ไบโอชาร์ (วัสดุมหัศจรรย์) : การสังเคราะห์ พิสูจน์เอกลักษณ์ และศักยภาพการประยุกต์ใช้งาน
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
ไบโอชาร์ที่ผลิตจากสารชีวมวลเป็นไบโอชาร์ที่อุดมไปด้วยคาร์บอน การผลิตไบโอชาร์จากสารชีวมวลอาศัยกระบวนการไพโรไลซิส ซึ่งเป็นกระบวนการเผาไหม้ด้วยความร้อนโดยไม่ใช้ออกซิเจน หรือในสภาวะจำกัดออกซิเจน ไบโอชาร์มักถูกใช้เพื่อลดปัญหาสิ่งแวดล้อมด้านต่าง ๆ เช่น ช่วยลดปริมาณแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศได้โดยกักเก็บคาร์บอนในดิน และใช้เพื่อปรับปรุงดินสำหรับ ทำการเกษตรเนื่องจากถ่านคาร์บอนมีพื้นที่ผิวสูงและมีปริมาณรูพรุนสูง จึงสามารถช่วยกักเก็บน้ำและธาตุอาหารในดินให้กับพืชได้เป็นอย่างดี นอกจากนี้ไบโอชาร์ยังสามารถแก้ปัญหามลภาวะทางน้ำได้ด้วย โดยการดูดซับสารหรือโลหะหนักเอาไว้ในโครงสร้างและรูพรุนของไบโอชาร์ เนื่องจากไบโอชาร์มีประโยชน์ใช้งานที่หลากหลายและมีต้นทุนในการผลิตต่ำ จึงทำให้ไบโอชาร์เป็นวัสดุที่น่าสนใจในการนำไปศึกษาวิจัยต่อยอดเพื่อพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์ที่สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในด้านอื่น ๆ ได้อีกมากมาย บทความนี้นำเสนอวิธีการเตรียม การพิสูจน์เอกลักษณ์ และการประยุกต์ใช้ไบโอชาร์ทั้งในปัจจุบันและในอนาคต
Article Details
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
บทความที่ได้รับการตีพิมพ์เป็นลิขสิทธิ์ของ วารสารวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยอุบลราชธานี
ข้อความที่ปรากฏในบทความแต่ละเรื่องในวารสารวิชาการเล่มนี้เป็นความคิดเห็นส่วนตัวของผู้เขียนแต่ละท่านไม่เกี่ยวข้องกับมหาวิทยาลัยอุบลราชธานี และคณาจารย์ท่านอื่นๆในมหาวิทยาลัยฯ แต่อย่างใด ความรับผิดชอบองค์ประกอบทั้งหมดของบทความแต่ละเรื่องเป็นของผู้เขียนแต่ละท่าน หากมีความผิดพลาดใดๆ ผู้เขียนแต่ละท่านจะรับผิดชอบบทความของตนเองแต่ผู้เดียว
References
Renella, G., Landi, L. and Nannipieri, P. 2004. Degradation of low molecular weight organic acids complexed with heavy metals in soil. Geoderma. 22(2-4): 311-315.
Tang, X. and et al. 2010. Heavy metal and persistent organic compound contamination in soil from Wenling: An emerging e-waste recycling city in Taizhou area, China. Journal of Hazardous Materials. 173(1-3): 653-660.
Ding, Y. and et al. 2016. Biochar to improve soil fertility. A review. Agronomy for Sustainable Development. 36: 36.
Rawat, J., Sexena, J. and Sanwal, P. 2018. Biochar: A sustainable approach for improving plant growth and soil properties In: Abrol, V. and Sharma, P. (eds.) Biochar - An Imperative Amendment for Soil and the Environment, London: IntechOpen.
Chen, Y. and et al. 2017. The structure evolution of biochar from biomass pyrolysis and its correlation with gas pollutant adsorption performance. Bioresource Technology. 246: 101-109.
Yaashikaaa, P.R. and et al. 2020. A critical review on the biochar production techniques, characterization, stability and applications for circular bioeconomy. Biotechnoogy Reports. 28: e00570.
Cantrell, K.B. and et al. 2012. Impact of pyrolysis temperature and manure source on physicochemical characteristics of biochar. Bioresource Technology. 107: 419-428.
Wei, J. and et al. 2019. Assessing the effect of pyrolysis temperature on the molecular properties and copper sorption capacity of a halophyte biochar. Environmetal Pollution. 251: 56-65.
