เรียบเรียงโดย
งานสื่อสารและขับเคลื่อนความรู้ ฝ่ายเผยแพร่เทคโนโลยีวัสดุ

ความเสื่อมโทรมของดิน (soil degradation) เป็นการเปลี่ยนแปลงสภาพของสุขภาพดิน ซึ่งส่งผลให้ความสามารถของระบบนิเวศในการผลิตสินค้าและให้บริการแก่ผู้ได้รับประโยชน์ลดลง (FAO, 2020) หรืออีกนัยหนึ่งคือ ดินอยู่ในสภาพที่ไม่เอื้ออำนวยต่อการผลิตทางการเกษตร เนื่องจากสมบัติต่าง ๆ ไม่เหมาะสมต่อการเจริญเติบโตของพืช ซึ่งไทยก็เป็นอีกประเทศที่เผชิญปัญหาความเสื่อมโทรมของดิน อันเป็นปัญหาสิ่งแวดล้อมที่สำคัญทั่วโลก

จากข้อมูลของกรมพัฒนาที่ดิน ตามตัวชี้วัดความสมดุลของการจัดการทรัพยากรที่ดินของประเทศไทย (Land Degradation Neutrality: LDN) ในช่วงปี พ.ศ. 2522 และ 2566 พบว่าประเทศไทยมีที่ดินที่อยู๋ในสถานะเสื่อมโทรมมากถึงร้อยละ 18.5 ของพื้นที่ทั้งประเทศ หรือคิดเป็นพื้นที่เกือบ 60 ล้านไร่

การประยุกต์ใช้ไบโอชาร์นับเป็นอีกหนึ่งแนวทางการจัดการที่มีศักยภาพ สำหรับการป้องกันและฟื้นฟูความเสื่อมโทรมของดิน ซึ่งสอดคล้องกับเป้าหมายการพัฒนาที่ยั่งยืน (Sustainable Development Goals: SDGs) ขององค์การสหประชาชาติที่เกี่ยวโยงกับการฟื้นฟูที่ดิน เช่น เป้าหมายที่ 15 (life on land) และ 2 (zero hunger) เป็นต้น

ไบโอชาร์เป็นวัสดุสีดำที่อุดมด้วยคาร์บอน ผลิตโดยการเผาชีวมวลในสภาวะออกซิเจนต่ำหรือไร้ออกซิเจน มีสมบัติเด่นในการกักเก็บคาร์บอน สามารถช่วยปรับปรุงดินที่เสื่อมโทรมทั้งในด้านสมบัติทางกายภาพ เคมี และชีวภาพ

ในทางกายภาพ ไบโอชาร์มีโครงสร้างที่เป็นรูพรุนสูง จึงทำหน้าที่เสมือนฟองน้ำ ช่วยเพิ่มความสามารถในการดูดซับและกักเก็บความชื้น อีกทั้งยังช่วยให้ดินร่วนซุย ทำให้รากพืชเจริญเติบโตได้ดี

ในทางเคมี ไบโอชาร์ช่วยเพิ่มความสามารถในการแลกเปลี่ยนประจุบวกในดิน (cation exchange capacity) จึงช่วยดูดซับและกักเก็บธาตุอาหารที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโตของพืช เช่น แคลเซียม แมกนีเซียม โพแทสเซียม และด้วยสมบัติที่เป็นด่าง จึงช่วยลดความเป็นกรดในดิน ทำให้ค่า pH ของดินอยู่ในช่วงที่เหมาะสมต่อการเพาะปลูกพืช นอกจากนี้ไบโอชาร์ยังมีสมบัติเด่นในการดูดซับสารพิษและโลหะหนักไว้ในรูพรุนได้ดี จึงช่วยลดปัญหาการปนเปื้อนและความเป็นพิษต่อพืชและสิ่งแวดล้อมได้

ในทางชีวภาพ โครงสร้างรูพรุนของไบโอชาร์เป็นที่อยู่อาศัยที่ดีสำหรับจุลินทรีย์ในดิน จึงช่วยกระตุ้นการเจริญเติบโตและส่งเสริมความหลากหลายทางชีวภาพของจุลินทรีย์ อันเป็นผลดีต่อกระบวนการย่อยสลายอินทรียวัตถุ การสร้างฮิวมัส (humas) และการหมุนเวียนสารอาหารในดิน

