พอร์แมท (PoreMat)

สิทธิบัตรเลขที่คำขอ 801000627, 0901004012, 1401002576 และอนุสิทธิบัตรเลขที่ 10264

พอร์แมท คือ วัสดุรูพรุนทำมาจากขี้เถ้าเหลือทิ้งจากการใช้ชีวมวลเป็นเชื้อเพลิง เช่น เถ้าแกลบ เถ้าถ่านหิน เถ้าชานอ้อย มีจุดเด่นในเรื่องความพรุนตัว แข็งแรง และคงทน ได้จากการนำขี้เถ้าไปผ่านกรรมวิธีตามเทคโนโลยีที่อีโคเซราพัฒนาขึ้น ให้สามารถทำเป็นเม็ดหรือปั้นเป็นรูปร่างตามต้องการ เผาที่อุณหภูมิ 900-1,100 degreeC สามารถประยุกต์ใช้งานได้หลากหลาย

สมบัติของผลิตภัณฑ์

— มีซิลิกาเป็นส่วนประกอบ 70-90%
— ขนาดรูพรุนตั้งแต่ไมครอนจนถึงมิลลิเมตร สามารถปรับปริมาณรูพรุนได้ 20-60 vol%
— แข็งแรง คงทน ใช้ซ้ำได้หลายครั้ง
— ไม่ก่อมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม

ภาพถ่ายโครงสร้างของพอร์แมทแสดงให้เห็นรูพรุนบริเวณสีดำ และเนื้อพอร์แมทบริเวณสีเทา

การใช้งาน

วัสดุบำบัดน้ำทางชีวภาพ วัสดุปลูกพืชแบบไม่ใช้ดิน ระบบ Aquaponics วัสดุประดับ ตกกแต่ง เทคโนโลยีการผลิต และปัจจัยการผลิตเชิงพาณิชย์

เทคโนโลยีการผลิต และปัจจัยการผลิตเชิงพาณิชย์



การใช้งานเป็นวัสดุบำบัดน้ำทางชีวภาพ

รูพรุนภายในพอร์แมทเป็นที่อยู่อาศัยของจุลินทรีย์ที่ทำหน้าที่ย่อยสลายของเสียในน้ำ พอร์แมทมีปริมาณรูพรุนมาก และมีพื้นที่ผิวสูงสามารถรองรับการแบ่งตัวเพิ่มจำนวนของจุลินทรีย์ให้เพียงพอต่อการบำบัด อีโคเซราได้สังเคราะห์วัสดุชนิดนี้จากขี้เถ้าแกลบ เถ้าถ่านหิน และเถ้าชานอ้อย พร้อมทั้งพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตพอร์แมทเพื่อรองรับการขยายสู่การผลิตเชิงพาณิชย์

จุลินทรีย์ที่เกาะบนผิววัสดุรูพรุน กำลังขยาย 5,000 เท่า (A) และ ภาพขยายของตัวจุลินทรีย์ 60,000 เท่า (B)

วัสดุที่ใช้เป็นตัวกลางสำหรับให้จุลินทรีย์ยึดเกาะ (Biofilter) ที่ใช้ในปัจจุบันมีหลายชนิด ทั้งชนิดที่มาจากแหล่งธรรมชาติ และจากการสังเคราะห์ พอร์แมทที่ได้พัฒนาขึ้นนี้ มีปริมาณรูพรุน และ พื้นที่ผิว ไม่น้อยไปกว่าปะการัง ซึ่งเป็นวัสดุบำบัดน้ำจากธรรมชาติที่ดีที่สุด แต่การนำปะการังจากท้องทะเลมาใช้ เป็นการทำลายสิ่งแวดล้อมและผิดกฎหมาย พอร์แมทจึงเป็นทางเลือกสำหรับที่ดีสำหรับผู้ที่มองหาวัสดุทดแทน

ตารางเปรียบเทียบสมบัติของวัสดุชนิดต่างๆ ที่ใช้เป็นตัวกลางชีวภาพ (biofiter media) ในการบำบัดน้ำ

สมบัติ

หินธรรมชาติ

พอร์แมท

Bioball

ปะการัง

Pumice

Ceramic rings

Bulk density (g/cm3)

