่วยเร่งปฏิกิริยาส่งผลให้อัตราการผลิตก๊าซสูงกว่า ข้อเสียอีกข้อของระบบเทอร์โมฟิลิก คือการที่ต้องใช้พลังงานจากภายนอกมาเพิ่มความร้อนให้ระบบ ทำให้อาจได้พลังงานสุทธิที่ต่ำกว่า
18:00 น. 0 0 0
11/12/2552 06:30 น. 0 0 0
18:00 น. 0.1 0.1 4.1382
12/12/2552 06:30 น. 0.1 0 4.1382
18:00 น. 0.1 0 4.1382
13/12/2552 06:30 น. 0.2 0.1 8.2764
18:00 น. 0.2 0 8.2764
14/12/2552 06:30 น. 0.2 0 8.2764
18:00 น. 0.2 0 8.2764
15/12/2552 06:30 น. 0.3 0.1 12.4146
18:00 น. 0.3 0 12.4146
16/12/2552 06:30 น. 0.4 0.1 16.5528
18:00 น. 0.4 0 16.5528
17/12/2552 06:30 น. 0.7 0.3 28.9674
18:00 น. 0.7 0 28.9674
18/12/2552 06:30 น. 0.7 0 28.9674
18:00 น. 0.7 0 28.9674
19/12/2552 06:30 น. 1 0.3 41.382
18:00 น. 1 0 41.382
ตารางแสดงการเกิดก๊าซ ในอัตราส่วน มูลสุกร:น้ำ (2:1)
* '''ความเป็นกรด-ด่าง (pH Value) '''ค่าpH ที่เหมาะสมที่สุดในการผลิตก๊าซชีวภาพคือระหว่าง 7.0 – 7.2 ค่าpHในถังหมักขึ้นอยู่กับช่วงของการหมักด้วย เพราะในช่วงแรกแบคทีเรียที่สร้างกรดจะสร้างกรดเป็นจำนวนมากและทำให้ค่าpHลดลง ซึ่งถ้าหากpHลดลงต่ำกว่า5ก็จะหยุดกระบวนการย่อยและหมักทั้งหมดหรืออีกนัยหนึ่งก็คือแบคทีเรียตาย Methanogen นั้นอ่อนไหวต่อความเป็นกรดด่างมาก และจะไม่เจริญเติบโตหากpHต่ำกว่า6.5 ในช่วงท้ายของกระบวนการ ความเข้มข้นของ NH4 จะมากขึ้นตามการย่อยสลายไนโตรเจนที่เพิ่มขึ้น ซึ่งจะส่งผลให้ค่าpHเพิ่มโดยอาจเกิน 8 จนกระทั่งระบบผลิตเริ่มมีความเสถียร pH จะอยู่ระหว่าง 6.8 – 8
วันที่ เวลา ความสูง (cm) ความสูงที่เปลี่ยนไป (cm) ปริมาตรก๊าซ (cm3)
20/12/2552 06:30 น. 0 0 0
18:00 น. 0 0 0
21/12/2552 06:30 น. 0 0 0
18:00 น. 0 0 0
22/12/2552 06:30 น. 0.2 0.2 8.2764
18:00 น. 0.2 0 8.2764
23/12/2552 06:30 น. 0.4 0.2 16.5528
18:00 น. 0.4 0 16.5528
24/12/2552 06:30 น. 0.5 0.1 20.691
18:00 น. 0.5 0 20.691
25/12/2552 06:30 น. 0.6 0.1 24.8292
18:00 น. 0.6 0 24.8292
26/12/2552 06:30 น. 0.6 0 24.8292
18:00 น. 0.6 0 24.8292
27/12/2552 06:30 น. 1 0.4 41.382
18:00 น. 1 0.4 41.382
28/12/2552 06:30 น. 1 0 41.382
18:00 น. 1 0 41.382
29/12/2552 06:30 น. 1.5 0.5 62.073
18:00 น. 1.5 0.5 62.073
ตารางแสดงการเกิดก๊าซ ในอัตราส่วน มูลสุกร:เศษอาหาร:น้ำ (1:1:1)
