การเผาถ่านบ้านนักวิทย์

เรื่อง การเผาถ่านแบบไร้ควัน

การเผาถ่านแบบไร้ควัน เตาเผาถ่านแบบประหยัดพลังงาน ขนาด 200 ลิตร ชนิดปล่องขนานข้างเตา เป็นเตาที่ถูกประดิษฐ์ขึ้นจากวัสดุที่หาง่ายในท้องถิ่น (ถังน้ำมันขนาด 200 ลิตร) โดยได้ปรับปรุงพัฒนาจนมีประสิทธิภาพการเผาไหม้ที่ดียิ่งขึ้นทำให้ถ่านที่ผลิตได้มีคุณภาพดี ประหยัดเวลาและที่สำคัญสร้างประกอบง่าย ราคาถูกเหมาะสำหรับครัวเรือนชนบท ที่มีการใช้ถ่านเป็นพลังงาน ในการหุงต้มประกอบอาหาร เตาเผาถ่านถัง 200 ลิตร เป็นที่นิยมในหมูบ้าน เนื่องจากวัสดุที่ใช้สร้างเตาหาง่าย ไม้ที่นำมาเผาเป็นไม้เล็กไม้น้อยได้หมด และยังเก็บน้ำส้มควันไม้ได้ (ของเหลวที่ได้จากการกลั่นตัวจากควัน ในช่วงเวลาที่เหมาะสม)

ประเภทของเตาเผาถ่านแบบไร้ควันด้วยถังขนาด 200 ลิตรนั้น แยกประเภทออกเป็น 2 ชนิด คือ เตาเผาถ่านแบบตั้งหรือแบบปล่อยขนานข้างเตา และแบบนอน สามารถเผาถ่านได้มีประสิทธิภาพสูงกว่าเตาเผาถ่านแบบดั้งเดิม ประมาณ1.2 – 1.5 เท่า เตาเผาถ่าน 200 ลิตร ใช้หลักความร้อนเป็นตัวไล่ความชื้น ดังนั้นถ่านที่ได้ออกมาจะมีคุณภาพ สารก่อมะเร็งต่ำ ขี้เถ้าน้อย และผลพลอยได้ที่ได้จากการเผาถ่านอีกอย่าง คือ “น้ำส้มควันไม้หรือ Wood Vinegar”

คุณสมบัติของถ่านไม้

ถ่านไม้ คือ ผลผลิตที่ได้หลังจากไม้ที่ถูกสลายตัวด้วยความร้อน และมีคุณสมบัติแตกต่างกันไปตามลักษณะเฉพาะตัวของไม้แต่ละชนิด และกระบวนการผลิตถ่าน ถ่านไม้ที่ดีควรมีคุณสมบัติ ดังนี้

คาร์บอนเสถียร ไม่น้อยกว่า 75 %

มีสารระเหยได้ ไม่เกิน 25 %

มีขี้เถ้า ไม่เกิน 4 %

มีถ่านป่น ไม่เกิน 10 %

มีความชื้น ไม่เกิน 10 %

มีความร้อน ไม่น้อยกว่า 7,000 กิโลแคลอรี่/กิโลกรัม

มีค่าความแข็ง ไม่น้อยกว่าระดับ 5

ต้องมีความพรุนสูง มีพื้นผิวไม่น้อยกว่า 200 ตารางเมตร/กรัม

มีความต้านทานไฟฟ้าต่ำ

มีค่าความเป็นด่างสูง pH ประมาณ 8-9

ชนิดของถ่านสามารถแบ่งประเภทของถ่านชนิดต่างๆ ออกเป็น 2 ประเภท

1. ถ่านสีดำ (ถ่านที่เผาโดยทั่วไป) โดยทั่วไปแล้วถ่านสีดำจะนุ่มและมีเปลือกไม้ติดอยู่ ถ่านสีดำติดไฟง่าย และมีพลังความร้อนในการเผาผลาญพอที่จะหลอมละลายโลหะแลเหล็กได้ ถ่านเกือบทั้งหมดที่มีการผลิตทั่วโลกจะมีความคล้ายคลึงกันกับถ่านนี้ เผาที่อุณหภูมิระหว่าง 500 ถึง 700 องศาเซลเซียส

2. ถ่านสีขาว (ถ่านที่เผาโดยกรรมวิธีพิเศษ) หรือเรียกอีกชื่อหนึ่งว่า ถ่านแข็ง จะแข็งและไม่มีเปลือกไม้ติดอยู่ถ้าถ่านสีขาวจะให้พลังความร้อนสูง เป็นถ่านที่ได้จากกระบวนการผลิตที่เมื่อถึงขั้นตอนสุดท้ายในการผลิตถ่านจะเปิดปากเตาเพื่อให้อากาศเข้าเตาจำนวนมาก และจะเกิดการเผาไหม้อย่างรุนแรงทำให้อุณหภูมิภายในเตาสูงถึง 1,000องศาเซลเซียสหรือมากกว่านั้น