2.7

0.8

0.2

1.2

0.60

1.3-2.3

Packing density (g/cm3)

1.47

0.43

0.14

0.65

0.33

0.73

Active surface area (m2/kg)

0.2

28*

1.3-1.4

1.8*

21*

1-4.4*

Active surface area (m2/litre)

0.3

16.8*

0.2-0.3

1.6*

12.5*

0.5-4.9*

Surface area (m2/g)

9.7**

72.5 cm2/ลูก

5.9**

2.5**

1.3**

*คำนวณโดยใช้ปริมาตรเทียบเท่าเม็ดทรงกลมขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 cm.
* กำหนดว่า พื้นที่ที่จุลินทรีย์ทำงานอยู่ที่ระดับความลึกจากผิวประมาณ 0.05 cm.
** BET surface area

พอร์แมทได้ผ่านการทดสอบใช้งานเบื้องต้นในระบบการบำบัดน้ำทางชีวภาพ พบว่าช่วยควบคุมคุณภาพน้ำ ปลากินอาหารและเจริญเติบโตได้ดี ทำให้ไม่ต้องเปลี่ยนถ่ายน้ำบ่อย ซึ่งจะเป็นประโยชน์ต่อการเพาะเลี้ยง ช่วยลดค่าใช้จ่ายในการขนส่งน้ำ ได้ทดสอบใช้งานในบ่อเพาะเลี้ยงต่างๆ ดังนี้

บ่อเพาะเลี้ยงปลานิลที่ศูนย์วิจัยและพัฒนาประมงน้ำจืด อ.หนองเสือ จ.ปทุมธานี

บ่อเพาะเลี้ยงน้ำกร่อย การเลี้ยงปลากะพงขาวและหอยหวานในบ่อซีเมนต์
ที่ศูนย์ศึกษาการพัฒนาอ่าวคุ้งกระเบนอันเนื่องมาจากพระราชดำริ จ.จันทบุรี

บ่อเลี้ยงปลาคาร์พระบบหมุนเวียนน้ำ

บ่อเลี้ยงกุ้งขาวระบบหมุนเวียนน้ำ



การใช้งานเป็นวัสดุปลูกพืชแบบไม่ใช้ดิน

พอร์แมท เป็นวัสดุมีความพรุนตัวสูง อมน้ำได้ดี มีค่าการนำไฟฟ้า (EC) ต่ำ แข็งแรงกว่าวัสดุปลูกชนิดอื่นๆ เช่นขุยมะพร้าว เพอร์ไลท์ (Perlite) เวอร์มิคูไลท์ (Vermiculite) จึงเหมาะสำหรับใช้ปลูกพืชทั้งแบบไม่ใช้ดิน (hydroponics) หรือใช้ผสมกับวัสดุปลูกชนิดอื่น หรือผสมกับดิน เพื่อลดการยุบตัว และช่วยระบายอากาศ

คุณสมบัติของวัสดุปลูกเอ็มเทคเทียบกับวัสดุปลูกชนิดอื่น

ชนิด

พอร์แมท

เม็ดดินเผา

เพอร์ไลท์

Vermiculite

ขุยมะพร้าว

แกลบสด

เศษอิฐมอญ

ที่มา

ทำจากเถ้าแกลบ 100%
ผ่านการเผา<1200C

เม็ดดินเผา
1100C.

แร่เพอร์ไลท์ผ่าน
1200°C ให้พองตัว

แร่ไมก้าผ่านอุณหภูมิ
850°C ให้พองตัว

โรงทำเบาะ ที่นอน
โรงปลอกเปลือกมะพร้าว

โรงสีข้าว

เศษอิฐหัก

pH

7, 8.5

5-7

7-7.2

7-7.2

6-7

6-7

EC

ต่ำ

น้อย

-

65-140me/100gm

สูง เมื่อมีการสลายตัว

ต่ำ

น้อย

ความหนาแน่น

700-800 g/litre

0.3-0.6 g/cm3

0.075-0.08 g/cm3

0.09-0.14 g/cm3

ต่ำ

ต่ำ

ขนาด(
mm)

4-20mm

8-16

1.5-6

>3mm.

2-15mm.