* '''อัตราส่วนคาร์บอนต่อไนโตรเจน(C/N Ratio) '''อัตราส่วนของคาร์บอนต่อไนโตรเจนของขยะอินทรีย์ที่สามารถใช้ผลิตก๊าซชีวภาพคือตั้งแต่ 8– 30 แต่อัตราส่วนที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการผลิตก๊าซชีวภาพคือประมาณ 23 ถ้าอัตราส่วนคาร์บอนต่อไนโตรเจน สูงมาก ไนโตรเจนจะถูกMethanogenนำไปใช้พื่อเสริมโปรตีนให้ตัวเองและจะหมดอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้ได้ก๊าซน้อย แต่ถ้าหากC/N Ratio ต่ำมากๆ ก็จะทำให้ไนโตรเจนมีมากและไปเกาะกันเป็นแอมโมเนีย แอมโมเนียจะไปเพิ่มค่าpHซึ่งถ้าหากค่าpHสูงถึง8.5ก็จะเริ่มเป็นพิษกับแบคทีเรียทำให้จำนวนMethanogenลดลง นอกจากนี้หากC/N ratio อยู่นอกเหนือจากช่วง 8-30 จะทำให้มีสัดส่วนปริมาณก๊าซที่ได้เป็นก๊าซอื่นๆ เช่นคาร์บอนไดออกไซด์สูงขึ้น
วันที่ เวลา ความสูง (cm) ความสูงที่เปลี่ยนไป (cm) ปริมาตรก๊าซ (cm3)
มูลสัตว์โดยเฉพาะวัวควายมีอัตราส่วนคาร์บอนต่อไนโตรเจนที่เหมาะสมที่สุด รองลงมาก็ได้แก่พวกดอกจอกผักตบและเศษอาหาร ขณะที่ฟางมีอัตราส่วนคาร์บอนต่อไนโตรเจนที่ค่อนข้างจะสูง อย่างไรก็ตามสามารถนำวัตถุดิบที่มีอัตราส่วนคาร์บอนต่อไนโตรเจนสูงมาผสมกับวัตถุดิบที่มีอัตราส่วนคาร์บอนต่อไนโตรเจนต่ำได้ เพื่อให้ได้วัตถุดิบที่มีอัตราส่วนคาร์บอนต่อไนโตรเจนที่ต้องการ
10/12/2552 06:30 น. 0 0 0
18:00 น. 0 0 0
11/12/2552 06:30 น. 0 0 0
18:00 น. 0 0 0
12/12/2552 06:30 น. 0 0 0
18:00 น. 0 0 0
13/12/2552 06:30 น. 0 0 0
18:00 น. 0 0 0
14/12/2552 06:30 น. 0 0 0
18:00 น. 0 0 0
15/12/2552 06:30 น. 0.1 0.1 4.1382
18:00 น. 0.1 0.1 4.1382
16/12/2552 06:30 น. 0.1 0 4.1382
18:00 น. 0.1 0 4.1382
17/12/2552 06:30 น. 0.2 0.1 8.2764
18:00 น. 0.2 0.1 8.2764
18/12/2552 06:30 น. 0.2 0 8.2764
18:00 น. 0.2 0 8.2764
19/12/2552 06:30 น. 0.5 0.3 20.691
18:00 น. 0.5 0.3 20.691
* '''ปริมาณสารอินทรีย์เข้าสู่ระบบ(Loading)''' ปริมาณสารอินทรีย์เข้าสู่ระบบคือ ปริมาณสารอินทรีย์ที่เราเติมใส่ถังหมักในแต่ละวัน ซึ่งถ้าหากว่าปริมาณที่เราเติมนั้นมากเกินไป ก็จะส่งผลให้ค่า pH ลดลงมากเกินไป(เนื่องจากในช่วงแรกของกระบวนการคือ acidogenesis กรดจะถูกผลิตขึ้นมา)จนทำให้ระบบล้มเหลวเนื่องจาก methanogen ตายหมด ซึ่งหากสิ่งนี้เกิดขึ้นจริงก็จะต้องเริ่มต้นระบบใหม่หมด แต่ถ้าหากปริมาณสารอินทรีย์เข้าสู่ระบบน้อยก๊าซที่ผลิตได้ก็จะน้อยตามไปด้วย เท่ากับว่าไม่ได้เดินระบบเต็มตามกำลังการผลิต ทำให้ถังหมักมีขนาดใหญ่เกินไปโดยไม่จำเป็น
