กากขี้แป้ง

ที่มา : http://www.p2s.psu.ac.th/index.php/psu-research/2014-09-09-02-01-15/58-2015-07-22-02-54-30

  กากขี้แป้งเป็นของเสียจากกระบวนการของโรงงานการทำน้ำยางข้นในอุตสาหกรรมน้ำยางพารา มีประมาณ 1-2% โดยน้ำหนักของน้ำยางสดที่นำมาผลิต มีลักษณะเป็นตะกอนสีขาวปนเหลืองอ่อนหรือสีน้ำตาลคล้ำ ส่วนใหญ่เกิดจากการเติมสารเคมี (ไดแอมโมเนียมไฮโดรเจนฟอสเฟต) ลงไปในน้ำยางสดในขั้นตอนการทำน้ำยางข้น ทำให้แมกนีเซียมไอออนที่อยู่ในน้ำยางเกิดตกตะกอนลงก้นถังหลังทิ้งไว้ข้ามคืน นอกจากนี้ยังมีสารพวกแป้ง ฝุ่นไขมัน โปรตีน สารประกอบไนโตรเจน และมีสิ่งเจือปนอื่น รวมทั้งอนุภาคยางที่จับตัวที่มีอยู่ในน้ำยาง สารเหล่านี้จะตกตะกอนแยกตัวออกมาอยู่ในส่วนของก้นถังพักน้ำยางก่อนการปั่น หรืออยู่ในหม้อเครื่องปั่นระหว่างการปั่นน้ำยางข้น ตะกอนแข็งที่ออกมาเรียกว่า “กากขี้แป้ง” ส่วนใหญ่จะกำจัดทิ้งไปโดยการนำไปถมที่ ถมถนน  หรือเผาทิ้งไป ซึ่งถือว่าไม่เหมาะสม ก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมด้วย จากการศึกษาพบว่า ในกากขี้แป้งมีองค์ประกอบของธาตุอาหารที่สำคัญของพืช คือ N, P, K การนำกากขี้แป้งจากอุตสาหกรรมน้ำยางข้นมาใช้ประโยชน์จึงเป็นไปได้ ดังนั้นจึงได้ทำการแปรสภาพกากขี้แป้ง ด้วยการนำกากขี้แป้งมาผสมกับขี้ไก่ ขี้เลื่อย และรำข้าว ร่วมกับการใช้จุลินทรีย์ EM ขยายส่วน แล้วสามารถนำมาใช้ประโยชน์เป็นสารปรับปรุงดิน เป็นการเพิ่มมูลค่ากากขี้แป้ง และช่วยลดปัญหาขยะซึ่งก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมได้

วิธีการวิจัย

เก็บตัวอย่างกากขี้แป้งน้ำยางข้นจากบริเวณถังพักและถังปั่นน้ำยาง ของโรงงานน้ำยางข้นในเขตพื้นที่จังหวัดปัตตานีและสงขลา กากน้ำตาล กากอินทรีย์ พวกมูลไก่ ขี้เลื่อยไม้ยางพารา และรำข้าวเก็บตัวอย่างจากโรงงานอาหารสัตว์และฟาร์มสัตว์ในเขตท้องถิ่นภาคใต้ นำหัวเชื้ออีเอ็ม (EM) จากบริษัทอี เอ็ม คิวเซ จำกัด มาขยายส่วนในภาชนะปิด เป็นเวลา 1 สัปดาห์ โดยใช้สัดส่วน EM: กากน้ำตาล: น้ำ = 1:1:20 โดยน้ำหนัก แล้วนำกากขี้แป้ง EM ขยายส่วน และกากอินทรีย์ผสมคลุกให้เข้ากัน โดยแปร 5 อัตราส่วน คือ กากขี้แป้ง : กากอินทรีย์ : EM  =3:1:1, 3:2:1, 4:1:1, 4:2:1, 4:3:1 โดยปริมาตร ตามลำดับ วิเคราะห์ปริมาณธาตุอาหารตามวิธีการของ AOAC (1990) หลังการหมัก 24 วัน