การอุ้มน้ำ

20-70wt% ขึ้นกับการใช้งาน

14.7-16.5wt%

250-300L/m3
(25-30vol%)

350-375L/m3
(35-37vol%)

อุ้มน้ำดีมากจนบางทีมีปัญหาเกี่ยวกับการระบายอากาศ

น้อย

อายุใช้งาน

หลายครั้ง-หลายปี

หลายปี

1 ครั้ง

1-2 ครั้ง

2-3 ครั้ง

2-3 ครั้ง

หลายครั้ง

ราคา

ถูกกว่าเม็ดดินเผา

แพง

ค่อนข้างแพง

1200B/m3

ถูก

ถูก

ถูก

ข้อดี

ระบายอากาศดีมาก
ไม่สะสมโรคและแมลงแข็งแรง ไม่ยุบตัว คงทนดีมาก

ระบายอากาศดีมาก
ไม่สะสมโรคและแมลง

เบา อุ้มน้ำดี
ปลอดโรคและแมลง

เบา
อุ้มน้ำดี
ปลอดโรคและแมลง

มีการอุ้มน้ำดี

น้ำหนักเบา
ราคาถูก

ราคาถูก
ปลอดโรคและแมลง

ข้อเสีย

- อุ้มน้ำน้อย
น้ำหนักมาก

- สลายตัว และอัดแน่นง่าย

- สลายตัวและอัดแน่นง่าย
-ราคาแพง
-ฆ่าเชื้อโรคและแมลงได้ยากเมื่อจะนำกลับมาใช้
-มีความสามารถในการแลกเปลี่ยนประจุได้

- การระบายอากาศที่รากพืชอาจมีปัญหา
- อัดตัวแน่นเมื่อสลายตัวหลังใช้
- กำจัดโรคยาก

- ระบายน้ำดีเกินไป
-อัดตัวแน่นหลังสลายตัว
-กำจัดโรคยาก

- น้ำหนักมาก

การทดลองใช้งานวัสดุปลูกในระบบไฮโดรโปนิค

   ระบบไฮโดรโปนิค เป็นการปลูกพืชโดยไม่ใช้ดิน มีข้อได้เปรียบจากการปลูกแบบดั้งเดิม คือ สามารถควบคุมระบบได้ง่าย การจัดการเกี่ยวกับผลผลิตง่ายกว่าแบบลงดินดั้งเดิม ลดการใช้สารเคมีกำจัดโรคและแมลง สามารถใช้ปุ๋ยและน้ำอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด ช่วยลดปัญหามลภาวะมากขึ้น วัสดุเพาะปลูกที่จะนำมาใช้ในการปลูกพืชในระบบควบคุมนี้ควรจะไม่ยุบตัวเมื่อเมื่อใช้ไปนาน ๆ ไม่สลายตัวทั้งทางเคมีและทางชีวภาพ รากพืชสามารถแพร่กระจายได้สะดวก ไม่มีสารที่เป็นพิษต่อพืชเจือปนอยู่ ไม่ทำปฏิกิริยากับสารละลายธาตุอาหาร แลกเปลี่ยนประจุต่ำหรือไม่มีเลย เพื่อไม่ไห้มีผลกระทบต่อประจุของธาตุอาหาร ไม่เป็นแหล่งสะสมของโรคและแมลง และนำกลับมาใช้ได้ง่าย

   พอร์แมทจากเถ้าแกลบ ได้ผ่านการทดลองใช้งานปลูกพืช ได้แก่ แตงกวาญี่ปุ่น (Cucumis sativus), แตงโมไร้เมล็ด ผักสลัด, กล้วยไม้ phalaenopsis, กล้วยไม้หวาย และ ไม้น้ำประดับ โดยกลุ่มวิจัยของ รศ.ดร. อิทธิสุนทร นนทกิจ ภาควิชาปฐพีวิทยา คณะเทคโนโลยีการเกษตร สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง เม็ดวัสดุปลูกสำหรับใช้ในการทดลองนี้มีทั้งเม็ดสีขาวและเม็ดสีเทา (มีความเป็นด่าง) และมีขนาดต่างๆ กัน

ลักษณะเม็ดเพาะปลูกสีขาวต่างๆ (1-3) และสีเทา (4-5) ที่ใช้ในการทดลองการปลูกพืชโดยไม่ใช้ดิน

