ไบโอแก๊ส-แก๊สชีวภาพ-แก๊สขี้หมู สามคำนี้แท้จริงแล้วคือสิ่งเดียวกันต่างกันตรงว่าใครจะเป็นผู้พูด ถ้าเป็นนักวิชาการจะพูดว่า “ ไบโอแก๊ส ” ถ้าเป็น นักอนุรักษ์จะพูดว่า “ แก๊สชีวภาพ ” แต่ถ้าเป็นชาวบ้านโดยทั่วไปจะพูดว่า “ แก๊สขี้หมูหรือไฟขี้หมู ” เนื่องจากส่วนใหญ่จะเห็นว่าแก๊สชนิดนี้ทำมาจากขี้หมู ทั้งที่แท้จริงแล้ว ใช้ขี้อะไรก็สามารถทำได้ เพื่อให้เกิดความครอบคลุมในที่นี้จะขอใช้คำว่า “ แก๊สชีวภาพ ”
แก๊สชีวภาพคืออะไร
แก๊สชีวภาพ คือกลุ่มแก๊สที่เกิดขึ้นจากการย่อยสลายของอินทรีย์วัตถุ เช่นคน สัตว์ พืชและสิ่งมีชีวิตชนิดต่างๆ ที่ตายลงแล้วถูกย่อยสลายโดยจุลินทรีย์(สิ่งมีชีวิตขนาดเล็กมาก)กลุ่มหนึ่ง โดยจุลินทรีย์กลุ่มนี้มีชีวิตอยู่ได้โดยไม่ต้องอาศัยออกซิเจน ในขณะที่ทำการย่อยสลายอยู่นั้นจะเกิดแก๊สขึ้นกลุ่มหนึ่ง มีแก๊สมีเทนเป็นแก๊สประกอบหลัก รองลงมาจะเป็นแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์,แก๊สไนโตรเจน,แก๊สไฮโดรเจนและแก๊สชนิดอื่นๆ แก๊สมีเทนซึ่งมีมากที่สุด มีคุณสมบัติไม่มีสีไม่มีกลิ่นและติดไฟได้ แต่ที่เราเปิดแก๊สชีวภาพแล้วจะมีกลิ่นเหม็นนั้นเกิดจากแก๊สไฮโดรเจนซัลไฟด์หรือ “ แก๊สใข่เน่า ” เมื่อเราจุดไฟกลิ่นเหม็นจะหายไป
สรุป แก๊สชีวภาพคือแก๊สที่เกิดจากการย่อยสลายของอินทรียวัตถุในสภาพไร้ออกซิเจน
ชนิดของแก๊ส
ปริมาณ
มีเทน
50-60 %
คาร์บอนไดอ๊อกไซด์
25-35 %
ไนโตรเจน
2-7%
ไฮโดรเจน
1-5 %
คาร์บอนมอนนอกไซด์
เล็กน้อย
ไฮโดรเจนซัลไฟด์
เล็กน้อย
แก๊สอื่นๆ
เล็กน้อย
ตารางกลุ่มแก๊สที่เกิดจากการย่อยสลายของอินทรีย์วัตถุ
อะไรบ้างที่นำมาผลิตเป็นแก๊สชีวภาพได้
อินทรีย์วัตถุทุกชนิดที่เน่าเปื่อยได้สามารถนำมาผลิตเป็นแก๊สชีวภาพได้ทั้งสิ้นแต่จะได้จำนวนแก๊สมากหรือน้อยและจะเกิดแก๊สยากหรือง่ายขึ้นอยู่กับอินทรีย์วัตถุชนิดนั้นว่าเป็นอะไร
เช่น ถ้าเราใช้พืชสด การเกิดแก๊สจะเกิดได้ยากกว่าการใช้มูลสัตว์เนื่องจากมูลสัตว์ถูกย่อยมาแล้วจากกระเพาะของสัตว์ทำให้มีขนาดเล็กลงจุลินทรีย์สามารถกัดกินย่อยสลายได้ง่าย ดังนั้นการใช้พืชสด
จะต้องทำการลดขนาดโดยการสับแล้วทิ้งไว้ประมาณ 1สัปดาห์เพื่อลดปริมาณน้ำในพืช นอกจากนี้แล้วน้ำเสียก็สามารถผลิตแก๊สชีวภาพได้เช่น น้ำเสีย,น้ำทิ้งจากโรงฆ่าสัตว์ น้ำเสีย,น้ำทิ้งจากโรงงานแป้งมัน หรือน้ำเสีย,น้ำทิ้งจากโรงงานผลิตเส้นก๋วยเตี๋ยว เป็นต้น