นำกากขี้แป้งที่ทำการผสมแล้ว มาใช้เป็นสารบำรุงดินโดยการนำมาผสมกับดิน ที่มีปริมาณธาตุอาหารน้อย โดยให้มีสัดส่วนการผสมกากขี้แป้งที่แปรสภาพ ต่อดิน เท่ากับ 1:2, 1:3 และ 1:4 แล้วนำมาปลูกต้นทานตะวัน Heliaths annusL.สายพันธุ์ Sun-smile ชุดการทดลองละ 10 ต้น เปรียบเทียบผลการปลูกกับกลุ่มควบคุมที่ใส่ปุ๋ยเคมี ติดตามการเจริญเติบโต เป็นเวลา 60 วัน

ผลการวิจัย

      1.1 สมบัติทางกายภาพ

กากขี้แป้งมีค่า pH ค่อนข้างเป็นเบส  มีความหนาแน่นอยู่ในช่วง 1.02-1.26 กรัม/มล. ปริมาณของแข็งทั้งหมดในกากขี้แป้งประกอบด้วยฟอสฟอรัส และแมกนีเซียม ส่วนองค์ประกอบอื่นได้แก่ โปรตีน และไขมัน เป็นต้น หลังการเผากากขี้แป้งที่อุณหภูมิ 550 ± 50oC พบว่า ประกอบด้วยสารพวกขี้เถ้า คาร์บอนและโลหะหนักซึ่งเป็นของแข็งที่คงอยู่ ส่วนของแข็งที่ระเหยได้ซึ่งเป็นสารอินทรีย์อื่นที่เจือปนอยู่จะระเหยไป  สำหรับมูลไก่ พบว่าปริมาณของแข็งที่คงอยู่มีปริมาณน้อยที่สุด เนื่องจากองค์ประกอบของมูลไก่ส่วนใหญ่เป็นสารอินทรีย์ที่ระเหยได้ ส่วนขี้เลื่อยมีของแข็งที่คงอยู่ต่ำที่สุดคือ 10% และของแข็งที่ระเหยได้ มีปริมาณสูงสุดคือ 90% เนื่องจากขี้เลื่อยประกอบด้วยสารประกอบไฮโดรคาร์บอน หลังการเผาไหม้ที่อุณหภูมิสูงจะกลายเป็นขี้เถ้า

      1.2 สมบัติทางเคมี

กากขี้แป้ง มีธาตุอาหารที่เป็นประโยชน์ทางเกษตร โดยมีปริมาณไนโตรเจนทั้งหมด (TKN) ไม่แตกต่างกัน ส่วนใหญ่เป็นองค์ประกอบของโปรตีน และ NH3 ที่รวมกับ Mg ในรูปตะกอนโลหะไอออนในน้ำยาง ส่วน K เป็นองค์ประกอบของธาตุอาหารในดิน ซึ่งรากดูดซึมมาเลี้ยงลำต้น มีปริมาณมากเพียงพอจึงเหลืออยู่ในส่วนของน้ำยาง ธาตุโพแทสเซียมสามารถละลายน้ำออกไป ส่วนที่เหลือซึ่งปนอยู่ในกากขี้แป้งหลังการเซนตริฟิวจ์จึงมีปริมาณน้อย

Mg ที่พบในกากขี้แป้งส่วนใหญ่เป็นตะกอนของ (NH4)2HPO4 มีปริมาณสูง (5-15%) ส่วน Zn ส่วนใหญ่มาจากสารเคมีเก็บรักษาน้ำยางที่เติมลงไประหว่างการเก็บรักษาน้ำยาง ซึ่งแหล่งที่มาน้ำยางและกระบวนการผลิตน้ำยางข้นของแต่ละโรงงานจะแตกต่างกัน โดย Zn ในน้ำยางส่วนใหญ่เป็นสารประกอบ Zn ที่เติมลงไปในน้ำยาง เช่น ZnO นอกจากนี้ Zn ที่พบจะเป็นองค์ประกอบของเอนไซม์หลายชนิดในเซลล์พืช สำหรับไอออนของ Zn ที่มีอยู่ในน้ำยางทำให้อนุภาคยางจับตัวและแยกตัวลงสู่ก้นภาชนะ