การทดลองปลูกแตงกวาญี่ปุ่น (Cucumis sativus) และแตงโมไร้เมล็ด

   แตงกวาญี่ปุ่นเป็นแตงกวาผลยาว เป็นพืชในตระกูลเดียวกันกับแตงโม ฟักทอง บวบ มะระ น้ำเต้า ระยะเก็บเกี่ยว 30-45 วัน ในการทดลอง ได้เปรียบเทียบกับวัสดุปลูกชนิดอื่นๆ ด้วย คือ เพอร์ไลท์ และทราย ทั้งแตงกวาญี่ปุ่น และแตงโมไร้เมล็ด ให้ผลการทดลองที่เหมือนกัน ซี่งพบว่า ตารางการให้น้ำที่เท่าๆ กัน พบว่าเป็นรองเพอร์ไลท์เพียงเล็กน้อย ดังนั้นในการใช้งานจึงต้องมีการปรับตารางการให้น้ำที่ต่างจากการใช้เพอร์ไลท์ เพื่อให้เหมาะสมกับพืช ส่วนขนาดเม็ดเพาะปลูกที่ให้ผลดีที่สุดคือ ขนาดไม่เกิน 4mm. สีขาว

การให้น้ำแบบน้ำหยดโดยใช้หัวน้ำหยด

ลักษณะการเจริญเติบโตของต้นแตงกวาญี่ปุ่น อายุ 50 วัน และผลแตงกวา

การทดลองปลูกแตงโมไร้เมล็ด

ส่วนวัสดุปลูกรุ่นเม็ดสีเทาให้ผลผลิตน้อยกว่าชนิดอื่น แม้ว่าจะอมน้ำได้มากกว่า เนื่องจากความเป็นด่างที่ขัดขวางการดูดแร่ธาตุบางอย่าง ดังนั้น หากใช้วัสดุปลูกชนิดนี้จะต้องปรับค่าสารละลายอาหารพืช เพื่อชดเชยความเป็นด่างของวัสดุปลูกนี้ ดังที่ได้ทดลองกับการปลูกผักสลัดในข้อถัดไป

การทดลองปลูกผักสลัด

   ในการปลูกผักสลัดซึ่งมีระยะเวลาการเก็บเกี่ยวสั้น (45 วัน) เนื่องจากผักต้องการน้ำมาก จึงใช้เม็ดเพาะปลูกสีดำขนาดเล็กเปรียบเทียบกับการใช้เพอร์ไลท์ เม็ดรูพรุนจะอยู่ในกระถางพลาสติกขนาดประมาณ 1 นิ้ว เจาะรู เพาะต้นกล้าแล้วใส่ในถาดเพาะปลูก (ภาพที่ 5) ให้น้ำทางราก และก็พบว่าความเป็นด่างของเม็ดรูพรุนทำให้ส่งผลให้ผักเติบโตช้าเมื่อเทียบกับการปลูกในเพอร์ไลท์ แต่เมื่อปรับ pH และค่า EC ของสารละลายธาตุอาหาร ก็สามารถทำให้ได้ผลผลิตเทียบเท่าเพอร์ไลท์

ลักษณะการทดลองใช้เม็ดรูพรุนในการปลูกผักสลัด: หลังปลูก 45 วัน (1) และภาพขยายให้เห็นลักษณะของเม็ดรูพรุนในกระถางปลูก (2)

การทดลองปลูกกล้วยไม้ phalaenopsis

   Phalaenopsis นิยมใช้เป็นไม้กระถางประดับตกแต่งสำนักงาน และบ้านพักอาศัย ฟาแลนน๊อปซีสเป็นกล้วยไม้รากอากาศและกึ่งอากาศ (epiphytes) วัสดุปลูกที่ใช้ปลูกนอกจากจะช่วยให้รากมีที่เกาะยึด เก็บความชื้น และธาตุอาหารแล้วยังต้องช่วยการระบายน้ำและถ่ายเทอากาศของราก ขนาดวัสดุปลูกต้องมีขนาดใหญ่และไม่อุ้มน้ำมาก