Tripathi, M., Sahu, J. N. and Ganesan, P. 2015. Effect of process parameters on production of biochar from biomass waste through pyrolysis: A review. Renewable and Sustainable Energy Review. 55: 467-481.
Chen, B., Chen, Z. and Lv, S. 2011. A novel magnetic biochar efficiently sorbs organic pollutants and phosphate. Bioresource Technology. 102(2): 716-723.
Lu, G.Q. and et al. 1995. Surface area development of sewage sludge during pyrolysis. Fuel. 74(3): 344-348.
You, S. and et al. 2018. Towards practical application of gasification: a critical review from syngas and biochar perspectives. Critical Reviews in Environmental Science and Technology. 48(22-24): 1165-1213.
Wang, J. and Wang, S. 2019. Preparation, modification and environmental application of biochar: A review. Journal of Cleaner Production. 227: 1002-1022.
Brewer, C.E. and et al. 2014. New approaches to measuring biochar density and porosity. Biomass and Bioenergy. 66: 176-185.
Li, H. and et al. 2017. Mechanisms of metal sorption by biochars: Biochar characteristics and modifications. Chemosphere. 178: 466-478.
Wang, B. and et al. 2021. Environmental-friendly coal gangue-biochar composites reclaiming phosphate from water as a slow-release fertilizer. Science of the Total Environment. 758: 143664.
Kim, K.H. and et al. 2012. Influence of pyrolysis temperature on physicochemical properties of biochar obtained from the fast pyrolysis of pitch pine (Pinus rigida). Bioresource Technology. 118: 158-162.
Dhar, S.A., Sakib, T.U. and Hilary, L.N. 2022. Effects of pyrolysis temperature on production and physicochemical characterization of biochar derived from coconut fiber biomass through slow pyrolysis process. Biomass Conversion and Biorefinery. 12: 2631-2647.
Usman, A.R.A. and et al. 2015. Biochar production from date palm waste: Charring temperature induced changes in composition and surface chemistry. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 115: 392-400.
Yao, Y. and et al. 2014. Characterization and environmental applications of clay-biochar composites. Chemical Engineering Journal. 242: 136-143.
Mondal, S. and et al. 2016. Biosorptive uptake of ibuprofen by steam activated biochar derived from mung bean husk: Equilibrium, kinetics, thermodynamics, modeling and eco-toxicological studies. Journal of Environmental Management. 182: 581-594.
Wiedemeier, D.B. and et al. 2014. Aromaticity and degree of aromatic condensation of char. Organic Geochemistry. 78: 135-143.
Synchrotron Light Research Institute. 2018. BEAMLINE 5.3: XPS X-Ray Photoemission spectroscopy. https://www.slri.or.th/th/bl5-3-xps.html. Accessed 22 August 2022. (in Thai)
Leng, L. and et al. 2019. Biochar stability assessment methods: A review. Science of the Total Environment. 647: 210-222.
Cross, A. and Sohi, S.P. 2013. A method for screening the relative long-term stability of biochar. GCB Bioenergy. 5(2): 215-220.
Hemavathy, R.V. and et al. 2020. Adsorptive separation of Cu(II) ions from aqueous medium using thermally/chemically treated Cassia fistula based biochar. Journal of Cleaner Production. 249: 119390.
Yaashikaa, P.R. and et al. 2019. Modelling on the removal of Cr(VI) ions from aquatic system using mixed biosorbent (Pseudomonas stutzeri and acid treated Banyan tree bark). Journal of Molecular Liquids. 276: 362-370.
Karukstis, K.K. and et al. 1988. Quenching of chlorophyll fluorescence by substituted anthraquinones. Biochimica et Biophysica Acta - Bioenergetics. 932: 84-90.
Derrouiche, S. and et al. 2013. Process design for wastewater treatment: Catalytic ozonation of organic pollutants. Water Science and Technology. 68(6): 1377-1383.
Lee, J., Kim, K.-H. and Kwon, E. E. 2017. Biochar as a Catalyst. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 77: 70-79.
Deng, Y., Zhang, T. and Wang, Q. 2017. Biochar adsorption treatment for typical pollutants removal in livestock wastewater: a review. In: Huang, W.J. (ed.) Engineering Application of Biochar, London: IntechOpen.