สำหรับธาตุอาหารในกากอินทรีย์ผสม 3 ชนิด คือ รำข้าว มูลไก่ และขี้เลื่อย พบว่า ธาตุอาหาร TKN และ K ในรำข้าวมีปริมาณสูงประมาณ 3% โดยน้ำหนัก รองลงมาคือ มูลไก่ และขี้เลื่อยตามลำดับ ส่วน TP ในมูลไก่มีปริมาณสูงกว่ารำข้าวและขี้เลื่อยเล็กน้อย หากเปรียบเทียบปริมาณธาตุอาหารในกากขี้แป้งกับกากอินทรีย์ พบว่ากากขี้แป้งมีธาตุอาหาร TKN,  TP, Mg  และ Zn  ปริมาณสูงกว่ามูลไก่ ขี้เลื่อย และรำข้าวค่อนข้างมาก  ส่วนรำข้าวมี K ปริมาณมากกว่ากากขี้แป้งเล็กน้อย ดังนั้นการเติมมูลไก่ ขี้เลื่อย และรำข้าว ลงในกากขี้แป้งหมัก จึงเป็นการเพิ่มปริมาณธาตุอาหารที่จำเป็นลงไปในกากขี้แป้งช่วงที่แปรสภาพกากขี้แป้งโดยการหมัก

  1. EM

กากขี้แป้งนำมาแปรสภาพโดยเลือกอัตราส่วนการหมัก คือ กากขี้แป้ง : กากอินทรีย์ผสม :EM ขยายส่วน= 3:1:1, 3:2:1, 4:1:1, 4:2:1 และ 4:3:1 มีความชื้นอยู่ในช่วง 50-60% หากอัตราส่วนผสมมีความชื้นน้อยกว่า 50% จะส่งผลให้ความสามารถทำงานของจุลินทรีย์ลดลง หากมีความชื้นมากกว่า 60% จะมีผลให้ออกซิเจนเคลื่อนที่เข้ามาในระบบได้ยาก ทำให้กลายเป็นการหมักแบบไม่ใช้อากาศ (Das and Keener, 1997)

ก่อนทำการหมัก พบว่า ของแข็งทั้งหมด ความชื้น ของแข็งที่ระเหยได้ และของแข็งที่คงอยู่ มีค่าอยู่ในช่วง 42.8-49.8, 50.2-57.2, 47.8-52.1 และ 43.2-54.8 % โดยน้ำหนักแห้ง ตามลำดับ  หลังหมักกากขี้แป้งในระบบเปิดเป็นเวลา 24 วัน พบว่าปริมาณของแข็งทั้งหมด และของแข็งที่ระเหย มีค่าลดลง ช่วง 0.4-12.5 และ 19.1-43.8%  ส่วนความชื้นและของแข็งที่คงอยู่ มีค่าเพิ่มขึ้นในช่วง   0.3-12.5 และ 18.9-47.7% ตามลำดับ เนื่องจากจุลินทรีย์ย่อยสลายอินทรีย์คาร์บอนที่มีสายโซ่โมเลกุลใหญ่ให้กลายเป็นคาร์บอนที่ขนาดโมเลกุลเล็กลง ซึ่งจะสามารถระเหยได้ง่าย ทำให้ปริมาณของแข็งทั้งหมดลดลง และของแข็งที่ระเหยได้มีค่าเพิ่มมากขึ้น (Bernal et al, 2009) ส่วนในระบบปิด ของแข็งทั้งหมด ความชื้น ของแข็งที่ระเหยได้ และของแข็งที่คงอยู่ มีค่าเปลี่ยนแปลงน้อยมาก เนื่องจากในระหว่างการหมักเป็นเวลา 24 วัน กระบวนการย่อยสลายเกิดขึ้นน้อย

ก่อนหมักกากขี้แป้ง ธาตุ TKN,  TP  และ K มีปริมาณอยู่ในช่วง 3.26-3.36, 5.12-7.80 และ 0.27-0.47 % โดยน้ำหนักแห้งตามลำดับ ส่วนธาตุอาหารรอง Mg  และ Zn  มีปริมาณอยู่ในช่วง 3.60-3.95 และ 0.11-0.26%โดยน้ำหนัก

