การผลิตก๊าซชีวภาพจากมูลไก่เพื่อใช้แทนก๊าซหุงต้มในชุมชนและใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้า

1.1  หลักการและเหตุผล

อุตสาหกรรมปศุสัตว์ มีความสำคัญเกี่ยวเนื่องกับการผลิตอาหารซึ่งเป็นสิ่งที่ทุกคนต้องบริโภค โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับไข่ ซึ่งเป็นอาหารราคาถูก มีประโยชน์และคุณค่าทางโภชนาการที่ทุกคนสามารถซื้อหาได้ง่าย การเลี้ยงไก่ไข่ยังเป็นอุตสาหกรรมหลักอย่างหนึ่งของประเทศไทย และเป็นวัตถุดิบสำคัญในอุตสาหกรรมอีกหลายอย่าง ปริมาณการเลี้ยงไก่ไข่ในประเทศไทยเพิ่มสูงขึ้นจาก 24.3 ล้านตัวในปี พ.ศ.2546 เป็น 49.4 ล้านตัวในปี พ.ศ.2550 และในจังหวัดเชียงรายมีปริมาณการเลี้ยงอยู่ทั้งหมดประมาณ 578,400 ตัวในปี พ.ศ. 2550 (กรมปศุสัตว์, 2552) ซึ่งสามารถทำรายได้จากไข่ไก่ถึงวันละ 1.45 ล้านบาทต่อวัน

ในอุตสาหกรรมผลิตไก่ไข่ สิ่งที่เป็นปัญหาและอุปสรรคในการผลิตที่สำคัญคือ การจัดการของเสียที่เกิดจากไก่ หรือมูลไก่นั่นเองโดยฟาร์มไก่ส่วนใหญ่จะเลี้ยงไก่ไว้ในกรงและทำเป็นชั้นๆ ลดหลั่นกันไปเมื่อไก่กินอาหารเข้าไปและถ่ายออกมา มูลไก่จะไปกองอยู่บริเวณตอนล่างของกรงสะสมกัน หากไม่มีการโกยไปทิ้งหรือปล่อยสะสมไว้เป็นเวลา 4 วันจะทำให้ก๊าซแอมโมเนียในมูลไก่ระเหยออกและส่งผลกระทบต่อไก่ที่เลี้ยงไว้ ทำให้ปริมาณไข่ที่ได้ต่อวันลดลงถึงร้อยละ 50 แต่หากจะใช้คนงานโกยออกมาทุกวันก็จะเสียแรงงานและเวลาไปอย่างมาก หากจะให้เป็นอาหารของปลาก็จะประสบปัญหาปริมาณมูลไก่ที่มีมากเกินความสามารถกำจัดของปลาที่เลี้ยงไว้ และยังส่งผลให้น้ำในบ่อปลาเน่าเสียได้ง่ายอีกด้วย สำหรับการขายมูลไก่เพื่อนำไปทำเป็นปุ๋ยจะต้องตากให้แห้งก่อนทำให้ประสบปัญหาในช่วงหน้าฝน    เพราะไม่สามารถตากให้แห้งได้และยังจะก่อให้เกิดปัญหากระทบกับชุมชนในเรื่องของกลิ่นในช่วงระหว่างการหมักหรือตากแห้ง โดยฟาร์มส่วนใหญ่จะแก้ปัญหาโดยการฉีดน้ำยาชีวภาพเพื่อลดกลิ่นที่เกิดขึ้นแต่ก็ยังไม่สามารถกำจัดกลิ่นได้ถาวร ต้องทำสม่ำเสมอและสิ้นเปลืองค่าใช้จ่ายในเรื่องน้ำยาเพิ่มขึ้นซึ่งเมื่อคิดต้นทุนแล้วอาจไม่คุ้มกับราคาปุ๋ยหมักที่ขายได้