Mendez, A. and et al. 2012. Effects of sewage sludge biochar on plant metal availability after application to a Mediterranean soil. Chemosphere. 89(11): 1354-1359.
Puga, A.P. and et al. 2015. Biochar application to a contaminated soil reduces the availability and plant uptake of zinc, lead and cadmium. Journal of Environmental Management. 159: 86-93.
Yu, X.Y., Ying, G.G. and Kookana, R.S. 2009. Reduced plant uptake of pesticides with biochar additions to soil. Chemosphere. 76(5): 665-671.
Gwenzi, W. and et al. 2018. Synthesis and nutrient release patterns of a biochar-based N–P–K slow-release fertilizer. International Journal of Environment Science and Technology. 15(2): 405-414.
Chen, S. and et al. 2018. Preparation and characterization of slow-release fertilizer encapsulated by biochar-based waterborne copolymers. Science of Total Environment. 615: 431-437.
Wang, S. and et al. 2022. Application of Biochar for Wastewater Treatment. In: Kapoor, R.T., Treichel, H. and Shah, M.P. (eds.) Biochar and its Application in Bioremediation, Singapore: Springer Nature Singapore.
Tomczyk, A., Sokołowska, Z. and Boguta, P. 2020. Biochar physicochemical properties: Pyrolysis temperature and feedstock kind effects. Reviews in Environmental Science and Bio/Technology. 19: 191-215.
Wang, C. and et al. 2022. Biochar-based slow-release of fertilizers for sustainable agriculture: A mini review. Environmental Science and Ecotechnology. 10: 100167.
Ahmad, M. and et al. 2012. Effects of pyrolysis temperature on soybean stover- and peanut shell-derived biochar properties and TCE adsorption in water. Bioresource Technology. 118: 536-544.
Kumuduni, N. and et al. 2022. Prediction of soil heavy metal immobilization by biochar using machine learning. Environmental Science & Technology. 56 (7): 4187-4198.
Zheng, W. and et al. 2010. Sorption properties of greenwaste biochar for two triazine pesticides. Journal of Hazardous Materials. 181(1-3): 121-126.
Gamiz, B. and et al. 2017. Biochar soil additions affect herbicide fate: Importance of application timing and feedstock species. Journal of Agricultural Food Chemistry. 65(15): 3109-3117.
Cederlund, H., Borjesson, E. and Stenstrom, J. 2017. Effects of a wood-based biochar on the leaching of pesticides chlorpyrifos, diuron, glyphosate and MCPA. Journal of Environmental Management. 191: 28-34.
Di Dong, C., Chen, C.W. and Hung, C.M. 2017. Synthesis of magnetic biochar from bamboo biomass to activate persulfate for the removal of polycyclic aromatic hydrocarbons in marine sediments. Bioresource Technology. 245: 188-195.
Tan X. and et al. 2015. Application of biochar for the removal of pollutants from aqueous solutions. Chemosphere. 125: 70-85.
Lyu, H., Zhang, Q. and Shen, B. 2020. Application of biochar and its composites in catalysis. Chemosphere. 240: 124842.
Verheijen, F. and et al. 2010. Biochar Application to Soils - A Critical Scientific Review of Effects on Soil Properties, Processes and Functions. Luxembourg: European Commission.
Schmidt, H.P. and et al. 2014. Biochar and biochar-compost as soil amendments to a vineyard soil: Influences on plant growth, nutrient uptake, plant health and grape quality. Agriculture, Ecosystems & Environment. 191: 117-123.
Butnan, S. and Vityakon, P. 2018. Amazing biochar and its bipolar effects. Khon Kaen Agriculture Journal. 46(6): 1167-1176. (in Thai)
Kamprath, E.J. 1971. Potential detrimental effects from liming highly weathered soils to neutrality. Soil and Crop Science Society of Florida. 31: 200-203.
Mengel, K. and Kirkby, E.A. 2001. Principles of Plant Nutrition. 5th edition. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers.
Lampang13 News Online. 2020. Siam Cement Group (Lumpang) Buys Agricultural Scraps to Solve the Problem of Smoke and to Reduce Pollution from Open Burning. http://www.lampang13.com/archives/21191. Accessed 25 August 2022.
Acros Organics. 2020. Chemical Price. https://www.acros.com/DesktopModules/Acros_Search_Results/Acros_Search_Results.aspxsearch_type=CatalogSearch&SearchString=Acrylamide. Accessed 26 August 2022.