พลังงาȨีวมวล
- 5. ในชุมชนของนักเรียนมีชีวมวลอะไรบ้ำง และหำคำตอบร่วมกันจำกกำรทำกิจกรรมที่ 4.1 ชีวมวลในท้องถิ่น และตอบคำถำมลงในใบกิจกรรมที่ 6 ชีวมวลในท้องถิ่น และนำเสนอ ชีวมวลในท้องถิ่นหรือชุมชนของนักเรียนอำจไม่เหมือนกันขึ้นอยู่กับพื้นที่ในแต่ละท้องถิ่นว่ำ มีชีวมวลชนิดใดบ้ำง ที่สำมำรถนำมำใช้ประโยชน์ได้ เช่น บำงพื้นที่ปลูกข้ำวมำกจะมีแกลบที่ได้ จำกกำรสีข้ำวเปลือก สำมำรถนำมำใช้เป็นเชื้อเพลิง ใช้ผสมลงในดินเพื่อปรับสภำพดินก่อน เพำะปลูก บำงพื้นที่มีกำรเลี้ยงสัตว์มำกทำให้มีมูลสัตว์ สำมำรถนำมำใช้ผลิตก๊ำซชีวภำพและทำ เป็นปุ๋ ยคอก บำงพื้นที่เป็นตลำดสดมีเศษผัก เศษอำหำรและขยะมูลฝอยมำก สำมำรถนำมำใช้ ผลิตก๊ำซชีวภำพและทำเป็นปุ๋ ยชีวภำพ หรือบำงพื้นที่มีโรงงำนสกัดน้ำมันปำล์ม กำกปำล์ม สำมำรถใช้ทำเชื้อเพลิงและอำหำรสัตว์ เป็นต้น ชีวมวลสำมำรถได้มำจำกภำคเกษตรกรรม เช่น ข้ำว อ้อย มันสำปะหลัง ข้ำวโพด เป็นต้น จำกภำคชุมชน เช่น ขยะมูลฝอยและน้ำเสียจำกชุมชน และจำกภำคอุตสำหกรรม เช่น กำก ปำล์ม ชำนอ้อย น้ำเสียจำกกระบวนกำรผลิต เป็นต้น ชีวมวลสำมำรถนำมำเผำไหม้เป็น เชื้อเพลิงที่ให้ควำมร้อนโดยตรงหรือเปลี่ยนรูปเป็นพลังงำนไฟฟ้ำ นอกจำกกำรใช้เป็นเชื้อเพลิง แล้วสำมำรถนำมำใช้ประโยชน์ด้ำนอื่นๆ ได้อีก เช่น อำหำรสัตว์ ปุ๋ ย เครื่องจักสำน เป็นต้น
- 6. ชีวมวล (Biomass) เป็นสารอินทรีย์ที่ได้จากสิ่งมีชีวิต ที่ผ่านการย่อยสลายตาม ธรรมชาติ ชีวมวลมีองค์ประกอบพื้นฐานเป็นธาตุคาร์บอน และธาตุไฮโดรเจน โดย ธาตุดังกล่าวได้มาจากกระบวนการในการดารงชีวิตของสิ่งมีชีวิตเหล่านั้น แล้วสะสม ไว้ถึงแม้จะถูกย่อยสลายแล้วธาตุดังกล่าวก็ยังคงอยู่ แหล่งของชีวมวล ได้แก่ เศษ วัสดุและของเสียจากภาคการเกษตร ภาคชุมชนและภาคอุตสาหกรรม ชีวมวลถูก นามาใช้เป็นพลังงานทดแทนเชื้อเพลิงจากปิโตรเลียม สามารถใช้เป็นพลังงานได้ทั้ง แบบที่ให้ความร้อนโดยตรงหรือนาความร้อนที่ได้มาผลิตไฟฟ้า