นอกจากนี้ในระหว่างการตากแห้งมูลไก่จะส่งผลกระทบกับชุมชนในเรื่องของเชื้อโรคและพาหะนำเชื้อ เนื่องจากในกระบวนการตากแห้งจะมีแมลงวันมาวางไข่ทิ้งไว้และดึงดูดแมลงวันจากที่อื่นๆ มาทำให้ชุมชนมีการเพิ่มจำนวนของแมลงวันมากขึ้นและรบกวนต่อวิถีชีวิตความเป็นอยู่ของคนชุมชน (สมบูรณ์ ครูบา, 2553) นอกจากนี้ยังมีปัญหาทางอ้อมคือการปนเปื้อนของน้ำผิวดินและน้ำใต้ดินอันเนื่องมาจากในฤดูฝน มูลไก่ที่เกษตรกรผู้เลี้ยงทำการตากทิ้งไว้หรือฝังกลบถูกน้ำฝนชะล้างซึมลงไปในดิน หรือไหลไปรวมในบ่อน้ำซึ่งมูลไก่จะมีค่าฟอสฟอรัสอยู่สูงทำให้เกิดปรากฏการณ์ยูโทรฟิเคชั่นได้ง่าย

ชุมชนบ้านดอยชัยมงคล ตำบลสันติสุข อำเภอพาน จังหวัดเชียงราย เป็นอีกชุมชนหนึ่งที่ประสบปัญหาดังกล่าว โดยในชุมชนมีฟาร์มไก่ไข่ชื่อ มงคลฟาร์ม เลี้ยงไก่ไข่ทั้งหมด 15,000 ตัว ปริมาณมูลไก่ที่เกิดขึ้นจากระบบมีประมาณ 550 กิโลกรัม/วัน หรือ 16.5 ตัน/เดือน (ชื่นชม จันทร์ยวง, 2553) การจัดการมูลไก่ในอดีตของมงคลฟาร์มจะนำไปใช้เป็นอาหารปลา ขายให้แก่เกษตรกรปลูกชา และฝังกลบ แต่ในปัจจุบัน การให้เป็นอาหารปลาประสบปัญหาเกี่ยวกับน้ำเสียที่เกิดขึ้นในบ่อปลา ทำให้ต้องเสียค่าใช้จ่ายในการบำบัดสูง จึงทำการยกเลิกแนวทางดังกล่าว คงเหลือแต่ขายเป็นปุ๋ยตากแห้งและฝังกลบในพื้นที่ฟาร์มเท่านั้น ซึ่งในกระบวนการจัดการมูลไก่ของมงคลฟาร์มทำให้แมลงวันเพิ่มจำนวนมากขึ้นในชุมชน และทางฟาร์มยังกังวลต่อการปนเปื้อนของน้ำใต้ดินอีกด้วย ที่ผ่านมาทางฟาร์มได้ประชุมร่วมกับชุมชนเพื่อหาแนวทางออกและไม่สามารถแก้ไขได้อันเนื่องจากแนวทางต่างๆ ล้วนแต่มีข้อจำกัดในการใช้งานทั้งนั้น ดังนั้น จึงขอความช่วยเหลือมายังมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลล้านนา เขตพื้นที่เชียงราย ซึ่งเป็นมหาวิทยาลัยที่ตั้งอยู่ในท้องถิ่นในการหาวิธีการแก้ไขปัญหาดังกล่าว

