บทคัดย่อ
น้ำมันและกากไขมันเป็นสารอาหารที่มีอยู่ในธรรมชาติ มีความหนาแน่นต่ำและลอยเหนือน้ำได้ แต่หากปนเปื้อนลงสู่แหล่งน้ำจะส่งผลให้เกิดการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนจนเกิดการเน่าเสียของน้ำ บทความนี้นำเสนอวิธีการแปรรูปกากไขมันเป็นปุ๋ยหมักด้วยถังหมักกากไขมันต้นแบบ ซึ่งเป็นหนึ่งในนวัตกรรมเพื่อการจัดการกากไขมันของอุตสาหกรรมโรงแรมที่มีความเป็นไปได้ในทางปฏิบัติ มีความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ และสามารถส่งเสริมให้เกิดการสร้างมูลค่าเพิ่มของของเสียจากอุตสาหกรรมโรงแรม
การอ้างอิง: พันธวัศ สัมพันธ์พานิช, เพ็ญรดี จันทร์ภิวัฒน์, กรองแก้ว ทิพยศักดิ์. (2562). ปุ๋ยหมักกากไขมัน ... จากของเสียเหลือทิ้งของอุตสาหกรรมโรงแรม สู่ต้นแบบงานวิจัยการพัฒนาปุ๋ยปรับปรุงบำรุงดิน. วารสารสิ่งแวดล้อม, ปีที่ 23 (ฉบับที่ 1).
บทความ: ปุ๋ยหมักกากไขมัน ... จากของเสียเหลือทิ้งของอุตสาหกรรมโรงแรม สู่ต้นแบบงานวิจัยการพัฒนาปุ๋ยปรับปรุงบำรุงดิน
พันธวัศ สัมพันธ์พานิช 1, เพ็ญรดี จันทร์ภิวัฒน์ 1, กรองแก้ว ทิพยศักดิ์ 2
1 สถาบันวิจัยสภาวะแวดล้อม จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
2 คณะวิทยาศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง
การเพิ่มจำนวนของประชากรและการขยายตัวทางเศรษฐกิจจากการท่องเที่ยวอย่างต่อเนื่อง ส่งผลให้เกิดการเพิ่มปริมาณขึ้นอย่างต่อเนื่องของของเสียจำพวกน้ำมันและไขมัน (Oil and Grease) จากอุตสาหกรรมอาหารและการปรุงประกอบอาหารจากครัวเรือนและร้านอาหาร ซึ่งจำเป็นต้องได้รับการจัดการที่ถูกสุขลักษณะ เนื่องจากน้ำมันและไขมันนั้นจัดเป็นของเสียอินทรีย์ประเภทหนึ่งซึ่งหากไม่ถูกจัดการอย่างเหมาะสม อาจก่อให้เกิดมลพิษทางน้ำได้หากถูกปล่อยลงสู่แหล่งน้ำธรรมชาติ
ผลการสำรวจของกรมควบคุมมลพิษแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่า ไขมันและน้ำมันนั้นเป็นสารมลพิษชนิดหนึ่งที่มักพบอยู่ในน้ำเสียชุมชน คิดเป็นปริมาณร้อยละ 10 ของปริมาณสารอินทรีย์ที่พบในน้ำเสีย (กรมควบคุมมลพิษ, 2551ก) ด้วยเหตุนี้การติดตั้งบ่อดักไขมันจึงเป็นมาตรการที่กรมควบคุมมลพิษ กระทรวงทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อมให้ความสำคัญในการช่วยลดปัญหาผลกระทบจากน้ำมันและไขมันต่อสิ่งแวดล้อม โดยเฉพาะอย่างยิ่งแหล่งน้ำผิวดิน อย่างไรก็ดี เมื่อภาคครัวเรือน ร้านอาหาร และอุตสาหกรรมอาหารติดตั้งบ่อดักไขมันแล้ว ก็จำเป็นต้องมีวิธีจัดการกากไขมัน (Grease Waste) ซึ่งเป็นของเสียที่แยกได้จากถังดักกากไขมันให้เหมาะสมต่อไป (กรมควบคุมมลพิษ, 2551ก และ ข)