ประสิทธิภาพในการฟื้นฟูความเสื่อมโทรมของดินด้วยไบโอชาร์ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ ทั้งคุณภาพของตัวไบโอชาร์เอง ซึ่งต้องพิจารณาจากชนิดและสมบัติของวัตถุดิบที่ใช้ สภาวะการผลิต ปริมาณการใช้ รวมถึงปัจจัยจากชนิดของดินและระดับความเสื่อมโทรมเดิม ตลอดจนสภาพภูมิอากาศและสิ่งแวดล้อม เป็นต้น จึงจำเป็นต้องวางแผนและเลือกใช้ไบโอชาร์ให้เหมาะสมกับลักษณะของดิน ชนิดของพืชที่เพาะปลูก และสภาพแวดล้อมที่เกี่ยวข้อง เพื่อให้เกิดผลลัพธ์ที่ดีและยั่งยืนในระยะยาว

References:
https://www.ldd.go.th/WEB_Download/Data/Book&Manual/Manual_6.pdf https://www.researchgate.net/publication/380733246_Systemic_review_for_the_use_of_biochar_to_mitigate_soil_degradation
https://www.sdgmove.com/intro-to-sdgs/

เรียบเรียงโดย
งานสื่อสารและขับเคลื่อนความรู้ ฝ่ายเผยแพร่เทคโนโลยีวัสดุ

ปัญหาน้ำฝนท่วมขังฉับพลันในพื้นที่เมืองต่างๆ มีความถี่และความรุนแรงเพิ่มมากขึ้น ส่วนหนึ่งจากการเปลี่ยนแปลงของสภาพภูมิอากาศ ร่วมกับการเติบโตของเมืองที่ขาดการวางแผนการจัดการน้ำฝน ก่อให้เกิดความเสียหายและความเดือดร้อนเป็นวงกว้างทั้งทางด้านเศรษฐกิจ สังคม และสิ่งแวดล้อม

จึงได้เกิดแนวคิด Blue-Green City (BGC) หรือ แนวทางการพัฒนาที่บูรณาการองค์ประกอบทางน้ำ (blue) และพื้นที่สีเขียว (green) เพื่อสร้างระบบนิเวศเมืองที่สมดุลมากขึ้น โดยมีตัวอย่างการดำเนินการบรรเทาปัญหาน้ำท่วมหลากโดยการเพิ่มความสามารถในการให้น้ำซึมผ่าน (permeability) เพื่อดูดซับน้ำฝนลงสู่ชั้นดินใต้พื้นผิวเมืองได้มากขึ้น เช่น การสร้างสวนพิรุณ (rain gardens) การเพิ่มพื้นที่ปลูกต้นไม้ตามแนวถนน และการออกแบบทางเท้าและถนนที่ยอมให้น้ำซึมผ่าน เป็นต้น

ทั้งนี้ไบโอชาร์ (biochar) ได้รับความสนใจในการประยุกต์ใช้ในโครงสร้างตามแนวคิด BGC นี้ เพราะนอกจากจะช่วยกักเก็บคาร์บอนในระยะยาวแล้ว ยังเป็นวัสดุที่มีคุณสมบัติช่วยปรับปรุงคุณภาพดินได้ในหลายมิติ ด้วยโครงสร้างที่เป็นรูพรุนสูง เมื่อใช้ผสมในดินจึงช่วยเพิ่มสมบัติด้านการกักเก็บน้ำของดิน นอกจากนั้นยังช่วยเพิ่มความร่วนซุยและความสามารถในการซึมผ่านของน้ำให้แก่ดินเหนียว และดินที่ถูกบีบอัดจนมีความหนาแน่นสูง ซึ่งเป็นหนึ่งปัจจัยของการเกิดน้ำท่วมขังด้วย