แนวทางการแก้ปัญหาของชุมชนบ้านดอยชัยมงคลและมงคลฟาร์มควรที่จะนำวิธีการหมักก๊าซชีวภาพจากมูลไก่เข้ามาใช้งาน ถึงแม้ว่าจะประสบปัญหาจากแอมโมเนียที่มีมากเกินไปในระบบจนทำให้จุลินทรีย์ไม่ทำงานและได้ก๊าซชีวภาพน้อย  แต่อย่างไรก็ตาม ผลการศึกษาของ Abouelenien, F., Nakashimada, Y. and Naomichi, N. (2009) พบว่า เมื่อทำการหมักมูลไก่แบบเติมอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 254 วัน ในห้องทดลองจะทำให้เกิดมีเทนเพิ่มมากขึ้นถึงแม้ว่าจะมีความเข้มข้นของแอมโมเนียสูงก็ตาม สาเหตุดังกล่าวเนื่องจากแบคทีเรีย metanogenic นั้นสามารถปรับตัวเข้ากับความเข้มข้นของแอมโมเนียที่สูงได้นั่นเอง ดังนั้นกระบวนการหมักแบบไร้อากาศสำหรับมูลไก่ยังคงสามารถกระทำได้แต่ต้องใช้เวลานานกว่าจะได้ก๊าซมีเทนเพียงพอในการใช้งาน แต่เมื่อแบคทีเรียเกิดขึ้นมากแล้วการได้ก๊าซก็จะมากและคงที่ตามไปด้วย ดังนั้น ในกระบวนการหมักเพื่อนำก๊าซชีวภาพมาใช้งานควรเลือกใช้การหมักแบบไร้อากาศโดยใช้ระบบการหมักแบบโดมคงที่ (Fixed dome) จากนั้นจะทำการเก็บข้อมูลของ pH แอมโมเนีย มีเทน คาร์บอนไดออกไซด์ ในระบบอย่างละเอียดเพื่อนำมาปรับสภาวะให้เหมาะสม เนื่องจากหากปล่อยให้เกิดก๊าซหรือสภาวะที่เป็นอันตรายมากเกินไปในระบบ fixed dome จะทำให้แบคทีเรีย metanogenic ปรับตัวได้ช้าหรือไม่ได้เลย

ผลที่ได้จากการหมักแบบโดมคงที่ เราจะได้ก๊าซชีวภาพออกมาซึ่งมีส่วนประกอบของมีเทนร้อยละ 60 ขึ้นไป ก๊าซที่ได้นั้นสามารถนำมาใช้แทนก๊าซหุงต้ม (LPG)ที่มีใช้กันตามบ้านเรือนทั่วไปได้และนำไปผลิตกระแสไฟฟ้าได้ สำหรับก๊าซที่ได้จากโครงการวิจัยจะมีแนวทางบริหารจัดการแบบพึงพาอาศัยกันระหว่างชาวบ้านและผู้ประกอบการในชุมชน โดยก๊าซที่ออกมาจะถูกแบ่งออกเป็นสองส่วน ส่วนแรกจะแจกจ่ายให้ชุมชนได้โดยในระยะเริ่มแรกนั้นจะเริ่มจ่ายให้กับครัวเรือนต้นแบบก่อน 5 ครัวเรือน ใช้งานโดยไม่คิดค่าใช้จ่ายแต่ชุมชนจะต้องดูแลรักษาระบบส่งก๊าซและผลประโยชน์ที่ได้จากก๊าซชีวภาพเอง และในกรณีนี้องค์การบริหารส่วนตำบลยังพร้อมสนับสนุนแนวทางดำเนินงานต่อไปหากระบบดังกล่าวประสบผลสำเร็จไม่ว่าจะเป็นในเรื่องของการเพิ่มขนาดระบบหมัก การขยายแนวท่อส่งก๊าซใช้งาน และการช่วยดูแลระบบท่อส่งก๊าซร่วมกับชุมชน(ดังปรากฏในเอกสารเพิ่มเติมประกอบการพิจารณา)

สำหรับส่วนที่สองก๊าซชีวภาพที่ผลิตได้จะถูกนำไปบำบัดสารที่ไม่พึงประสงค์ก่อนจะนำไปผลิตกระแสไฟฟ้าด้วยตัวกรองแบบไฮบริดจ์ที่ทีมวิจัยคิดค้นขึ้น (พงศ์พันธุ์ กาญจนการุณ, 2552) สำหรับการรวบรวมมูลไก่จากโรงเรือนจะใช้ระบบน้ำฉีดล้างและเครื่องกวาดมูลไก่ลงมายังรางเพื่อรวบรวมเข้าสู่ระบบบำบัดอีกที การผลิตกระแสไฟฟ้าจะใช้เครื่องยนต์เบนซีนขนาด 1500 CC และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาด 10 kW ในการผลิต กระแสไฟฟ้าเพื่อใช้ในฟาร์มในช่วง peak load เนื่องจากฟาร์มมีคิดค่าไฟแบบ TOU rate ซึ่งจะทำให้ทางฟาร์มลดค่าใช้จ่ายในเรื่องของค่าไฟฟ้าลงไปได้ 25-40 %

