แบบจำลองเศรษฐกิจหมุนเวียนของโรงกลั่นชีวภาพอ้อยสู่ความเป็นกลางทางคาร์บอนและความยั่งยืนด้านสิ่งแวดล้อม

อ้อยไม่ได้ให้ประโยชน์เพียงน้ำตาลและเอทานอลเท่านั้น แต่ยังมีวัสดุเหลือจากกระบวนการผลิตจำนวนมาก เช่น ชานอ้อย ใบอ้อย และยอดอ้อย ซึ่งหากไม่ได้รับการจัดการอย่างเหมาะสม อาจกลายเป็นของเสียหรือถูกเผาในพื้นที่เกษตร ส่งผลให้เกิดมลพิษทางอากาศและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

อุตสาหกรรมอ้อยและน้ำตาลเป็นหนึ่งในภาคการผลิตที่ก่อให้เกิดวัสดุเหลือทิ้งจากการเกษตรในปริมาณมาก เช่น ชานอ้อย (Bagasse) และ ใบและยอดอ้อย (Cane trash) วัสดุเหล่านี้สามารถนำมาใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตพลังงาน สารเคมีชีวภาพ และวัสดุชีวภาพ ซึ่งเป็นแนวทางสำคัญของ เศรษฐกิจหมุนเวียน (Circular Economy) ที่มุ่งใช้ทรัพยากรให้เกิดประโยชน์สูงสุดและลดการสูญเสียของเสียออกจากระบบ

อย่างไรก็ตาม การนำของเหลือจากอ้อยมาแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์ชีวภาพไม่ได้หมายความว่าจะมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมต่ำเสมอไป เนื่องจากกระบวนการผลิตแต่ละรูปแบบใช้พลังงาน ทรัพยากร และน้ำแตกต่างกัน รวมถึงอาจก่อให้เกิดผลกระทบต่อสุขภาพมนุษย์ ระบบนิเวศ และทรัพยากรธรรมชาติในระดับที่แตกต่างกัน

บทความงานวิจัยเรื่อง “Circular economy models of sugarcane biorefinery towards carbon neutrality and environmental sustainability” ของ ดร. ธภัทร ศิลาเลิศรักษา และ Prof.Dr. SHABBIR H. GHEEWALA กลุ่มสาขาการวิจัยเชิงกลยุทธ์ : พลังงานและสิ่งแวดล้อมที่ยั่งยืน ภาควิชาวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม บัณฑิตวิทยาลัยร่วมด้านพลังงานและสิ่งแวดล้อม มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี งานวิจัยนี้จึงศึกษาว่า รูปแบบของโรงกลั่นชีวภาพอ้อย (Sugarcane Biorefinery) แบบใดสามารถสร้างความหมุนเวียนของทรัพยากรได้ดี ขณะเดียวกันก็ลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและต้นทุนความเสียหายทางสิ่งแวดล้อมได้อย่างเหมาะสม ซึ่งเป็นข้อมูลสำคัญสำหรับการพัฒนาอุตสาหกรรมอ้อยไปสู่ความเป็นกลางทางคาร์บอน (Carbon Neutrality) และความยั่งยืนในระยะยาว

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อเปรียบเทียบและประเมินผลของ รูปแบบโรงกลั่นชีวภาพอ้อย (Sugarcane Biorefinery Scenarios) ที่แตกต่างกัน โดยพิจารณา 3 ประเด็นสำคัญ ได้แก่

1.     ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมตลอดวัฏจักรชีวิตของกระบวนการผลิต

2.     ต้นทุนความเสียหายต่อสิ่งแวดล้อม (Environmental Damage Costs)

3.     ระดับความเป็นเศรษฐกิจหมุนเวียน (Circularity)

นอกจากนี้ ยังมุ่งค้นหาว่า ผลิตภัณฑ์ชีวภาพชนิดใดมีความเหมาะสมที่สุดในด้านสิ่งแวดล้อม การใช้ทรัพยากร และความหมุนเวียนของระบบ  

รูปที่ 1 : The base case for the sugarcane biorefinery system in from Silalertruksa modified case.