การออกแบบบ่อแก๊สชีวภาพนั้นจะต้องคำนึงถึงอินทรีย์วัตถุหรือวัตถุดิบที่เราจะใช้ในการผลิตแก๊ส เช่นถ้าใช้พืชสด กากจากการย่อยสลายจะมีมากเราจะออกแบบท่อทางออกเพื่อระบายกากอย่างไร หรือวัตถุดิบเป็นของเหลวเราจะออกแบบบ่อให้มีขนาดหรือลักษณะบ่ออย่างไรเป็นต้น

ปัจจัยที่มีอิทธิพลในการผลิตแก๊ส
1. ชนิดและขนาดของอินทรีย์วัตถุหรือวัตถุดิบที่เราใช้ ถ้าผ่านการย่อยมาก่อนแล้วเช่นมูลสัตว์จะทำให้เกิดแก๊สได้ง่ายและมีปริมาณแก๊สมากกว่า
2. อุณหภูมิเป็นตัวช่วยเร่งให้เกิดแก๊สเร็วขึ้นถ้าอุณหภูมิต่ำจุลินทรีย์จะเจริญเติบโตช้าหรือหยุดการเจริญเติบโตทำให้เกิดแก๊สน้อยหรือไม่เกิดแก๊สเลยดังนั้นบ่อแก๊สที่ดีจะต้องมีแสงแดดส่องถึง
3. ความเป็นกรดเป็นด่างภายในบ่อแก๊สถ้าเกิดความเป็นด่างมากจุลินทรีย์จะตายค่าของความเป็นกรดเป็นด่างที่เหมาะสมคือ 6.6-7.6 ph
4 . แบบและชนิดของบ่อแก๊ส
5 . สารเคมีบางอย่าง เช่น ผงซักฟอก ยาฆ่าแมลง จะยับยั้งการเติบโตของจุลินทรีย์
ประโยชน์ของแก๊สชีวภาพ
แก๊สชีวภาพเป็นพลังงานใกล้ตัวที่ให้ประโยชน์กับเราในหลายๆด้านขึ้นอยู่กับเราที่ต้องการนำไปใช้ให้เกิดประโยชน์ด้านใด โดยแบ่งเป็น 3ด้านใหญ่ๆดังนี้
1.ประโยชน์ด้านสิ่งแวดล้อม การสร้างบ่อแก๊สชีวภาพแท้จริงแล้ว เป็นการสร้างระบบกำจัดของเสียที่เกิดจากการเลี้ยงสัตว์ หรือระบบกำจัดน้ำเสียจากโรงงานบางประเภท เช่นโรงงานทำเส้นก๋วยเตี๋ยวโรงงานทำแป้งมันเป็นต้น โดยสามารถลดกลิ่นเน่าเหม็น ลดแหล่งเพาะเชื้อโรค ทำให้ทัศนียภาพโดยรอบน่ามองและลดปัญหาสังคมที่อาจจะเกิดขึ้นจากการวิวาทกับเพื่อนบ้านอันเนื่องจากกลิ่นเหม็นของมูลสัตว์
2.ประโยชน์ด้านพลังงาน ไบโอแก๊สสามารถที่จะนำมาเป็นเชื้อเพลิงทดแทนการใช้น้ำมัน, แก๊สธรรมชาติ ,ฟืนหรือถ่าน และเป็นเชื้อเพลิงใช้กับเครื่องยนต์เพื่อผลิตเป็นพลังงานไฟฟ้าได้
การใช้แก๊สชีวภาพเพื่อเป็นเชื้อเพลิงในการหุงต้มนั้นแก๊สชีวภาพ 1ลบม. สามารถปรุงอาหารได้ 3มื้อต่อหนึ่งครอบครัว แก๊สจะเกิดขึ้นตลอดเวลาเมื่อใช้หมดแล้วจะเกิดขึ้นมาใหม่ตราบใดที่เรายังมีการระบายมูลสัตว์เข้าไปในบ่อหมักอยู่ สำหรับการที่จะนำไปเป็นเชื้อเพลิงใช้ในเครื่องยนต์ก็สามารถทำได้ ปัจจุบันมีการปรับแต่งเครื่องยนต์ดีเซลให้สามารถใช้กับแก๊สชีวภาพได้โดยตรง แต่เนื่องจากแก๊สชีวภาพเป็นกลุ่มแก๊สที่ประกอบไปด้วยแก๊สหลายชนิด แก๊สแต่ละชนิดมีคุณสมบัติแตกต่างกันบางชนิดจะเป็นอันตรายต่อเครื่องยนต์เช่น แก๊สไฮโดรเจนซัลไฟด์มีฤทธิ์เป็นกรดจะเข้าไปกัดกร่อนส่วนที่เป็นโลหะให้สึกหรอ และไอน้ำที่มากับแก๊สจะเข้าไปในเครื่องยนต์ทำให้เครื่องยนต์ขัดข้อง ดังนั้นก่อนที่จะนำแก๊สชีวภาพไปใช้กับเครื่องยนต์ต้องมีการดักไอน้ำและแยกไฮโดรเจนซัลไฟด์เสียก่อน
แก๊สชีวภาพมีสถานะอยู่ในรูปของแก๊สจึงทำให้เสียพื้นที่มากในการกักเก็บ ในอนาคตถ้ามีการแยกให้ได้แก๊สมีเทนบริสุทธิ์ แล้วหาวิธีเปลี่ยนสถานะจากแก๊สให้เป็นของเหลวหรือของแข็งได้พื้นที่ในการกักเก็บจะน้อยลงจะทำให้การใช้ประโยชน์จากแก๊สชีวภาพในรูปของพลังงานกว้างขวางมากกว่านี้
3.ประโยชน์ด้านการเกษตร กากมูลสัตว์ที่ย่อยสลายแล้วจะถูกดันออกมาภายนอกเราสามารถนำไปเป็นปุ๋ยใช้กับพืชได้ทันทีหรืออาจจะตากให้แห้งแล้วบรรจุใส่ถุงเพื่อการจำหน่ายก็ได้ กากมูลสัตว์นี้จะปราศจากเมล็ดพันธุ์พืชและเชื้อโรคบางชนิดหรือใข่แมลงต่างๆเนื่องจากถูกหมักอยู่ในบรรยากาศที่ไร้ออกซิเจนเป็นเวลานาน
แบบและชนิดของบ่อแก๊สชีวภาพ
ตามหลักการของการผลิตแก๊สชีวภาพ คือ การทำให้อินทรีย์วัตถุเกิดการเน่าเปื่อยย่อยสลาย แล้วเกิดกลุ่มแก๊ส ถ้าต้องการที่จะนำแก๊สมาใช้ประโยชน์ จะต้องมีการเก็บกักแก๊สดังกล่าว โดยการหาวัสดุมาคลุมอินทรีย์วัตถุนั้น เมื่อเกิดการเน่าเปื่อยและเกิดแก๊สแล้ว แก๊สจะอยู่ในวัสดุที่คลุมรอการนำไปใช้ประโยชน์ต่อไป พื้นฐานของบ่อแก๊สชีวภาพแต่ละแบบจะเหมือนกันจะแตกต่างกันตรงว่าจะออกแบบบ่อแก๊สอย่างไรให้เหมาะสมกับวัสดุที่ใช้ผลิตแก๊ส สำหรับบ่อแก๊สที่มีการก่อสร้างกันอย่างแพร่หลายในประเทศไทยมีดังนี้
แบบฝาครอบลอย ( floating drum digester ) หรือแบบอินเดียเป็นแบบแรกๆที่มีการนำมาก่อสร้างในประเทศไทยเป็นบ่อขนาดเล็กมีทั้งแบบบ่อ2ชั้นและแบบบ่อชั้นเดียว บ่อหมักมีถังโลหะครอบอยู่ด้านบน ถังโลหะนี้จะเป็นตัวเก็บแก๊สและสามารถเพิ่มแรงดันแก๊สได้โดยการเพิ่มน้ำหนักบนถังโลหะเนื่องจากถังครอบเป็นโลหะการก่อสร้างบ่อขนาดใหญ่จึงทำได้ยาก มีการคิดประยุกต์โดยการขุดบ่อหมัก หลายๆบ่อ ก่ออิฐฉาบปูนหรือใช้ถังซีเมนต์แล้วปิดฝาตายตัว