ลักษณะและสมบัติของกากไขมัน
น้ำมันและกากไขมันนั้นเป็นสารอาหารที่มีอยู่ในธรรมชาติที่ได้มาจากพืชหรือสัตว์ มีความหนาแน่นต่ำและลอยเหนือน้ำได้ หากน้ำมันและไขมันนี้ปนเปื้อนลงสู่แหล่งน้ำ และลอยตัวอยู่ที่ผิวน้ำ อาจทำให้ออกซิเจนไม่สามารถละลายลงสู่แหล่งน้ำได้ ส่งผลให้เกิดการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนจนเกิดการเน่าเสียของน้ำ และกลิ่นอันไม่ประสงค์ตามมา
เมื่อมีการปล่อยน้ำเสียที่ปนเปื้อนน้ำมันและไขมันออกมาจากครัวเรือน ร้านอาหาร และอุตสาหกรรมอาหาร โดยผ่านบ่อพักเพื่อดักให้น้ำมันและไขมันแยกตัวและลอยขึ้นสู่ผิวน้ำ น้ำมันและไขมันที่ลอยตัวเหนือผิวน้ำและถูกตักออกจากบ่อดักไขมัน คือ กากไขมัน (Grease Waste) ดังรูปที่ 1 กากไขมันที่ลอยอยู่เหนือผิวน้ำในบ่อดักไขมันนี้ หากไม่ถูกตักออกไปจัดการเป็นระยะ ๆ ก็อาจก่อให้เกิดการอุดตันของระบบท่อระบายน้ำและส่งกลิ่นเหม็นได้
โดยทั่วไปแล้วกากไขมันที่ตักได้จากบ่อดักไขมันนั้นจะมีปริมาณแตกต่างกันขึ้นอยู่กับประเภทของแหล่งกำเนิดน้ำเสียปนเปื้อนน้ำมันและไขมัน เช่น ครัวเรือนทั่วไปประมาณการว่าก่อให้เกิดน้ำมันและไขมันในน้ำเสียจากการปรุงประกอบอาหารประมาณ 500 มิลลิกรัม/ลิตร ปริมาณกากไขมันที่ได้จากถังไขมันประมาณ 0.2 ถึง 0.8 กิโลกรัม/วัน (กรมควบคุมมลพิษ, 2551ก) ส่วนร้านอาหาร มักก่อให้เกิดน้ำมันและไขมันในน้ำเสียจากการปรุงประกอบอาหารประมาณ 1,500 มิลลิกรัม/ลิตร โดยค่าความเข้มข้นของกากไขมันแปรผันตามขนาดพื้นที่ของร้านอาหาร (กรมควบคุมมลพิษ, 2551ข) กล่าวคือ ค่าเฉลี่ยความเข้มข้นของกากไขมันสำหรับร้านอาหารขนาดเล็ก (น้อยกว่า 100 ตารางเมตร) ขนาดกลาง (100-200 ตารางเมตร) และขนาดใหญ่ (มากกว่า 200 ตารางเมตร) พบว่ามีค่าเท่ากับ 1,300, 2,400 และ 6,400 มิลลิกรัม/ลิตร ตามลำดับ (ประสิทธิ์ เหลืองรุ่งเกียรติ, 2545) ดังนั้นมวลแห้งเฉลี่ยของน้ำมันและไขมันจากร้านอาหารขนาดเล็ก ขนาดกลาง และขนาดใหญ่ จึงเท่ากับ 1.5, 4.2 และ 19.2 กิโลกรัม/วัน-ร้าน ตามลำดับ
นอกจากนั้นแล้วกรมควบคุมมลพิษยังได้ประมาณการปริมาณกากไขมันจากร้านอาหารทั่วไปและร้านอาหารในโรงแรมว่าอาจมีปริมาณถึง 2.5 และ 21 กิโลกรัม/วัน ตามลำดับ องค์ประกอบของกากไขมันจากครัวเรือน ร้านอาหารทั่วไป และร้านอาหารในโรงแรม (กรมควบคุมมลพิษ, 2551ข) แสดงได้ดังตารางที่ 1
รูปที่ 1 ลักษณะถังดักไขมัน
ที่มา: พิมพ์ชนก ศรีรัชตระกูล (2560)
ตารางที่ 1 องค์ประกอบของกากไขมันจากครัวเรือนและร้านอาหาร
| พารามิเตอร์ | หน่วย | ความเข้มข้น |
