ด้วยเทคโนโลยีใหม่ กระบวนการธรรมชาติตามปกติที่ต้องใช้เวลามากกว่า 3,000 ปี กลับเหลือเพียงไม่กี่สัปดาห์เพื่อแก้ปัญหาความเสื่อมโทรมของดินและการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศ ที่เป็นหนึ่งในปัญหาใหญ่ที่สุดของโลก
ขยะอินทรีย์ เป็นหนึ่งในขยะที่ถูกมองข้ามมากที่สุด ไม่เหมือนกับขยะพลาสติกที่มีการเรียกร้องด้านการจัดการมากมาย ส่วนหนึ่งอาจเป็นเพราะมุมมองที่ว่า ขยะอินทรีย์หรือกล่าวง่าย ๆ ก็คือเศษอาหารที่มาจากจานของเรานั้น ‘ย่อยสลายเองได้’
ทว่าในระหว่างกระบวนการเหล่านั้น ขยะอินทรีย์ กลับมีส่วนทำให้เกิดก๊าซเรือนกระจกทั่วโลกประมาณราวร้อยละ 8 ถึง 10 ซึ่งมากกว่าก๊าซเรือนกระจกจากเครื่องบินถึงเกือบ 5 เท่า ขณะเดียวกันการทิ้งเศษอาหารลงไปในหลุมฝังกลบก็ทำให้เกิดก๊าซมีเทนมหาศาลซึ่งรุนแรงกว่าคาร์บอนไดออกไซด์ถึง 28 เท่า
ปัญหาเหล่านี้ทำให้ผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศรุนแรงขึ้นกว่าเดิม ขณะเดียวกัน กิจกรรมของมนุษย์ก็ทำให้ดินหรือพื้นที่กว้างใหญ่กลายเป็นแหล่งปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยเช่นกัน ไม่ว่าจะเป็นการตัดไม้ทำลายป่า พื้นที่แห้งแล้ง หรือการเกษตรเชิงอุตสาหกรรรมแบบเข้มข้น
ทั้งหมดนี้ล้วนส่งผลให้ความสามารถในการกักเก็บก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในดินลดลง และปล่อยก๊าซเรือนกระจกมากขึ้นเนื่องจากจุลินทรีย์ในดินถูกทำลาย ดังนั้น ‘Humify’ บริษัทสตาร์ทอัพจากเยอรมนีจึงนำทั้งสองปัญหามาแก้ไข้ร่วมกัน นั่นคือเทคโนโลยีที่สามารถฟื้นฟูดินเป็นแหล่งดูดซับคาร์บอนได้
“หากปล่อยไว้ตามธรรมชาติ พื้นที่เหล่านี้จะใช้เวลานานถึง 3,000 ปีในการฟื้นฟูสภาพตามธรรมชาติ ระยะเวลานี้สามารถเร่งให้เร็วขึ้นได้อย่างมากด้วยกระบวนการ ไฮโดรเทอร์มอล” ฮาราลด์ พิงเกอร์ (Harald Pinger) ผู้ร่วมก่อตั้งและประธานเจ้าหน้าที่ฝ่ายการเงินของ Humify กล่าว
“กล่าวคือ เมื่อเพิ่มปริมาณจุลินทรีย์บางชนิด ซูเปอร์ฮิวมัสจะถูกผลิตขึ้นภายในเวลาเพียงไม่กี่สัปดาห์ และทำให้ดินกลับมาอุดมสมบูรณ์อีกครั้ง” เขาเสริม ด้วยความร้อนและแรงดันสูง สารบำรุงดินนี้ก็ถูกผลิตขึ้นมาราวกับเวทมนตร์
อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีนี้ไม่ใช่เรื่องใหม่ อันที่จริงแล้ว นักเคมีชาวเยอรมัน ฟรีดริช เบอร์กิอุส (Friedrich Bergius) ได้ศึกษาเกี่ยวกับกระบวนการแรงดันสูงอยู่แล้วตั้งแต่ปี 1913 ซึ่งทำให้เขาได้รับรางวัลโนเบลในปี 1931 จากกระบวนการที่ชื่อว่า ‘เบอร์กิอุส-เพียร์’ ที่สามารถผลิตเชื้อเพลิงสังเคราะห์ได้โดยไม่ต้องเพิ่งน้ำมันดิบ