ประโยชน์ของการใช้ถ่านไม้

การใช้งาน และประโยชน์จากถ่านไม้มีหลายลักษณะขึ้นอยู่กับคุณภาพของถ่านแต่ละชนิด อาทิเช่น ถ่านกัมมันต์ นำไปใช้ประโยชน์ได้หลายทาง ถ่านไม้สนสีดำ ใช้สำหรับฟอกสีผ้า ถ่านจากกะลามะพร้าว ใช้สำหรับดูดกลิ่น เป็นต้น ถ้าจะแบ่งการใช้ประโยชน์ตามประเภท สามารถแบ่งได้ดังนี้

1. การใช้ประโยชน์ถ่านขาว ซึ่งผลิตในเฉพาะ 3 ประเทศเท่านั้น คือ ประเทศจีน ประเทศญี่ปุ่น และประเทศเกาหลีใต้ ส่วนใหญ่จะใช้ ประโยชน์เน้นหนักไปทางด้านเพื่อสุขภาพ การปรุงแต่งรสชาติ ของอาหารและเครื่องดื่ม และแร่ธาตุอาหารเสริม ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของคนระดับสูงในเอเชียตะวันออกไกลเท่านั้น เช่น นำถ่านขาวใส่ลงในกาต้มน้ำร้อนประมาณ 100 กรัมต่อน้ำ 1 ลิตร ถ่านจะดูดซับกลิ่นและสารอินทรีย์ต่างๆ ในถ่านจะละลายออกมาเพิ่มคุณภาพและรสชาติของน้ำ สามารถนำมาชงชา กาแฟ ปรุงอาหาร และผสมเหล้าวิสกี้ จะได้รสชาติที่นุ่นละมุน และต้องเปลี่ยนถ่านใหม่ทุก 10 วัน ใช้ในการประกอบ อาหารปิ้งย่าง ทำให้อาหารมีรสชาติดี เนื่องจากเมื่อถ่านไม้ลุกไหม้จะเกิดฟิล์มบางๆ ของขี้เถ้าที่ผิวถ่านไม้ ถ่านไม้จะให้ความร้อนโดยการแผ่รังสีที่ไม่มีเปลวไฟ รังสี ความร้อนนี้มีความยาวคลื่นสั่นมาก จึงทำให้ผิวด้านนอกของอาหารหรือเนื้อสัตว์แห้งและแข็งตัวอย่างรวดเร็วกว่าความร้อนจากแหล่งอื่น ดังนั้น รสชาติของอาหารหรือเนื้อสัตว์จะถูกเก็บไว้โดยไม่สูญเสีย ใช้ทำน้ำแร่สำหรับอาบโดยใช้ถ่านขาวใส่ถุงผ้าแล้วเปิดน้ำร้อนไหลผ่านถุงถ่าน จะได้น้ำที่มีคุณภาพใกล้เคียงน้ำจากบ่อน้ำพุร้อน นอกจากนี้ยังใช้ผงถ่านขาวสำหรับขัดถูโลหะที่มีค่า ผงถ่านขาว จะไม่ทำให้เกิดรอยขูดขีดที่ผิวโลหะมีค่าเหล่านั้น

2. การใช้ประโยชน์จากถ่านดำ แบ่งออกได้ 2 ลักษณะตามกรรมวิธีการผลิต คือ

ก. ถ่านดำที่ผลิตด้วยอุณหภูมิต่ำและใช้เวลาสั้น เหมาะที่จะใช้เป็นเชื้อเพลิง เนื่องจากมีราคาถูกเพราะมีผลผลิตสูง ไม้ที่ใช้ผลิตถ่านประเภทนี้ควรเป็นไม้ใยสั้น เพื่อให้มีการเผาไม้ได้นานขึ้น คุณสมบัติที่ดีของถ่านไม้ในการนำมาเป็นเชื้อเพลิงอาจสรุปได้ดังนี้

- มีปริมาณกำมะถันต่ำ

- มีขี้เถ้าน้อย

- มีสิ่งเจือปนที่เป็นอินทรีย์วัตถุต่ำ

- มีรูพรุนและพื้นที่ผิวมากและสม่ำเสมอ

- มีคุณสมบัติเป็นตัวลดที่ดีและมีควันน้อย

ข. ถ่านดำที่ผลิตด้วยอุณหภูมิสูงและใช้เวลานาน เป็นถ่านไม้ที่นำไปใช้ประโยชน์ได้หลากหลายที่สุด