* '''ระยะเวลาการกักเก็บสารอินทรีย์ในถังหมัก (Retention time)''' ระยะเวลาในการกักเก็บสารอินทรีย์ในถังหมักขึ้นอยู่กับปริมาณ และประเภทของสารอินทรีย์ที่เติมเข้าไปซึ่งมีลักษณะและคุณสมบัติที่แตกต่างกันไป รวมถึงรูปแบบของระบบ/ถังหมัก หากระยะเวลาในการกักเก็บสั้นไปก็จะไม่พอสำหรับแบคทีเรียที่จะผลิตก๊าซชีวภาพ นอกจากนี้แบคทีเรียยังจะถูกถ่ายออกจากระบบเร็วเกินไปส่งผลให้จำนวนแบคทีเรียลดลงไป ทำให้แบคทีเรียที่เหลืออยู่ทำการย่อยไม่ทันและอาจทำให้ค่าpHในถังหมักลดลงขึ้น ขณะเดียวกัน การที่ระยะเวลากักเก็บนานเกินไปจะทำให้เกิดตะกอนของสารอินทรีย์ที่แบคทีเรียย่อยสลายแล้วสะสมอยู่ทำให้ถังหมักมีขนาดใหญ่โดยไม่จำเป็น ระยะเวลาในการกักเก็บส่วนใหญ่จะประมาณ 14- 60 วัน ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ คือ ค่าTSC อุณหภูมิขนาดและประเภทของdigesterและปริมาณสารอินทรีย์ที่เติม ระยะเวลาในการกักเก็บนั้นเป็นตัวบ่งชี้ว่าแบคทีเรียจะมีชีวิตได้นานเท่าไหร่โดยไม่มีการเติมอาหาร เนื่องจากระยะเวลาการกักเก็บนั้นหมายถึงระยะเวลาที่แบคทีเรียต้องการเพื่อย่อยอาหารให้หมด ดังนั้นเมื่อไหร่ก็ตามที่แบคทีเรียยังย่อยอาหารไม่หมดก็หมายความว่าแบคทีเรียจะยังไม่ตายจากการขาดอาหาร
* '''ปริมาณของแข็ง (Total Solid Content, TSC)'''
** Solid content ของสารอินทรีย์ในการผลิตก๊าซชีวภาพแบ่งเป็นสองระดับคือ
*** High-solid (ปริมาณของแข็งสูง) TSC สูงกว่า ~ 20%
*** Low-solid (ปริมาณของแข็งต่ำ) TSC ต่ำกว่า ~ 15%
ถังหมักที่ออกแบบสำหรับเติมสารอินทรีย์ high solid จะต้องใช้พลังงานมากกว่าในการสูบน้ำตะกอน (slurry) แต่เนื่องจากในระบบ high solid ความเข้มข้นของน้ำในถังหมักสูงกว่า พื้นที่ที่ใช้ก็จะน้อยกว่า ในทางกลับกัน ถังหมัก Low solid สามารถใช้เครื่องสูบน้ำทั่วไปที่ใช้พลังงานน้อยกว่าสูบน้ำตะกอน แต่ก็ต้องใช้พื้นที่มากกว่าเนื่องจากปริมาตรต่อสารอินทรีย์ที่เติมเข้าไปสูงขึ้น กระนั้นก็ดี การที่น้ำตะกอนมีความใสกว่าก็ทำให้การหมุนเวียนและกระจายตัวของของแบคทีเรียและสารอินทรีย์ดีขึ้นและการที่แบคทีเรียสามารถสัมผัสสารอินทรีย์อย่างทั่วถึงก็ช่วยให้การย่อยและการผลิตก๊าซเร็วขึ้น
ตารางแสดงการเกิดก๊าซ ในอัตราส่วน มูลสุกร:เศษอาหาร:น้ำ (2:2:1)