- 9. นักเรียนคิดว่ำประเทศไทยมีควำมเหมำะสมกับกำรใช้พลังงำนชีวมวลหรือไม่ อย่ำงไร นักเรียนคิดว่ำชีวมวลที่เป็นเชื้อเพลิงให้ควำมร้อนโดยตรงควรมีลักษณะอย่ำงไร ให้นักเรียน แสดงควำมคิดเห็นจำกควำมรู้และประสบกำรณ์เดิม ให้นักเรียนทำใบกิจกรรมที่ 7 ชีวมวลที่ผ่ำนกำรตำกแดดจะมีน้ำหนักน้อยกว่ำและติดไปง่ำยกว่ำชีวมวลที่ไม่ได้ตำก แดด เนื่องจำกเมื่อนำชีวมวลไปตำกแดดจะทำให้น้ำและควำมชื้นที่อยู่ในชีวมวลจะถูก ระเหยออกไป ได้เชื้อเพลิงที่แห้ง ทำให้กำรติดไฟดีขึ้น กำรตำกแดดหรือกำรทำให้แห้ง จัดเป็นวิธีกำรปรับปรุงคุณภำพชีวมวลก่อนนำชีวมวลไปใช้งำน นักเรียนคิดว่ำประสิทธิภำพของเชื้อเพลิงที่ได้จำกชีวมวลขึ้นอยู่กับคุณภำพของชีวมวลอย่ำงเดียวหรือไม่ อย่ำงไร นักเรียนคิดว่ำ อุปกรณ์สำหรับเผำไหม้ชีวมวล สำมำรถเพิ่มประสิทธิภำพของเชื้อเพลิงได้อย่ำงไรบ้ำง
- 10. ประสิทธิภำพของเชื้อเพลิงที่ได้จำกชีวมวลขึ้นอยู่กับคุณภำพของชีวมวลและอุปกรณ์ที่ใช้ใน กำรเผำไหม้ ตัวอย่ำงเช่น เตำถ่ำน หรือ เตำอั้งโล่ ที่ใช้สำหรับกำรหุงต้มในครัวเรือน ปัจจุบัน ได้มีกำรพัฒนำกำรออกแบบเตำอั้งโล่ให้มีประสิทธิภำพกำรเผำไหม้สูงขึ้น ช่วยประหยัด เชื้อเพลิงได้มำกกว่ำเตำอั้งโล่แบบเดิม ดังภำพในตำรำงที่ 4.2 ในหนังสือเรียน ชีวมวลที่มีสถำนะเป็นของแข็งส่วนใหญ่สำมำรถนำมำใช้โดยตรง ชีวมวลสำมำรถ นำมำใช้เป็นเชื้อเพลิงในรูปแบบอื่นๆ ได้อีกหรือไม่ โดยหำคำตอบร่วมกันจำกกำรทำ กิจกรรมกำรแปรรูปชีวมวล และตอบคำถำมลงในใบกิจกรรมที่ 8 กำรแปรรูปชีวมวล
- 11. การหมักและกลั่น ที่กำหนดให้ ควรสรุปได้ว่ำ กระบวนกำรแปรรูปชีวมวลให้อยู่ในสถำนะ ของเหลวนั้นมีหลำยวิธี เช่น กระบวนกำรหมัก (Fermentation) และกำรกลั่น (Distillation) ซึ่งใน กำรหมักเลี้ยงจุลินทรีย์ให้เจริญเติบโต และในกระบวนกำรเจริญเติบโตของจุลินทรีย์จะเปลี่ยน แป้งและน้ำตำลให้เป็นแอลกอฮอล์ ที่มีชื่อเรียกทำงเคมีว่ำ เอทำนอล (Ethanol) จำกสมบัติกำรติดไฟของเอทำนอล จึงสำมำรถนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงได้ เช่น กำรผสม เอ ทำนอลกับน้ำมันเบนซินไร้สำรตะกั่วใช้เป็นเชื้อเพลิงเหลวที่เรียกว่ำ น้ำมันแก๊สโซฮอล์ (Gasohol) สำมำรถใช้กับรถยนต์เครื่องยนต์เบนซินได้ ซึ่งมีชื่อเรียกตำมสัดส่วนของเอทำนอลที่ ผสมลงไป เช่น ผสมเอทำนอล 10 ส่วนต่อน้ำมันเบนซิน 90 ส่วน ได้น้ำมันแก๊สโซฮอล์ ที่มีชื่อ เรียกว่ำ E10 เป็นต้น
