ถ่านชีวะ (Biochar) ได้จากกระบวนการเผาถ่านโดยใช้ชีวมวลเป็นวัตถุดิบ ซึ่งเราทุกคนคงคุ้นเคยดีกับการใช้ถ่านเหล่านี้
ในชีวิตประจำวัน ยิ่งในชนบทหรือในอดีต ถ่านถือเป็นเชื้อเพลิงหลักอย่างหนึ่งในครัวเรือน ที่ผมหยิบเรื่องถ่านมาเขียนวันนี้เพราะว่า มันมีความพิเศษในฐานะที่เป็นส่วนหนึ่ง (ที่สำคัญ) ในการช่วยแก้ปัญหาภาวะโลกร้อน
ประเด็นหลักของการใช้ถ่านชีวะเพื่อแก้ปัญหาโลกร้อนอยู่ที่ว่า คาร์บอนในถ่านชีวะนั้น ในความเป็นจริงก็คือ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศที่ถูกตรึงโดยกระบวนการสังเคราะห์แสงของพืชให้มาเป็นส่วนหนึ่งของชีวมวลต้นไม้ เมื่อต้นไม้เหล่านี้ตายไปตามวิถีธรรมชาติ กระบวนการย่อยสลายโดยจุลินทรีย์ก็จะปล่อยคาร์บอนนี้กลับสู่บรรยากาศในรูปของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ เป็นวงจรต่อเนื่องอยู่อย่างนี้ตลอดไปไม่มีที่สิ้นสุด แต่เราสามารถตัดตอนกระบวนการธรรมชาตินี้ ไม่ให้คาร์บอนถูกปล่อยกลับสู่บรรยากาศ โดยตรึงมันไว้ในรูปแบบที่มีความเสถียรในถ่านชีวะ
กระบวนการเผาถ่าน ซึ่งเป็นการเผาชีวมวลที่อุณหภูมิสูงและเกิดขึ้นภายใต้สภาพที่มีก๊าซออกซิเจนเพียงเล็กน้อย จะทำให้คาร์บอนส่วนที่ไม่เสถียรถูกปล่อยออกมาระหว่างกระบวนการเผา แต่คาร์บอนส่วนใหญ่ในชีวมวลจะไม่ถูกปล่อยออกมาจึงยังเหลืออยู่ในรูปของถ่านหลังกระบวนการเผาถ่านเสร็จสิ้นพูดง่ายๆ คือ การเผาถ่านนี้ เป็นการช่วยทำให้คาร์บอนในชีวมวลจัดเรียงตัวกันใหม่ เป็นคาร์บอนที่อยู่ในรูปแบบที่มีความเสถียรสูงที่เรียกกันว่าถ่าน “ชีวะ” ก็เนื่องจากมันมีต้นกำเนิดมาจากชีวมวล ซึ่งโดยปกติถ่านชีวะนี้ จะมีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบอยู่ประมาณร้อยละ 50-80
ในการใช้ถ่านชีวะเพื่อช่วยลดภาวะโลกร้อนนั้น ถ่านชีวะจะถูกบดให้เป็นผงละเอียดตามความเหมาะสม นำไปใส่ในดินที่ทำการเกษตร และเมื่อทำการไถกลบ ก็จะเป็นการ “ฝัง” คาร์บอนที่มีต้นกำเนิดจากบรรยากาศไว้ในดิน เป็นการเริ่มการเดินทางของถ่านชีวะในดินที่ยาวนาน
เนื่องจากคาร์บอนที่อยู่ในถ่านมีความเสถียรสูงมาก จึ+งไม่ถูกย่อยโดยจุลินทรีย์ในดิน คาร์บอนในถ่านจึงสามารถอยู่ในดินเป็นระยะเวลานานกว่าพันปีหรือนานกว่านั้น นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่า การเก็บคาร์บอนในดินผ่านถ่านชีวะนี้ ถ้ามีการปฏิบัติอย่างต่อเนื่องทั่วโลก ถือเป็นการช่วยลดปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศได้อย่างมีประสิทธิผล และเป็นการช่วยเสริมกับมาตรการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกอื่นๆ ในการแก้ปัญหาโลกร้อนได้เป็นอย่างดี