จากนั้นต่อท่อนำแก๊สมายังถังโลหะซึ่งคว่ำอยู่ในบ่อที่ใส่น้ำอีกบ่อหนึ่งให้ถังโลหะทำหน้าที่เป็นถังเก็บแก๊ส บ่อชนิดนี้เป็นบ่อแก๊สที่ไม่สลับซับซ้อนเกษตรกรที่มีความสามารถทางงานปูนมาบ้างก็สามารถก่อสร้างเองได้ การดูแลบำรุงรักษาง่าย อายุการใช้งานขึ้นอยู่กับวัสดุที่นำมาทำถังเก็บแก๊สและการบำรุงรักษา
แบบถุงพลาสติก เป็นการประยุกต์มาจากบ่อแก๊สแบบพลาสติกครอบรางหรือแบบรางขนานโดยการย่อขนาด เหมาะกับเกษตรกรรายย่อย มีวิธีการก่อสร้างดังนี้ เริ่มแรกขุดดินให้เป็นบ่อสี่เหลี่ยมผืนผ้ากว้าง 1เมตรลึกประมาณ 1เมตรความยาวแล้วแต่จะกำหนดจากนั้นเตรียมถุงพลาสติกที่มีลักษณะเป็นท่อ(สั่งจากโรงงานทำถุงพลาสติก)อาจจะซ้อนกันสัก 3ชั้นเพื่อป้องกันการรั่วซึมหรือของแหลมทิ่มแทงจากนั้นนำท่อ PVC ยาว 2เมตรจำนวน2ท่อนท่อนหนึ่งสอดเข้าที่ปลายถุงพลาสติกข้างหนึ่งแล้วมัดด้วยยางในรถยนต์อย่างแน่นหนาให้เป็นทางเข้าของมูลสัตว์ ส่วนท่ออีกท่อนหนึ่งนำมาสอดใส่ที่ปลายถุงที่เหลือแล้วมัดด้วยยางในรถยนต์ ให้เป็นทางออกของมูลสัตว์จากนั้นนำถุงพลาสติกที่ประกอบท่อทางเข้าทางออกแล้ววางลงในบ่อสี่เหลี่ยมที่ขุดไว้ จากนั้นทำรางระบายมูลสัตว์จากคอกสัตว์มายังท่อทางเข้า ต่อท่อนำแก๊ส และสร้างที่เก็บแก๊ส บ่อแก๊สชนิดนี้เป็นบ่อแก๊สชนิดเล็ก ข้อดีคือราคาถูก ง่ายในการก่อสร้าง แต่มีข้อเสียคือเนื่องจากวัสดุที่ใช้ เป็น พลาสติก(ชนิดเดียวกันกับถุงพลาสติกที่เราใช้ใส่ของ ค่อนข้างที่จะบอบบาง และเมื่อใช้ไประยะหนึ่งต้องมีการเปลี่ยนถุงพลาสติกใหม่เนื่องจากในถุงเก่าจะมีมูลสัตว์ตกตะกอนอยู่ภายใน
แบบโดมคงที่ ( fixed dome digester ) เป็นบ่อแก๊สชีวภาพที่มีลักษณะเป็นโดมฝังอยู่ใต้ดิน แบ่งออกเป็น 3ส่วนคือบ่อเติม บ่อหมัก และบ่อล้น โดยบ่อหมักจะมีขนาดใหญ่ที่สุดมีฝาสามารถเปิดลงไปทำความสะอาดหรือซ่อมแซมได้ การก่อสร้างสลับซับซ้อนกว่าสองแบบที่ผ่านมาเนื่องจากเป็นบ่อที่มีขนาดใหญ่กว่า เก็บกักแก๊สได้มากกว่า บ่อหมักจะต้องแข็งแรงทนทานต่อแรงดันแก๊สได้ ดังนั้นการก่อสร้างต้องอาศัยผู้ชำนาญในการควบคุมการก่อสร้าง ขนาดความจุบ่อมีหลายขนาดเหมาะกับเกษตรกรรายเล็ก(สุกรขุนไม่เกิน1000ตัว) ตัวบ่อสร้างด้วยการก่ออิฐแล้วฉาบด้วยปูนซีเมนต์มีการก่อสร้างกันแพร่หลาย