หลังจากหมักกากขี้แป้งในระบบเปิด เป็นเวลา 24 วัน พบว่า TKN,  TP  และ K มีค่าอยู่ในช่วง 2.1-2.3, 7.9-11.7 และ 0.3-0.5 % ตามลำดับ  แสดงว่า TKN มีปริมาณลดลง 28.7-32.3% เนื่องจากสารอินทรียที่มีไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบถูกย่อยสลายโดยจุลินทรีย์ ไนโตรเจนจะถูกเปลี่ยนไปอยู่ในรูปแอมโมเนียมไอออน (NH4+)  ส่วนธาตุ TP และ K มีค่าเพิ่มขึ้นอยู่ในช่วง       38.3-73.9  และ 5.8-30.4% เนื่องจากในระหว่างการหมัก อินทรียวัตถุจะถูกย่อยสลายด้วยจุลินทรีย์ ทำให้ธาตุอาหารต่างๆ ที่จับตัวกันแน่นหรือแตกตัวได้ยากถูกเปลี่ยนเป็นสารที่มีโมเลกุลเล็กลง นอกจากนี้สารอินทรีย์ประเภทคาร์บอนจะมีปริมาณลดลงด้วย โดยการลดลงของอินทรียวัตถุตรวจสอบได้จากน้ำหนักแห้งที่ลดลง และผลจากน้ำหนักแห้งที่ลดลงระหว่างการหมัก ทำให้ความเข้มข้นของธาตุต่างๆ มีค่าเพิ่มขึ้น  สำหรับธาตุอาหารรอง ได้แก่ Mg  และ Zn  พบว่ามีปริมาณเพิ่มขึ้นอยู่ในช่วง 4.9-9.6 และ 34.9-97.8 % ตามลำดับ ซึ่งมีความเข้มข้นค่อนข้างสูง

การใช้ประโยชน์กากขี้แป้ง

ดินที่มีธาตุอาหารน้อย มีค่า pH  6.84+0.07 ความหนาแน่น 1.12+0.01 กรัม/มล. ปริมาณของแข็งทั้งหมด ความชื้น ของแข็งที่ระเหยได้ และของแข็งที่คงอยู่ มี 48.3+1.6,  51.7+1.6, 56.4+0.6 และ 43.6+0.6 % โดยน้ำหนัก ปริมาณธาตุอาหารต่างๆ ในดินเปรียบเทียบกับกากขี้แป้งที่แปรสภาพแล้ว พบว่า กากขี้แป้งแปรสภาพแล้วมีธาตุอาหารหลัก N, P และ K ปริมาณสูงกว่าในดินประมาณ 25 เท่า 275 เท่า และ 10 เท่า ตามลำดับ ส่วนธาตุอาหารรอง Mg  และ Zn มีปริมาณสูงกว่าในดินประมาณ 200 เท่า  ดังนั้นจึงนำกากขี้แป้งที่แปรสภาพมาใช้ประโยชน์เป็นสารบำรุงดิน ด้วยการผสมดินก่อน จึงใช้ทดลองปลูกต้นทานตะวันต่อไป

นำกากขี้แป้งที่แปรสภาพแล้วผสมกับดินอัตราส่วน 1:2, 1:3 และ 1:4 โดยปริมาตร โดยเตรียมปริมาตรรวม 2 ลิตร นำมาปลูกต้นทานตะวันพันธุ์ Sun-smile โดยปลูกชุดการทดลองละ 10 ต้น