* '''การคลุกเคล้า (Mixing)''' การคลุกเคล้าตะกอน น้ำ และ สารอินทรีย์ เป็นส่วนที่สำคัญอีกส่วนเพราะจะทำให้แบคทีเรียสัมผัสกับสารอินทรีย์ได้อย่างทั่วถึง ทำให้แบคทีเรียทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ส่งผลให้การเกิดก๊าซเร็วขึ้นและมากขึ้น นอกจากนี้ยังป้องกันการตกตะกอนและตะกอนลอย(Scum) ซึ่งตะกอนอาจจะไปอุดช่องทางสำหรับระบายของเหลวจากถัง
วันที่ เวลา ความสูง (cm) ความสูงที่เปลี่ยนไป (cm) ปริมาตรก๊าซ (cm3)
20/12/2552 06:30 น. 0 0 0
18:00 น. 0 0 0
21/12/2552 06:30 น. 0 0 0
18:00 น. 0 0 0
22/12/2552 06:30 น. 0.1 0.1 4.1382
18:00 น. 0.1 0 4.1382
23/12/2552 06:30 น. 0.2 0.1 8.2764
18:00 น. 0.2 0.1 8.2764
24/12/2552 06:30 น. 0.2 0 8.2764
18:00 น. 0.2 0 8.2764
25/12/2552 06:30 น. 0.4 0.2 16.5528
18:00 น. 0.4 0 16.5528
26/12/2552 06:30 น. 0.5 0.1 20.691
18:00 น. 0.5 0 20.691
27/12/2552 06:30 น. 0.5 0 20.691
18:00 น. 0.5 0 20.691
28/12/2552 06:30 น. 0.8 0.3 33.1056
18:00 น. 0.8 0 33.1056
29/12/2552 06:30 น. 0.9 0.1 37.2438
18:00 น. 0.9 0 37.2438
6) สรุปผลการทดลอง
(6.1) แผนภูมิเปรียบเทียบระหว่างการหมักก๊าซจากมูลสุกรล้วนๆกับมูลสุกรผสมเศษอาหาร
แผนภูมิที่ 1 แผนภูมิเปรียบเทียบระหว่างการหมักก๊าซจากมูลสุกรล้วนๆกับมูลสุกรผสมเศษอาหารในอัตราส่วน 1:1 และ 1:1:1 ตามลำดับ
จากแผนภูมิเราจะเห็นได้ว่า ก๊าซที่เกิดได้ดีนั้นมาจากมูลสุกรเป็นส่วนใหญ่ จะเห็นว่าถ้าเราใส่แต่มูลสุกรก๊าซจะมีปริมาตรที่มากกว่าการใช้ เศษอาหารเข้ามาร่วม
* '''สารอาหาร(nutrient)''' สารอาหารที่แบคทีเรียต้องการเพื่อการเจริญเติบโต นอกเหนือไปจากคาร์บอนและไฮโดรดเจนแล้ว ยังมีไนโตรเจน ซัลเฟอร์ ฟอสฟอรัส โปแตสเซียม แคลเซียม นอกจากนี้ก็มีธาตุที่จำเป็นในปริมาณน้อยมากๆ เช่น เหล็ก แมงกานีส ลิบดินัม สังกะสี โคบอลต์ ซิลิเนียม ทังเสตน และนิเกิลเป็นต้น แต่ขยะอินทรีย์โดยทั่วไปจะมีธาตุอาหารเหล่านี้ในระดับที่สมดุลพอเพียง เพราะฉะนั้น ในการหมักจึงไม่จำเป็นต้องเติมสารอาหารใดๆ ลงไป
แผนภูมิที่ 2 แผนภูมิเปรียบเทียบระหว่างการหมักก๊าซจากมูลสุกรล้วนๆกับมูลสุกรผสมเศษอาหารในอัตราส่วน 2:1 และ 2:2:1 ตามลำดับ
* ''' สารยับยั้งและสารพิษ (inhibiting and Toxic Materials)''' เช่น กรดไขมันระเหยได้ [[ไฮโดรเจน]] หรือ[[แอมโมเนีย]] รวมถึงธาตุไอออน, สารพิษ, โลหะหนัก, สารทำความสะอาดต่างๆ เช่นสบู่ น้ำยาล้างต่างๆ และยาปฏิชีวนะ สามารถส่งผลยับยั้งการเจริญเติบโตและการผลิตก๊าซของแบคทีเรียได้