เนื่องจากมีคาร์บอนเสถียรสูง และมีสารระเหยง่ายต่ำ ซึ่งเป็นตัวชี้วัดระดับความบริสุทธิ์ของถ่านไม้ มีวิธีตรวจสอบง่ายๆ ที่จะดูลักษณะ ถ่านประเภทนี้คือ เมื่อเคาะถ่านจะมีเสียงดังกังวานคล้ายเสียงเคาะกระเบื้องดินเผาเมื่อหักดูจะเห็นสีดำมันวาว และเมื่อใช้นิ้วถูกรอยหักของถ่าน จะไม่มีสีดำติดนิ้วเลย ส่วนที่ผิวถ่านจะมีสีดำบ้างเล็กน้อย เนื่องจากคุณสมบัติของเปลือกไม้ เมื่อจุดติดไฟ แล้วถ่านต้องไม่แตก และมีควันน้อยมาก

หลักการของการเผาถ่านไร้ควัน

เตาเผาถ่าน 200 ลิตร มีประสิทธิภาพสูงกว่าเตาแบบดั้งเดิม เตาประเภทนี้อาศัยความร้อนไล่ความชื้นในเนื้อไม้ที่อยู่ในเตา ทำให้ไม้กลายเป็นถ่าน เรียกว่า กระบวนการคาร์บอนไนเซชั่น(Carbonization) โครงสร้างเป็นระบบบิด สามารถควบคุมอากาศได้ จึงไม่มีการลุกติดไฟของเนื้อไม้ดังนั้นถ่านที่ได้จึงมีคุณภาพสูง เกิดขี้เถ้าน้อย และผลพลอยได้จากกระบวนการเผาถ่านอีกอย่างหนึ่งคือน้ำส้มควันไม้ (Wood Vinegar)

ส่วนประกอบของเตาเผาถ่าน 200 ลิตร ประกอบด้วยส่วนประกอบต่างๆคือ

1. ตัวเตา ผลิตจากถังขนาด 200 ลิตร

2. ฝาเตา และท่อเร่งไฟ

3. ท่อควัน3 ท่อ

4. ส่วนควบแน่นน้ำส้มควันไม้

5. ตระแกรงรองไม้ด้านใน

6. ช่องเชื้อเพลิง

7. รูเก็บน้ำส้มควันไม้

ลักษณะเด่น

ด้านวัตถุดิบและอุปกรณ์

1. ไม้ที่นำมาใช้ทำเป็นเชื้อเพลิงหาง่าย สามารถใช้เศษไม้ชนิดต่างกันได้ และใช้เชื้อเพลิงน้อยประมาณ 4 กิโลกรัมต่อการเผา 1 ครั้ง

2. สามารถใช้ไม้ขนาดเล็กมาเผาเป็นถ่านได้ ลดปัญหาด้านการตัดไม้ทำลายป่า

3. อุปกรณ์ที่ใช้งานการสร้างสามารถหาชื้อได้ง่าย

4. ตัวเตาดูแลรักษาง่าย อายุการใช้งานนาน ประมาณ 1-2 ปี หรือ ประมาณ 100-150 ครั้งของการเผา แต่หากมีการสร้างโรงเรือนเพื่อป้องกันน้ำ จะสามารถยืดอายุการใช้งานได้

ด้านกรรมวิธีการผลิต

1. ใช้เวลาทำการเผาสั้นประมาณ 16 ชั่วโมง หรือน้อยกว่านั้นหากไม่ต้องการเก็บน้ำส้มควันไม้

2. สามารถควบคุมอากาศได้ตลอดเวลาของการเผา

3. เกิดขี้เถ้าน้อย ประมาณ 0.1 กิโลกรัม ต่อ ครั้ง (กรณีการเผาถ่านสมบูรณ์)

4. ใช้แรงงานน้อย สามารถดำเนินการได้โดยใช้แรงงาน 1 คน

ด้านผลผลิต

1. ได้ถ่านคุณภาพสูง ดีต่อสุขภาพ เพราะมีกระบวนการทำถ่านให้บริสุทธิ์ กำจัดน้ำมันดิบ(ทาร์) ออกจากเนื้อไม้

2. ได้ปริมาณผลผลิตถ่านดี ประมาณ 20-23% โดยน้ำหนัก ของปริมาณไม้ที่นำมาเผา

3. ได้น้ำส้มควันไม้ ประมาณ 0.5 - 1.0 ลิตรต่อครั้ง ขึ้นกับความชื้น และชนิดของไม้ที่นำมาเผา