การเจริญเติบโตของต้นทานตะวัน เปรียบเทียบกับกลุ่มควบคุม ซึ่งปลูกโดยการใส่ปุ๋ยเคมีสูตร 15-15-15 ในอัตรา 0.06 กก. /พื้นที่ปลูก 2.4 ตารางเมตร หรือ 6 กรัม/ต้น โดยใส่รองพื้นก่อนปลูก และหลังปลูก 30 วัน ใส่ปุ๋ยยูเรีย (46-0-0) อัตรา 0.0375 กก. /พื้นที่ 2.4 ตร.เมตร หรือ 3.75 กรัม/ต้น การเจริญเติบโตของต้นทานตะวันที่ปลูก พบว่ากากขี้แป้งแปรสภาพ สูตร 1:3:1 สัดส่วนที่ดีที่สุดคือ 1:3 ดังแสดงในรูปที่ 1

zc1

รูปที่ 1  ต้นทานตะวันปลูกในดินผสมกากขี้แป้ง

เมื่อตรวจวัดความสูงของต้น ขนาดลำต้น (หรือเส้นรอบวง) และนับจำนวนใบของต้นทานตะวันหลัง ปลูก 60 วัน พบว่า ต้นทานตะวัน ปลูกในดินผสมกากขี้แป้งแปรสภาพ (กากขี้แป้ง: กากอินทรีย์: EM ขยายส่วน เท่ากับ 4:3:1) สัดส่วน 1 : 3   มีการเจริญเติบโตดีที่สุด ค่าเฉลี่ยของความสูง ขนาดลำต้น และจำนวนใบ เท่ากับ 52.8+5.3, 0.8+0.2 ซม. และ 18+1 ใบ ตามลำดับ เทียบเท่าต้นทานตะวันที่ปลูกโดยใส่ปุ๋ยเคมี มีความสูง ขนาดลำต้น และจำนวนใบ เท่ากับ 54.5+2.2,  0.8+0.1 ซม. และ  19+1 ใบ ตามลำดับ

สรุปผลการวิจัย

กากขี้แป้งน้ำยางข้นแปรสภาพ โดยการหมักสัดส่วนของกากขี้แป้ง : กากอินทรีย์ผสม : EM ขยายส่วน เท่ากับ 4:3:1 ส่วนโดยปริมาตรในระบบเปิด เป็นเวลา 24 วัน สามารถนำมาใช้ประโยชน์เป็นสารบำรุงดินปลูกต้นทานตะวันได้ผลผลิตดีได้ผลดีที่สุด สัดส่วนผสมสารบำรุงดินต่อดินที่เหมาะสมเท่ากับ 1:3 ส่วนโดยปริมาตร สามารถนำของเสียจากอุตสาหกรรมน้ำยางข้นมาใช้ประโยชน์ได้

เอกสารอ้างอิง

บริษัทอี เอ็ม คิวเซ จำกัด. (2546). สืบค้นจาก :http:/www.emkyusei.com. [2 สิงหาคม 2554].

AOAC. (1990). Official Methods of Analysis, 15thed., Association of Official Analytical Chemists, Washington, DC.

Bernal, M.P., Alburquerque, J.A. and Moral, R. (2009). Composting of animal manures and chemical criteria for compost maturity assessment. A review.Bioresource Technology. 100 : 5444-5453.

Das, K. and Keener, H.M. (1997). Moisture effect on compaction and permeability in composts. EnvironmentalEngineering 123 : 275–281.

กิตติกรรมประกาศ

ขอขอบคุณสำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย (สกว.) โครงการวิจัยแห่งชาติ: ยางพารา ฝ่ายอุตสาหกรรม (ฝ่าย 5) โครงการวิจัยขนาดกลางเรื่องยางพารา(Medium Projects on Rubber ; MPR50) ที่ให้ทุนสนับสนุนการวิจัย


1M.Sc.(Polymer Science and Technology) ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ภาควิชาเทคโนโลยียางและพอลิเมอร์ 2Ph.D.(Environmental Science) ผู้ช่วยศาสตราจารย์  3Ph.D.(Biological Sciences) ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ภาควิชาวิทยาศาสตร์ คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์  วิทยาเขตปัตตานี 4นักวิจัย

Email : ksaovane@bunga.pn.psu.ac.th

Chontisa Sukkas Nature Activist

In vitae arcu enim. Ut ac orci quis orci vestibulum adipiscingamet, consectetur adipiscing elit....In vitae arcu enim. Ut ac orci quis orci vestibulum adipiscingamet, consectetur adipiscing elit....In vitae arcu enim. Ut ac orci quis orci vestibulum