แต่ใครจะไปคิด 90 ปีต่อมา มาร์คุส อันโตนิเอตติ (Markus Antonietti) ผู้อำนวยการสถาบันคอลลอยด์และอินเทอร์เฟซมักซ์พลังค์ (MPIKG) ในเมืองพอทสดัม-โกลม์ ได้พบบางอย่างที่พิเศษกว่าในระหว่างการทดลองในห้องปฏิบัติการที่เขาเรียกอย่างน่าเอ็นดูว่า ‘ห้องครัว’
เขาพบว่ามีการเปลี่ยนแปลงกระบวนการทางเคมีในกระบวนการไฮโดรเทอร์มอล มันทำให้เกิดพอลิเมอร์ด้วยเวลาสั้น ๆ ซึ่งคล้ายกับพอลิเมอร์ธรรมชาติ โมเลกุลที่ซับซ้อนสูงและมีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบอยู่
“อย่างไรก็ตาม สิ่งที่น่าประหลาดใจยิ่งกว่าก็คือ แบคทีเรียในดินทำปฏิกิริยากับพอลิเมอร์สังเคราะห์” อันโตนิเอตติ เล่า เขาเชื่อว่าสิ่งนี้จะช่วยต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศได้มหาศาล
“สารฮิวมิก (ที่พวกเขาพัฒนา) 1 ตันต่อเฮกตาร์ (0.01 ตร.กม.) จะกักเก็บคาร์บอนในดินได้มากถึง 50 ตันในปีแรก เนื่องจากผลิตภัณฑ์ของเราจะช่วยกระตุ้นจุลินทรีย์ในดิน” เขาเสริม “ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ภาคเกษตรกรรมจะต้องเลี้ยงดูประชากรกว่าหมื่นล้านคน”
“ซึ่งคุณภาพดินจะแย่ลงเรื่อย ๆ การปรับปรุงดินอย่างรวดเร็วและยั่งยืนจึงเกิดขึ้นในเวลาที่เหมาะสม เพราะฮิวมัสช่วยเพิ่มผลผลิตพืชผลในการทดลองภาคสนามของจีนได้มากถึง 20 เปอร์เซ็น และเรายังต้องเอาชนะวิกฤตสภาพอากาศอยู่”
สารประกอบที่อุดมไปด้วยสารอาหารเหล่านี้เกิดจากขยะอินทรีย์ ที่ผ่านกระบวนการอุณหภูมิสูงที่ 200 องศาเซลเซียส พร้อมกับแรงดันและน้ำเพียงเล็กน้อย ขยะเหล่านั้นก็เปลี่ยนเป็นสารฮิวมิกเทียม ซึ่งจะช่วยรักษาความชื้นและแร่ธาตุเอาไว้ ก่อให้เกิดระบบนิเวศที่อุดมสมบูรณ์ พร้อมกับดึงดูดจุลินทรีย์ที่จะช่วยดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ไว้
แม้ผลลัพธ์จะยอดเยี่ยม แต่ทีมวิจัยก็ต้องเผชิญกับความท้าทายหลายประการในการผลิตระดับอุตสาหกรรม ไม่ว่าจะเป็นหม้ออัดแรงดัน หรืออุณหภูมิสูง โดยรวมแล้ว อันโตนิเอตติ มองว่าพื้นที่เพาะปลูกทั่วโลก อาจต้องการสารฮิวมัสมากถึง 2 พันล้านตัน
“ขณะนี้เรากำลังพัฒนาวิธีการอันชาญฉลาดเพื่อลดการใช้พลังงานในการให้ความร้อนและลดอุณหภูมิชีวมวล” สวิตลานา ฟิโลเนนโก (Svitlana Filonenko) นักเคมีและประธานเจ้าหน้าที่ฝ่ายเทคโนโลยี (CTO) ของ Humify กล่าว
อุปกรณ์ขนาดใหญ่ยังไม่จำหน่ายในท้องตลาด ดังนั้นทีมวิจัยจึงต้องพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ทั้งหมด โดยในปัจจุบันกำลังวางแผนสร้างโรงงานนำร่องขั้นต้นที่สามารถผลิตได้ราว 3,000 ตันต่อปี
สืบค้นและเรียบเรียง
วิทิต บรมพิชัยชาติกุล
ที่มา
https://interestingengineering.com