| ความเป็นกรดด่าง (pH) | - | 5-7 |
| ค่าการนำไฟฟ้า (Conductivity) | µS/cm | 300-2,500 |
| สี (Color) | ADMI | 60-700 |
| ไนโตรเจนทั้งหมด (Total Kjeldahl Nitrogen) | mg/L | 9-106 |
| กรดไขมันอิสระ (Free Fatty Acid) | % | 0.02-85 |
| น้ำมันและไขมัน (Oil and Grease) | mg/L | 14-38,000 |
| ฟอสฟอรัสรวม (Total Phosphorus) | mg/L | 0.13-100 |
ที่มา: กรมควบคุมมลพิษ, 2551
การจัดการกากไขมันและการแปรรูปกากไขมันเพื่อการใช้ประโยชน์
การแยกน้ำมันและไขมันออกจากน้ำเสียจากครัวเรือนและร้านอาหารโดยใช้บ่อดักไขมันจะมีประสิทธิภาพดี เมื่อมีการจัดให้มีระยะเวลาการพักน้ำ (Detention Time) เพื่อให้น้ำมันละไขมันมีโอกาสลอยตัวขึ้นบนผิวน้ำ ไม่น้อยกว่า 1 ชั่วโมง แต่เนื่องจากอุณหภูมิของประเทศไทยนั้นค่อนข้างสูง ส่งผลให้การลอยตัวและจับตัวของกากไขมันในถังดักไขมันเกิดขึ้นได้ช้า จึงอาจจำเป็นต้องมีการออกแบบให้ระยะเวลาการพักน้ำในถังไขมันนั้นยาวนานกว่า 1 ชั่วโมง เมื่อกากไขมันแยกตัวออกจากน้ำและสะสมอยู่ในถังดักไขมันมากขึ้น ควรตักกากไขมันออกจากบ่อดักไขมันเป็นประจำเพื่อลดปัญหากลิ่นจากการย่อยสลายกากไขมัน และการอุดตันของท่อระบายน้ำ
กากไขมันที่ถูกตักออกจากถังดักไขมันสามารถถูกรวบรวมไปกำจัดด้วยวิธีการต่าง ๆ เช่น การฝังกลบในหลุมฝังกลบที่ถูกหลักสุขาภิบาล การเผาทำลายในเตาเผาที่ถูกสุขลักษณะ หรือการส่งกำจัดที่โรงงานที่ขึ้นทะเบียนกับกรมโรงงานอุตสาหกรรมก็ได้ หากกากไขมันดังกล่าวไม่ถูกจัดการอย่างถูกต้องตามสุขลักษณะ อาจก่อให้เกิดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมได้ เช่น หากฝังกลบกากไขมันในดิน อาจทำให้เกิดก๊าซมีเทนและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งเป็นสาเหตุหนึ่งของการเกิดภาวะเรือนกระจก (Greenhouse Effect) และอาจทำให้ต้นพืชขาดน้ำได้ เนื่องจากน้ำและอากาศไม่สามารถซึมผ่านลงดินได้ ในกรณีที่เผาทำลายกากไขมัน ก็อาจก่อให้เกิดการปล่อยสารระเหยสู่ชั้นบรรยากาศในระดับสูงได้
อย่างไรก็ดี กากไขมันที่เกิดขึ้นจากบ่อดักไขมันนั้น สามารถถูกรวบรวมและนำมาแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ ที่สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้ ทั้งนี้กรมควบคุมมลพิษพบว่า การแปรรูปกากไขมันที่เกิดจากครัวเรือนและร้านอาหารทั่วไป ณ แหล่งกำเนิดนั้น มีความเป็นไปได้ค่อนข้างต่ำ เนื่องจากปริมาณกากไขมันที่รวบรวมได้มักมีปริมาณน้อย (ประมาณ 2.6 กิโลกรัม/วัน) และสถานที่แปรรูปกากไขมัน ซึ่งก็คือบริเวณครัวเรือนและร้านอาหารนั้นมักไม่ค่อยมีพื้นที่ว่างสำหรับการแปรรูป