แบบรางขนาน ( plug flow digester ) หรือแบบ พลาสติกคลุมราง(plastic covered ditch )ลักษณะจะเป็นบ่อสี่เหลี่ยมผืนผ้ามีพลาสติกคลุมด้านบนเพื่อเก็บแก๊ส ส่วนใหญ่แล้วจะสร้างเพื่อใช้กับฟาร์มขนาดใหญ่และขนาดกลาง นับว่าบ่อแก๊สชนิดนี้เป็นบ่อแก๊สที่มีประสิทธิภาพ ในการทำให้เกิดแก๊สมากที่สุดเนื่องจากเป็นบ่อที่มีลักษณะยาว มูลสัตว์มีเวลาอยู่ในบ่อนานจุลินทรีย์สามารถย่อยสลายได้อย่างเต็มที่ก่อนที่มูลสัตว์จะถูกผลักออกทางท่อทางออก มีการประยุกต์ปรับปรุงใช้กันอยู่สองแบบคือ
1. แบบพลาสติกคลุมบ่อดิน ( covered lagoon ) ลักษณะเป็นบ่อดินสี่เหลี่ยมผืนผ้าภายในมีมูลสัตว์แล้วมีพลาสติกคลุมด้านบนมีท่อระบายมูลสัตว์เข้าและออก พลาสติกที่ใช้คลุมเป็นพลาสติกคุณภาพดีต้องนำเข้าจากต่างประเทศ ข้อดีของบ่อแก๊สแบบนี้คือมีราคาถูก แต่มีข้อเสียคือจะมีการสะสมของกากมูลสัตว์ภายในบ่อทำให้เมื่อใช้ไปได้ระยะหนึ่งจำเป็นที่จะต้องเปิดพลาสติกออกเพื่อนำกากมูลสัตว์ที่ตกตะกอนออก อีกประการหนึ่งพื้นของบ่อแบบนี้เป็นพื้นดินดังนั้นน้ำมูลสัตว์เข้มข้นจะซึมลงสู่แหล่งน้ำใต้ดินทำให้น้ำใต้ดินเสียเป็นอันตรายกับสิ่งแวดล้อมมาก บางประเทศห้ามไม่ให้มีการก่อสร้างบ่อแก๊สชนิดนี้ แต่ในปัจจุบันมีการปรับปรุงแก้ไขโดยในขณะทำการสร้างบ่อจะมีการบดอัดพื้นพื้นหลุมให้แน่นแล้วปูพื้นด้วยพลาสติกเพี่อป้องกันการซึมผ่านของน้ำมูลสัตว์ซึมลงสู่ชั้นดิน
2. แบบพลาสติกคลุมราง ลักษณะเหมือนแบบพลาสติกคลุมบ่อดินแต่มีการแก้ไขเพื่อไม่ให้ น้ำมูลสัตว์ซึมลงสู่ชั้นดินโดยสิ้นเชิงโดยการทำบ่อให้เป็นซีเมนต์ทั้งหมดแล้วคลุมด้วยพลาสติก หลักการทำงานก็คือมูลสัตว์ก่อนเข้าบ่อหมักจะถูกกวนให้เข้ากับน้ำแล้วแยกกากที่มีขนาดใหญ่ออก จากนั้นน้ำมูลสัตว์จะถูกสูบเข้าไปยังบ่อหมัก ภายในบ่อหมักจะถูกออกแบบให้เป็นห้องเพื่อดักให้กากตกตะกอน และชะลอไม่ให้น้ำมูลสัตว์ไหลออกจากบ่อหมักเร็วเกินไป น้ำที่ออกมาจากบ่อหมักจะถูกปล่อยลงบ่อดินเพื่อทำการบำบัดโดยธรรมชาติและปล่อยลงสู่แหล่งน้ำธรรมชาติหรือนำกลับมาใช้ในฟาร์มต่อไป บ่อแก๊สชนิดนี้จะใช้กับฟาร์มขนาดกลางและขนาดใหญ่ ข้อดีคือสามารถแก้ไขปัญหาได้ครบและให้ประโยชน์ได้อย่างเต็มที่ แต่มีข้อเสียคือราคาในการก่อสร้างค่อนข้างสูง และต้องใช้พื้นที่มากในการที่จะสร้างให้ครบทั้งระบบ