ด้านการลงทุน

1. ลงทุนน้อย เหมาะกับการใช้งานในครัวเรือน โดยมีต้นทุนด้านอุปกรณ์ในการผลิตประมาณ1,500 – 2,000 บาท

ขั้นตอนการเผาถ่านโดยใช้เตาเผาถ่าน 200 ลิตร

1. การเตรียมไม้ใส่เตา

1.1 จัดวางเตาให้ได้ระดับ ห้ามเอียง เนื่องจากหากเตาเอียงจะทำให้เก็บน้ำส้มควันไม้ได้ยาก

1.2 ควรแยกไม้ระหว่างไม้แห้งและไม้ดิบ ถ้าให้ดีควรตัดไม้ทิ้งไว้ประมาณ 1-2 สัปดาห์

1.3 ขนาดไม้ ควรแยกให้มีขนาดใกล้เคียงกัน ถ้าเป็นไม้ใหญ่ให้ใส่ด้านหน้าเตา ไม้เล็กใส่ด้านหลังเตาและให้ปลายไม้ชี้ลงเนื่องจากด้านบนความร้อนจะสูงกว่า

1.4 ชนิดของไม้ ควรแยกระหว่างไม้เนื้ออ่อนและไม้เนื้อแข็ง เช่น ไม้ลำไยอาจรวมกับไม้มะขามไม้ไผ่แยกเผาอีกครั้ง

1.5 ไม้ที่ใส่ในถังควรมีขนาดใกล้เคียงกับความสูงของเตาหรือยาวประมาณ 60 ซม. และควรมีขนาดใกล้เคียงกัน

2. การเผาถ่านจุดเตา

2.1 เมื่อเรียงไม้เข้าเตาเรียบร้อย ให้ทำการปิดฝาเตาให้สนิท โดยให้ท่อเร่งไฟอยู่ตรงข้ามกับช่องเชื้อเพลิงตรงกับท่อควัน

2.2 เริ่มทำการจุดไฟเตา บริเวณหน้าเตาที่ช่องเชื้อเพลิง โดยจุดที่จุดไฟอยู่บริเวณปากของช่องเชื้อเพลิงเติมฟืนเรื่อยๆ ช่วงนี้จะใช้เวลาประมาณ 2-4 ชั่วโมง ขึ้นกับความชื้นของไม้ที่นำมาเผาเตาติด

2.3 สังเกตควันที่ปล่องควันและท่อเร่งไฟ ขณะทำการไล่ความชื้น ควันที่ออกมาจะมีสีขาว ควันจะมีกลิ่นเหม็น ซึ่งเป็นกลิ่นกรดประเภท เมธานอล ที่อยู่ในเนื้อ อุณหภูมิบริเวณปากปล่องควันประมาณ55-60 องศาเซลเซียส และอุณหภูมิภายในเตาประมาณ 150 องศาเซลเซียส ถ้าความชื้นถูกไล่หมด และไม้ในเตาเริ่มติดไฟ (ประมาณ 2-4 ชั่วโมง หลังจากจุดเตา) จะเห็นควันที่ปล่องควัน ลักษณะเป็นควันขาวขุ่นปนเทา พุ่งออกมาจำนวนมาก เรียกว่าควันบ้าการปิดเตาและการทำถ่านให้บริสุทธิ์

2.4 หลังจากควันเริ่มใส มีเฉพาะไอร้อนออกจากปล่องควัน (ปล่องสุดท้าย) ให้เปิดปล่องเร่งไฟและเปิดปล่องควันทั้งหมด พร้อมกับเปิดหน้าเตาประมาณ 50% เพื่อให้อากาศเข้าไปทำปฏิกิริยากับถ่านซึ่งจะทำให้ถ่านบริสุทธิ์ขึ้น ลดสารก่อมะเร็ง โดยขั้นตอนนี้จะใช้เวลาประมาณ 30 นาที5 เมื่อครบ 30 นาที ให้ปิดปล่องทุกปล่อง (ปล่องเร่งไฟ และปล่องควัน) โดยปล่องเร่งไฟใช้ผ้าหอดินชุบน้ำ วางปิดไว้ ส่วนท่อควันใช้กระป๋องครอบ ปิดหน้าเตาพร้อมใช้ดินเหนียวยาหน้าเตาป้องกันอากาศเข้า และปิดท่อเก็บน้ำส้มควันไม้ (หากมีรอยรั่ว ณ จุดอื่นต้องปิดรอยรั่วทั้งหมด)6 ทิ้งให้เตาเผาถ่านเย็นตัวลง ประมาณ 3-4 ชั่วโมง หรือทิ้งไว้ค้างคืน ตอนเช้าสามารถเปิดเตา

เก็บถ่านและเผาต่อในครั้งต่อไปได้