ธาตุไอออนในปริมาณน้อย(เช่น โซเดียม, โปแตสเซียม, แคลเซียม, แมกนีเซียม, ซัลเฟอร์, แอมโมเนียม)สามารถช่วยกระตุ้นการเติบโตของแบคทีเรียเช่นกัน แต่ถ้าหากปริมาณนั้นมากก็จะส่งผลเป็นพิษได้ ยกตัวอย่างเช่นแอมโมเนียในปริมาณ50-200มิลิกรัมต่อลิตรจะเป็นผลดี ช่วยในการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย แต่เมื่อใดที่ความเข้มข้นของแอมโมเนียสูงกว่า1,500 มิลิกรัมต่อลิตรก็จะเริ่มส่งผลเสีย ในทางเดียวกัน โลหะหนักบางประเภท(เช่น ทองแดง, นิเกิล, โครเมียม, สังกะสี, ตะกั่ว และอื่นๆ) ในปริมาณที่น้อยๆ ช่วยในการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย แต่เมื่อความเข้มข้นสูงก็จะเป็นพิษ
* ''' อัลคาลินิตี้ (Alkalinity)''' ค่าอัลคาลินิตี้ หมายถึง ความสามารถในการรักษาระดับความเป็นกรด-ด่าง ค่าอัลคาลินิตี้ที่เหมาะสมต่อการหมักมีค่าประมาณ ๑,๐๐๐-๕,๐๐๐ มิลลิกรัม/ลิตร ในรูปของแคลเซียมคาร์บอร์เนต (CaCO3)
* ชนิดและแบบของบ่อแก๊สชีวภาพ (Biogas Plant) บ่อแก๊สชีวภาพ แบ่งตามลักษณะการทำงาน ลักษณะของของเสียที่เป็นวัตถุดิบ และประสิทธิภาพการทำงานได้เป็น ๒ ชนิดใหญ่ ดังนี้
** บ่อหมักช้าหรือบ่อหมักของแข็ง บ่อหมักช้าที่มีการสร้างใช้ประโยชน์กันและเป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไป มี ๓ แบบหลักคือ
*** แบบยอดโดม (fined dome digester)
*** แบบฝาครอบลอย (floating drum digester) หรือแบบอินเดีย (Indian digester)
*** แบบพลาสติกคลุมราง (plastic covered ditch) หรือแบบปลั๊กโฟลว์ (plug flow digester)
** บ่อหมักเร็วหรือบ่อบำบัดน้ำเสีย แบ่งได้เป็น ๒ แบบหลัก คือ
*** แบบบรรจุตัวกลางในสภาพไร้ออกซิเจน (Anaerobic Filter) หรืออาจเรียกตามชื่อย่อว่า แบบเอเอฟ (AF) ตัวกลางที่ใช้ทำได้จากวัสดุหลายชนิด เช่น ก้อนหิน กรวด [[พลาสติก]] เส้นใยสังเคราะห์ ไม้ไผ่ตัดเป็นท่อน เป็นต้น ในลักษณะของบ่อหมักเร็วแบบนี้ จุลินทรีย์จะเจริญเติบโตและเพิ่มจำนวนบนตัวกลางที่ถูกตรึงอยู่
*** แบบยูเอเอสบี (UASB หรือ Upflow Anaerobic Sludge Blanker) บ่อหมักเร็วแบบนี้ใช้ตะกอนของสารอินทรีย์ (sludge) ที่เคลื่อนไหวภายในบ่อหมักเป็นตัวกลางให้จุลินทรีย์เกาะ ลักษณะการทำงานของบ่อหมักเกิดขึ้น โดยการควบคุมความเร็วของน้ำเสียให้ไหลเข้าบ่อหมักจากด้านล่างขึ้นสู่ ด้านบนตะกอนส่วนที่เบาจะลอยตัวไปพร้อมกับน้ำเสียที่ไหลล้นออกนอกบ่อตะกอนส่วนที่หนัก จะจมลงก้นบ่อ
== อ้างอิง ==
* "Friendly fuel trains". (Oct. 30, 2005). ''[[New Straits Times]]'', p. F17.