นอกจากนั้นงานวิจัยหลายฉบับยังแสดงด้วยว่าไบโอชาร์ที่เติมเข้าในดินสามารถช่วยการดูดซับและตรึงมลพิษชนิดต่างๆ ที่มากับน้ำหลากได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทั้งกลุ่มโลหะหนัก กลุ่มสารอินทรีย์ปนเปื้อน ตลอดจนอนุภาคแขวนลอยต่างๆ นอกจากนี้ไบโอชาร์ยังช่วยลดค่าความต้องการออกซิเจนทางเคมีของน้ำ (COD) ได้อย่างมีประสิทธิภาพ จึงสามารถช่วยลดผลกระทบต่อระบบนิเวศจากมลพิษในน้ำหลาก ซึ่งมักไหลลงสู่ปลายทางที่เป็นแหล่งน้ำธรรมชาติในที่สุด

ปัจจุบันสามารถพบโครงสร้างตามแนวคิด BGC ได้ทั่วโลก เช่น บนเกาะ Maui ในฮาวาย ที่มีการสร้างสวนพิรุณในบริเวณ Kā‘anapali Parkway โดยผสมไบโอชาร์ที่ผลิตจากไม้ Kiawe เพื่อลดปัญหาน้ำฝนไหลบ่าและบรรเทาการปนเปื้อนของมลพิษก่อนไหลลงสู่มหาสมุทร ช่วยลดผลกระทบต่อระบบนิเวศของแนวปากะรัง หรือในย่าน Tangletown ในเมือง Minneapolis สหรัฐอเมริกา ซึ่งมีการรณรงค์การใช้ไบโอชาร์อย่างจริงจัง ได้ริเริ่มโครงการนำไบโอชาร์มาใช้ผสมเพื่อปลูกต้นไม้ตามถนนสายหลักหลายสิบสายและในสวนพิรุณของชุมชน เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการจัดการน้ำฝนและสร้างแหล่งที่อยู่อาศัยสำหรับแมลงผสมเกสรในระบบนิเวศ

และยังมีโครงการส่งเสริมการผลิตและการใช้ไบโอชาร์ในเขตเมือง Stockholm ประเทศสวีเดน ที่ได้รับรางวัลสนับสนุนจากองค์กร Bloomberg Philanthropies และเป็นต้นแบบในการขยายการดำเนินการไปสู่เมืองอื่นๆ ทั่วโลก เช่น Helsinki ฟินแลนด์ Darmstadt เยอรมนี และ Sandnes นอร์เวย์ โดยอาศัยการนำไบโอชาร์ที่ผลิตจากขยะชีวมวล ไปผสมกับกรวดและดิน (biochar-gravel-soil mix) เพื่อใช้เป็นวัสดุปลูกต้นไม้ในเมือง โดยนอกจากจะช่วยให้ต้นไม้งอกงามดีกว่าการปลูกแบบเดิม ยังช่วยปรับสภาพดินให้ระบายน้ำฝนได้ดีขึ้นและช่วยลดโอกาศการเกิดน้ำท่วมได้ด้วย

ไบโอชาร์จึงนับเป็นอีกหนึ่งทางเลือกสีเขียวที่มีศักยภาพในการเพิ่มประสิทธิภาพของระบบจัดการน้ำฝนและเสถียรภาพด้านสิ่งแวดล้อม และเมื่อพิจารณาร่วมกับความสามารถในการช่วยกักเก็บคาร์บอน และการปรับปรุงคุณภาพดินโดยรวม จึงนับเป็นทางเลือกที่ยั่งยืนสำหรับการรับมือกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศสำหรับเมืองในอนาคต

References:
https://static.coral.org/uploads/2019/04/2019_Maui_CaseStudies_RainGarden_Final.pdf
https://www.minneapolismn.gov/government/programs-initiatives/environmental-programs/biochar/neighborhood-use/
https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2024/gc/d4gc03071k
https://pure.sruc.ac.uk/ws/portalfiles/portal/74040133/D3EW00054K_authors_accepted_version.pdf
https://www.mdpi.com/2227-9717/9/5/860
https://bloombergcities.jhu.edu/news/big-lessons-small-city-borrowing-and-building-upon-idea
https://medium.com/carboculture/how-to-use-biochar-for-structured-soil-plant-beds-in-urban-areas-8a45108e799