ในระหว่างการหมักแบบโดมคงที่เพื่อผลิตก๊าซชีวภาพจะมีมูลไก่ใหม่ไหลเข้าสู่บ่อหมักทุกวันทำให้มูลที่หมักไว้ก่อนนั้นถูกดันออกมาจากบ่อหมักมาไว้ทีบ่อพักก่อนที่จะนำมาตากแห้ง ซึ่งในกระบวนการนี้จะนำมูลไก่ออกจากบ่อพักมาตากแห้งทุกๆ 4 สัปดาห์ โดยมูลไก่ที่ผ่านการหมักแล้วนั้นจะกลายเป็นปุ๋ยอินทรีย์ชีวภาพมูลไก่ ซึ่งเป็นปุ๋ยที่มีประโยชน์ต่อพืชผลทางการเกษตรและปลอดภัยต่อการใช้งาน โดยในระยะเริ่มแรกทางฟาร์มจะทำการแจกจ่ายให้กับเกษตรกรที่มีอาชีพปลูกข้าวโพด โดยนำปุ๋ยอินทรีย์ที่ได้ไปใช้แทนปุ๋ยเคมีโดยไม่คิดค่าใช้จ่าย ทำให้เกษตรกรลดต้นทุนของปุ๋ยเคมีลงได้ และหลังจากเก็บเกี่ยวผลผลิตเสร็จแล้วเกษตรกรจะนำข้าวโพดที่ได้นั้นส่วนหนึ่งมามอบให้กับทางฟาร์มเพื่อใช้ผลิตอาหารไก่เป็นการแลกเปลี่ยนกัน

ดังนั้นผลลัพธ์ที่ได้จากแนวทางการแก้ปัญหาที่กล่าวมา นอกจากจะแก้ปัญหาของชุมชนในเรื่องมลภาวะด้านอากาศและด้านเชื้อโรคแล้ว ยังทำให้ลดผลกระทบทางอ้อมที่อาจเกิดจากการปนเปื้อนลงไปยังน้ำใต้ดิน ก๊าซที่ได้ในระบบยังนำไปผลิตกระแสไฟฟ้าใช้ภายในฟาร์มและยังส่งก๊าซที่ได้ใช้งานในชุมชนในรูปของพลังงานทดแทนก๊าซหุงต้ม ทำให้ผู้ประกอบการและสมาชิกชุมชนอยู่ร่วมกันด้วยความสุข มีการร่วมมือกันระหว่างผู้ประกอบการในชุมชน สมาชิกชุมชน องค์การบริหารส่วนตำบลและมหาวิทยาลัยในท้องถิ่น ระบบก๊าซชีวภาพและการจัดการก๊าซชีวภาพในชุมชนยังเป็นต้นแบบให้แก่ชุมชนอื่นๆ มาศึกษาดูงานและนำไปประยุกต์ใช้เพื่อสร้างเสริมสุขภาพที่ดีของชุมชนต่างๆ ต่อไปในอนาคตอย่างยั่งยืน

1.2  วัตถุประสงค์

  1. พัฒนาบ่อหมักก๊าซชีวภาพแบบโดมคงที่สำหรับมูลไก่ที่ได้จากฟาร์มไก่มงคลโดยสามารถรับปริมาณมูลไก่ได้ประมาณ 200- 550 กิโลกรัม/วัน
  2. พัฒนาระบบผลิตไฟฟ้าจากก๊าซชีวภาพที่ได้จากมูลไก่เพื่อทดแทนการใช้พลังงานไฟฟ้าในฟาร์ม
  3. สามารถเป็นต้นแบบให้โรงงานอุตสาหกรรมใกล้เคียงมาศึกษาดูงานและเป็นแบบอย่างให้ดำเนินการตาม

"สร้างคน สร้างความรู้ สร้างชุมชน" พัฒนาบุคคล/ครัวเรือน ชุมชน สังคม ร่วมวางรากฐานชุมชนสู่สังคมการเรียนรู้