5 รูปแบบโรงกลั่นชีวภาพที่นำมาเปรียบเทียบ

       งานวิจัยเปรียบเทียบโรงกลั่นชีวภาพอ้อยทั้งหมด 5 รูปแบบ เพื่อค้นหาว่าทางเลือกใดมีความสมดุลระหว่างการสร้างมูลค่าและการรักษาสิ่งแวดล้อม

1. กรณีฐาน: ผลิตน้ำตาลและเอทานอล : เป็นรูปแบบการผลิตพื้นฐานที่มีการ เผาใบและยอดอ้อยก่อนการเก็บเกี่ยว และนำอ้อยเข้าสู่กระบวนการผลิตน้ำตาลและเอทานอล รูปแบบนี้สะท้อนแนวทางการผลิตแบบดั้งเดิม ซึ่งยังมีประเด็นด้านการเผาในภาคเกษตรและการใช้ทรัพยากรที่ต้องได้รับการปรับปรุง

2. กรณีฐานที่ปรับปรุงประสิทธิภาพพลังงาน : รูปแบบนี้ยังคงผลิตน้ำตาลและเอทานอล แต่มีการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ในกระบวนการผลิต ผลการศึกษาพบว่า การปรับปรุงประสิทธิภาพเพียงอย่างเดียวก็สามารถช่วยให้ผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมดีขึ้นเมื่อเทียบกับกรณีฐานเดิม

3. ผลิตพลังงานชีวภาพ :นำ ชานอ้อย (Bagasse) มาใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตผลิตภัณฑ์ เช่น ไบโอบิวทานอล (Biobutanol), ไบโอชาร์ (Biochar) แนวทางนี้ช่วยเพิ่มประโยชน์จากวัสดุเหลือของอุตสาหกรรมอ้อย และสามารถนำไปเชื่อมโยงกับระบบพลังงานชีวภาพได้

4. ผลิตสารเคมีชีวภาพ : นำทรัพยากรจากอ้อยมาใช้ผลิตสารเคมีที่มีมูลค่าเพิ่ม เช่น กรดแลกติก (Lactic Acid), กรดอะซิติก (Acetic Acid) ผลิตภัณฑ์กลุ่มนี้น่าสนใจเพราะสามารถนำไปใช้เป็นวัตถุดิบในอุตสาหกรรมอาหาร เคมี และการผลิตวัสดุชีวภาพ

5. ผลิตวัสดุชีวภาพ : นำ ใบและยอดอ้อย มาใช้ผลิตวัสดุที่มีมูลค่าเพิ่ม เช่น เส้นใยนาโนเซลลูโลส (Cellulose Nanofibers), วัสดุปรับปรุงดิน (Soil Conditioner) โดยกรณีผลิตภัณฑ์ชีวภาพทั้งหมด นักวิจัยกำหนดให้ใช้แนวทาง การเก็บเกี่ยวอ้อยสดโดยไม่เผา (Green Cane Harvesting) เพื่อลดผลกระทบจากการเผาในพื้นที่เกษตร                      

งานวิจัยนี้สะท้อนให้เห็นว่า การเปลี่ยนของเหลือจากอุตสาหกรรมอ้อยให้กลายเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าเพิ่ม เป็นแนวทางสำคัญในการขับเคลื่อนเศรษฐกิจหมุนเวียนและความยั่งยืน แต่การพิจารณาความเหมาะสมของแต่ละทางเลือกจำเป็นต้องมองให้รอบด้าน ไม่ใช่พิจารณาเพียงว่าระบบใดมีค่าความหมุนเวียนสูงที่สุด

จาก “ของเหลือจากอ้อย” สู่ “ทรัพยากรใหม่” จึงไม่ใช่เพียงแนวคิดด้านการจัดการของเสีย แต่เป็นโอกาสในการออกแบบอนาคตของอุตสาหกรรมอ้อยให้เติบโตไปพร้อมกับสิ่งแวดล้อมอย่างยั่งยืน

สามารถติดตามผลงานการวิจัยของ ดร. ธภัทร ศิลาเลิศรักษา ได้ที่ Link นี้

https://kirim.kmutt.ac.th/converis/portal/detail/Person/54326471?lang=de_DE

เอกสารอ้างอิง

Prapaspongsa T.; Gheewala S.H.; Silalertruksa T.; Thongdara R.; Holden N.M.; Lin S.Y. Lin, S.Y., Holden, N.M., Thongdara, R., Silalertruksa, T., Gheewala, S.H., & Prapaspongsa, T. (2025). Circular economy models of sugarcane biorefinery towards carbon neutrality and environmental sustainability. Sustainable Production and Consumption, 59, 305-324. https://doi.org/10.1016/j.spc.2025.07.008