- 12. การสกัดที่กำหนดให้ ควรสรุปได้ว่ำ กำรสกัด (Extraction) เป็นกรรมวิธีที่ใช้แยกสำรที่ ต้องกำรออกจำกสำรผสม ในที่นี้คือกำรแยกน้ำมันออกจำกชีวมวลที่เป็นพืชน้ำมัน เช่น ปำล์มน้ำมัน ถั่วเหลือง เมล็ดดอกทำนตะวัน โดยใช้กรรมวิธีกำรบีบหรือกำรใช้ สำรทำละลำย เพื่อสกัดน้ำมันออกมำและนำไปใช้ประโยชน์ในกำรประกอบอำหำร นอกจำกนี้ยังสำมำรถนำน้ำมันพืชมำผ่ำนกระบวนกำรทำงเคมีเพื่อให้ได้สำรที่มีสมบัติ ใกล้เคียงกับน้ำมันดีเซล เรียกว่ำ น้ำมันไบโอดีเซล
- 13. การแปรรูปชีวมวลให้อยู่ในสถานะก๊าซ ที่กำหนดให้ ควรสรุปได้ว่ำ เทคโนโลยีกำรผลิต ก๊ำซจำกชีวมวล ได้แก่ กระบวนกำรย่อยสลำยสำรอินทรีย์ในสภำวะไร้อำกำศ (Anaerobic Digestion) โดยกระบวนกำรนี้สำรอินทรีย์จะถูกย่อยสลำยโดยแบคทีเรีย ชนิดที่ไม่ใช้ออกซิเจนในสภำวะไร้อำกำศ ทำให้เกิดเป็นก๊ำซชีวภำพ (Biogas) ซึ่งมีก๊ำซ มีเทนเป็นองค์ประกอบหลัก มีสมบัติติดไฟได้ และสำมำรถนำไปใช้ทดแทนก๊ำซหุงต้ม (LPG) ในครัวเรือน ชีวมวลที่เป็นแหล่งก๊ำซชีวภำพในระดับชุมชน ได้แก่ ขยะอินทรีย์ จำกบ้ำนเรือน ชุมชน หรือจำกโรงเรียน
- 14. ชีวมวลที่มีสถำนะเป็นของแข็งสำมำรถใช้เป็นเชื้อเพลิงได้โดยตรง ในกำรใช้งำนนิยมนำมำปรับปรุง คุณภำพก่อนกำรใช้งำน เช่น กำรอัดแท่ง เพื่อให้ได้ปริมำณควำมร้อนต่อปริมำตรของเชื้อเพลิงมำกขึ้น คุณภำพของเชื้อเพลิงมีควำมสม่ำเสมอ และสะดวกต่อกำรใช้งำน แต่ชีวมวลบำงประเภทไม่สำมำรถนำมำใช้ ได้โดยตรง ต้องนำมำผ่ำนกระบวนกำรแปรรูป เช่น กำรหมักและกำรกลั่น กำรสกัด และกำรแปรรูปให้อยู่ใน สถำนะก๊ำซ ก่อนจึงจะนำไปใช้ประโยชน์เป็นเชื้อเพลิงได้ ชีวมวลที่เป็นพืชผลและวัสดุเหลือใช้ทำงกำรเกษตรที่มีแป้ง น้ำตำล หรือเส้นใยเป็นองค์ประกอบ เมื่อ ผ่ำนกระบวนกำรแปรรูปด้วยกำรหมักและกำรกลั่นจะได้ผลิตภัณฑ์เป็นแอลกอฮอล์ สำมำรถนำไปใช้เป็น เชื้อเพลิงได้ ส่วนชีวมวลที่เป็นพืชน้ำมัน เมื่อผ่ำนกระบวนกำรแปรรูปด้วยกำรสกัดจะได้น้ำมันพืช และเมื่อนำ น้ำมันพืชมำผ่ำนกระบวนกำรทำงเคมีจะได้น้ำมันไบโอดีเซล สำมำรถนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงได้ ชีวมวลประเภทเศษอำหำร ซำกพืช ซำกสัตว์ มูลสัตว์ ขยะ และน้ำเสียจำกแหล่งชุมชนและ อุตสำหกรรม นำมำแปรรูปผ่ำนกระบวนกำรย่อยสลำยอินทรียสำรในสภำวะไร้อำกำศ เกิดเป็นก๊ำซชีวภำพ (Biogas) ซึ่งมีก๊ำซมีเทนเป็นองค์ประกอบหลัก สำมำรถนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงทดแทนก๊ำซหุงต้ม (LPG) ใน ครัวเรือน