   จากการทดลองปลูกกล้วยไม้ phalaenopsis วัสดุปลูกที่ดีที่สุด คือใช้เม็ดวัสดุปลูกเอ็มเทคสีขาวขนาด 4-6mm. ผสมกับ Sphagnum Moss ช่วยให้กล้วยไม้แทงช่อดอกเร็วที่สุด เนื่องจากเม็ดวัสดุนี้ช่วยลดการยุบตัวของ Sphagnum Moss ซึ่งจะลดการระบายน้ำและอากาศ ทำให้เกิดสภาพที่ไม่เหมาะสมต่อการเติบโตของกล้วยไม้ การใช้เม็ดขนาด 4-6mm + Sphagnum Moss นี้ให้ผลดีกว่าขนาดเม็ดอื่นๆ หรือการใช้แบบไม่ผสม หรือใช้เพอร์ไลท์+Sphagnum Moss หรือใช้เพอร์ไลท์อย่างเดียว หรือ Sphagnum Moss เพียงอย่างเดียว

กล้วยไม้ phalaenopsis หลังปลูกได้ 4 เดือน (1) และ 6.5 เดือน (2)

   ส่วนกล้วยไม้ชนิดอื่นๆ เช่น กล้วยไม้หวายสำหรับตัดดอกขาย ยังไม่คุ้มที่จะใช้เม็ดวัสดุปลูกชนิดนี้ เนื่องจากราคายังสูงเมื่อเทียบกับขุยมะพร้าวที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน และเม็ดรุ่นที่ไม่เหมาะสมกับการปลูกกล้วยไม้หวายคือ เม็ดสีเทาดำ เนื่องจากมีความเป็นด่างสูงเกินไป

การทดลองปลูกไม้น้ำประดับ

   วัสดุปลูกเอ็มเทคชนิดสีขาวมีความเหมาะสมในการปลูกพืชน้ำเป็นอย่างดี เม็ดรูพรุนสามารถเป็นที่ยึดเกาะของราก รากสามารถแทรกไปในช่องว่างระหว่างเม็ดได้ดี และสีของวัสดุให้ความสวยงามและสะอาดตา

   นอกจากนี้แล้ว ยังได้มีการทดลองปลูกพืชอื่นเพิ่มเติม ได้แก่ ปลูกชวนชมเพื่อช่วยลดปัญหารากเน่าเมื่อได้รับน้ำมากเกินไป การปลูกผักสวนครัว การใช้ปลูกพืชในสวนดาดฟ้าเพื่อช่วยลดน้ำหนักของดินที่ใช้เป็นวัสดุปลูก



การใช้งานในระบบ Aquaponics

Coming soon



การใช้งานเป็นวัสดุประดับ ตกแต่ง

พอร์แมทสามารถปั้นขึ้นรูปเป็นรูปร่างต่างๆ เพื่อนำไปใช้ในงานประดับตกแต่ง ตามความต้องการของลูกค้า



เทคโนโลยีการผลิต และปัจจัยการผลิตเชิงพาณิชย์

เทคโนโลยีการผลิตพอร์แมทจากเถ้าแกลบ เป็นกระบวนการที่ไม่ใช้สารเคมี ใช้แต่เพียงน้ำและเถ้าแกลบ โดยเถ้าแกลบจะผ่านขั้นตอนการบดผสม ทำเม็ด หรือปั้นเป็นรูปร่างต่างๆ อบไล่น้ำ และเผาที่อุณหภูมิไม่เกิน 1200 degC เครื่องจักรสำหรับการผลิตเป็นแบบผสมผสานระหว่าง เครื่องจักรโรงงานผลิตปุ๋ยเม็ด และโรงงานเซรามิก ได้แก่ หม้อบด(ball mill) เครื่องกวนผสม เครื่องทำเม็ดเป็นเทคโนโลยีของ Ecocera สามารถทำเม็ดให้มีขนาดและปริมาณรูพรุนตามที่ต้องการ เตาเผา เครื่องคัดขนาด เทคโนโลยีการผลิตเม็ดรูพรุนพร้อมวิธีการตรวจสอบวัตถุดิบระหว่างกระบวนการ และการตรวจสอบคุณภาพผลิตภัณฑ์อยู่ในระดับพร้อมถ่ายทอดให้กับผู้ที่สนใจลงทุนผลิต