== แหล่งข้อมูลอื่น ==
* [http://www.erdi.or.th/index.php?r=content/view&id=83&category=18 Energy Research and Development Institute - Nakornping, Chiang Mai University]
* [http://www.eva.ac.at/projekte/biogas_fuelcell.htm Biogas Fuel Cell Project AMONCO]
* [http://www.profactor.at/index.php?id=20&L=1 Biogas Fuel Cell RTD Profactor]
* [http://externe.jrc.es/Denmark+Conclusions.htm Environmental Costs Biogas Fuel Cycle EXTERNE]
* [http://www.agores.org/Publications/CityRES/English/Stockholm-SE-english.pdf Biogas Biofuel Stockholm]
* [http://www.agores.org/Publications/CityRES/English/Lille-FR-english.pdf Biogas Biofuel Lille]
* [http://www.businessregion.se/upload/pages/Tentscher.pdf Biogas as fuel Trendsetter Project]
* [http://relevons.blogspot.com/2005/07/biogas-hastening-waste.html Anaerobic Digestion—Biogas Plant Applications]
* [http://www.wired.com/news/planet/1,68127-0.html Human Feces Powers Rwandan Prison]
{{พลังงาน}}
[[หมวดหมู่:พลังงาน]]
[[หมวดหมู่:พลังงานทดแทน]]
จากแผนภูมิที่ 2 นี้ก็จะเห็นได้ว่าการหมักก๊าซจากมูลสุกรล้วนๆโดยไม่ผสมกับเศษอาหารนั้นจะปล่อยก๊าซออกมามากกว่า การนำเอามูลสุกรไปผสมกับเศษอาหารแล้วนำมาทำก๊าซ โดยอัตราส่วนที่เหมาะสมที่สุดนั้นได้แก่ มูลสุกร:น้ำ = 2:1 และ มูลสุกร:เศษอาหาร:น้ำ = 2:2:1
[[af:Biogas]]
จากการทดลองที่ได้ทำมาทั้งหมดนั้นก็จะเห็นได้ว่าก๊าซชีวภาพจากมูลสุกรล้วนๆจะให้ผลผลิตที่มากกว่า การนำเอาเศษอาหารมาผสม
[[ar:غاز حيوي]]
ด้วยเหตุนี้ จึงคิดว่าโรงเรียนแม่อายวิทยาคมนั้นมีความเหมาะสมและสามารถผลิตก๊าซชีวภาพจากเศษอาหารได้อย่างแน่นอน เพราะโรงเรียนแม่อายวิทยาคมนี้มี “อุณหภูมิที่เหมาะสม” แก่การผลิตก๊าซชีวภาพโดยเฉพาะในช่วงอุณหภูมิ 20-45 oC ซึ่งเป็นช่วงที่เหมาะสมแก่การทำงานของจุลินทรีย์ที่ย่อยสลายซากอินทรีย์ให้เป็นก๊าซ “มีเทน (CH4)” ซึ่งเป็นก๊าซที่ติดไฟและใช้ในครัวเรือนทั่วๆไป ซึ่งก๊าซที่ได้นี้จะช่วยให้ ประหยัดการ ผลิตก๊าซธรรมชาติอย่าง LPG เพราะเมื่อเราหันมาใช้ก๊าซแบบนี้แทนก๊าซธรรมชาติแล้วจะช่วยลดต้นทุนของประเทศในการผลิตก๊าซธรรมชาติ และช่วยลดการทำลายสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ และนอกจากนี้ภายในโรงเรียนแม่อายวิทยาคม ถ้าหันมาใช้ก๊าซชีวภาพแทนก๊าซธรรมชาตินั้นจะช่วยลดต้นทุนของแม่ค้าดังที่กล่าวไปข้างต้นและช่วยลดการสร้างขยะให้แก่สิ่งแวดล้อมเพราะเรานำขยะเหล่านั้นมาเปลี่ยนเป็น ก๊าซชีวภาพที่คุ้มค่า มีคุณภาพ และรักษาสิ่งแวดล้อม อีกทางหนึ่งเมื่อกากอินทรีย์ ที่ผลิตก๊าซหมดแล้ว หรือ เสื่อมสภาพแล้ว เรายังสามารถนำไปทำเป็นปุ๋ยให้แก่ ต้นไม้ หรือพืช ทั้งรักษาหน้าดิน และรักษาธรรมชาติ ให้เราด้วยนะครับ
[[bg:Биогаз]]
[[bn:বায়োগ্যাস]]
[[ca:Biogàs]]
[[cs:Bioplyn]]
[[da:Biogas]]
[[de:Biogas]]
[[en:Biogas]]
[[eo:Biogaso]]
[[es:Biogás]]
[[et:Biogaas]]
[[fa:زیستگاز]]
[[fi:Biokaasu]]
[[fr:Biogaz]]
[[he:ביוגז]]
[[hr:Bioplin]]
[[hu:Biogáz]]
[[id:Biogas]]
[[it:Biogas]]
[[ja:バイオガス]]
[[ka:ბიოგაზი]]
[[mk:Биогас]]
[[mr:बायोगॅस]]
[[nl:Biogas]]
[[no:Biogass]]
[[oc:Biogàs]]
[[pa:ਬਾਇਓ ਗੈਸ]]
[[pl:Biogaz]]
[[pms:Biogas]]
[[pt:Biogás]]
[[ro:Biogaz]]
[[ru:Биогаз]]
[[sc:Biogas]]
[[simple:Biogas]]
[[sr:Biogas]]
[[su:Biogas]]
[[sv:Biogas]]
[[tr:Biyogaz]]
[[uk:Біогаз]]
[[vi:Biogas]]
[[zh:生物氣體]]
| 