- 17. กำรเปรียบเทียบข้อดีและข้อจำกัดของกำรใช้ชีวมวลเป็นพลังงำนทดแทนเปรียบเทียบกับน้ำมันเชื้อเพลิงจำกปิโตรเลียม ประเด็น การใช้ชีวมวล การใช้ปิโตรเลียม แหล่งวัตถุดิบ วัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรที่ปลูกทดแทนได้ ซากดึกดาบรรพ์ซึ่งต้องอาศัยการทับถมกันเป็นเวลาหลายล้านปี การผลิตวัตถุดิบ ผลิตได้ภายในประเทศ นาเข้าจากต่างประเทศ เศรษฐกิจ ช่วยสร้างงานและรายได้จากการพัฒนาอุตสาหกรรม ชนิดใหม่ เกษตรกรมีรายได้จากการขายชีวมวล ต้องสูญเสียเงินตราจากการนาเข้าน้ามันเชื้อเพลิงและก๊าซธรรมชาติ จากต่างประเทศ ความเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ใช้เศษวัสดุทางการเกษตรให้เกิดประโยชน์ และช่วย กาจัดของเสียจากชุมชนและอุตสาหกรรม และลด มลพิษจากการใช้งาน ในการผลิตและการใช้งานจะส่งผลให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม ความมั่นคงด้านพลังงาน มีความมั่นคงสูงเพราะผลิตได้เองภายในประเทศ มีความมั่นคงต่าเพราะต้องพึ่งพาการนาเข้าจากต่างประเทศ การเก็บรักษาและการขนส่ง ต้องการพื้นที่ในการเก็บรักษาขนาดใหญ่ และมี ปริมาณไม่คงที่ในแต่ละช่วงของปี ควบคุมการจัดเก็บและขนส่งได้ง่าย
- 18. เมื่อนักเรียนได้ทรำบข้อดีและข้อจำกัดในกำรใช้ใช้ชีวมวลเป็น พลังงำนทดแทนมำแล้ว บันทึกข้อมูลลงในใบกิจกรรมที่ 9 พลังงำน ชีวมวลในท้องถิ่นของเรำ โดยให้นักเรียนช่วยกันระดมควำมคิดว่ำ “ถ้ำชุมชนที่นักเรียนอยู่ไม่สำมำรถใช้พลังงำนจำกฟอสซิลได้เลย นักเรียนจะเลือกชีวมวลในท้องถิ่นประเภทใดมำผลิตเป็นพลังงำน และให้เหตุผลประกอบว่ำพลังงำนชีวมวลนั้นมีข้อดีและข้อจำกัด อะไรบ้ำง”
- 19. กำรใช้พลังงำนชีวมวลมีข้อดีเนื่องจำกใช้วัสดุเหลือใช้ทำง กำรเกษตรที่สำมำรถปลูกทดแทนและผลิตได้ภำยในประเทศ ช่วยกำจัดของเสียจำกชุมชนและอุตสำหกรรม และลดมลพิษ จำกกำรใช้งำน แต่ชีวมวลมีข้อจำกัดคือต้องกำรพื้นที่ในกำร เก็บรักษำขนำดใหญ่ และมีปริมำณไม่คงที่ในแต่ละช่วงของปี จึงต้องมีกำรพัฒนำให้สำมำรถใช้พลังงำนชีวมวลให้มี ประสิทธิภำพสูงสุด