การใช้ถ่านที่ผลิตจากชีวมวลที่มีการจัดการอย่างยั่งยืนเพื่อเป็นเชื้อเพลิง เป็นการช่วยลดการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลอีกทางหนึ่ง (และลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกทางอ้อมจากการที่ไม่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล) และเมื่อใส่ลงไปในดินยังทำหน้าที่ในการกักเก็บคาร์บอนในตัวมันเองอีกด้วย นอกจากนี้ ผลจากการศึกษาที่ผ่านมายังพบว่า การใส่ถ่านชีวะลงไปในดิน ยังผลทำให้มีการปล่อยก๊าซเรือนกระจกออกมาจากดินน้อยลงอีกด้วย โดยเฉพาะการลดการปล่อยก๊าซไนตรัสออกไซด์จากการปลูกพืชไร่ และการลดการปล่อยก๊าซมีเทนจากนาข้าว ทำให้ผลผลิตของพืชเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดซึ่งมีหลักฐานจากประเทศบราซิลที่เป็นพื้นที่เกษตรกรรมว่า ถ่านที่ถูกใส่ในดินเมื่อกว่า 2000 ปีมาแล้ว ยังมีผลทำให้ผลผลิตทางการเกษตรของพื้นที่เหล่านี้สูงกว่าพื้นที่รอบๆ ทั้งนี้เหตุผลหลักมาจากการที่ถ่านมีความพรุนสูง ทำให้เกิดปรับสภาพดินให้มีการระบายอากาศที่ดีขึ้น ช่วยลดการเกิดก๊าซเรือนกระจกที่มักจะเกิดภายใต้สภาพไร้ก๊าซออกซิเจน ความพรุนทำให้มีพื้นที่ผิวมาก และทำให้สามารถดูดซับน้ำและธาตุอาหารที่เป็นประโยชน์ต่อพืชได้มากขึ้น นอกจากนี้ การใส่ถ่านที่มีสมบัติเป็นด่าง ยังสามารถช่วยปรับสมดุลของดินกรดให้มีความเหมาะสมต่อการกิจกรรมของจุลินทรีย์และการเจริญของรากพืชให้ดีขึ้นได้อีกด้วย
อย่างไรก็ตาม ถึงแม้ถ่านชีวะจะมีประโยชน์ทั้งต่อการช่วยแก้ปัญหาโลกร้อนและการเพิ่มผลผลิตทางการเกษตร การใช้ถ่านชีวะก็ใช่ว่าจะไม่มีข้อจำกัด ซึ่งการจะใช้ถ่านชีวะเพื่อแก้ปัญหาโลกร้อนอย่างยั่งยืนนั้น แหล่งวัตถุดิบต้องไม่มาจากการตัดไม้ทำลายป่า แต่ควรมาจากวัสดุที่เหลือใช้ต่างๆ เช่น วัสดุที่เหลือใช้จากการเกษตร (ฟางข้าว เศษวัสดุชีวมวล หรืออื่นๆ) หรือเศษไม้จากแปลงป่าปลูกเพื่อการพาณิชย์ เป็นต้น ปริมาณการใส่ถ่านชีวะในดินก็ขึ้นอยู่กับสภาพดิน ถ้าใส่มากเกินไปหรือขนาดของผงถ่านไม่เหมาะสม ก็จะทำให้ดินร่วนเกินไป เกิดการชะล้างได้ง่ายซึ่งจะเป็นการส่งเสริมการสูญเสียหน้าดิน และด้วยความที่มีความพรุนสูง ดินที่ใส่ถ่านก็อาจจะดูดซับสารพิษต่างๆ ได้มากขึ้น เช่น โลหะหนัก ดังนั้นการใช้ถ่านชีวะให้ได้ผลดี จำเป็นต้องคำนึงถึงปัจจัยแวดล้อมต่างๆ เหล่านี้ด้วย