สำหรับการแปรรูปกากไขมันที่เกิดจากร้านอาหารของโรงแรมนั้น พบว่ามีศักยภาพเพียงพอต่อการถูกรวบรวมและแปรรูป ณ แหล่งกำเนิด เนื่องจากปริมาณกากไขมันที่เกิดขึ้นซึ่งสามารถนำมาแปรรูปนั้นมีปริมาณค่อนข้างมาก และเพียงพอที่จะก่อให้เกิดความคุ้มทุนในระยะเวลาสั้น และโรงแรมเองก็มีศักยภาพทางด้านแรงงานและพื้นที่เพียงพอสำหรับการแปรรูปกากไขมันเหล่านั้น (กรมควบคุมมลพิษ, 2551ข)
กากไขมันที่รวบรวมได้จากบ่อดักไขมัน สามารถนำมาแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์ที่สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้ ดังนี้ (กรมควบคุมมลพิษ, 2551ก และ ข)
1) เทียนหอมหรือเทียนแฟนซี (รูปที่ 2 ก) สามารถแปรรูปได้โดยการนำกากไขมันที่รวบรวมได้ไปต้ม ตกตะกอน และกรองเอาสิ่งปนเปื้อนต่าง ๆ ออกจนกากไขมันสะอาด หลังจากนั้นผสมพาราฟิน สี และกลิ่นตามความต้องการ แล้วจึงขึ้นรูปเทียนในแม่พิมพ์รูปแบบต่าง ๆ แล้วนำไปใช้ประโยชน์ หรือใช้ประดับตกแต่งสถานที่
2) สบู่เหลวสำหรับซักล้าง (รูปที่ 2 ข) สามารถแปรรูปได้โดยการนำกากไขมันที่รวบรวมได้ไปทำให้สะอาดด้วยกระบวนการเดียวกันกับการแปรรูปเทียนหอมและเทียนแฟนซีจากกากไขมัน แล้วจึงผสมกากไขมันที่สะอาดกับโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) หรือโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ (KOH) น้ำ สี และกลิ่นตามความต้องการ แล้วจึงบรรจุลงในภาชนะสำหรับการใช้ประโยชน์ที่เหมาะสมต่อไป สบู่เหลวที่แปรรูปได้สามารถนำมาใช้ล้างพื้นห้องน้ำภายในร้านอาหารได้
3) ไบโอดีเซล (รูปที่ 2 ค) วิธีการที่เหมาะสมสำหรับการแปรรูปไบโอดีเซลจากกากไขมัน คือ การทำให้เกิดปฏิกิริยาทางเคมีแบบเอสเทอริฟิเคชัน (Esterification)
4) เชื้อเพลิงอัดแท่ง (รูปที่ 2 ง) กากไขมันที่ไม่ได้ผ่านกระบวนการทำความสะอาดสามารถนำมาผสมกับขี้เลื่อยหรือเศษวัสดุต่าง ๆ เช่น ผักตบชวา เปลือกทุเรียน ซังข้าวโพด ในอัตราส่วน (โดยน้ำหนัก) 5 ต่อ 3 คลุกเคล้าให้เป็นเนื้อเดียวกัน แล้วจึงอัดเป็นแท่ง และนำไปเผาที่อุณหภูมิ 200 องศาเซลเซียส นาน 6 ชั่วโมง เพื่อให้ได้เชื้อเพลิงแท่งที่สามารถนำไปเผาไหม้ให้ความร้อนได้
5) ปุ๋ยหมัก กากไขมันที่ไม่ได้ผ่านกระบวนการทำความสะอาดยังสามารถนำไปผสมกับเศษวัสดุต่าง ๆ ที่ย่อยสลายได้ เช่น เศษใบไม้ หญ้า กาบมะพร้าว และมูลสัตว์แห้ง แล้วหมักและบ่มรวมกันประมาณ 2-3 เดือน เพื่อให้ได้ปุ๋ยหมักที่มีสีดำคล้ำ มีเนื้อละเอียด มีกลิ่นคล้ายดิน มีองค์ประกอบเป็นสารอินทรีย์และธาตุอาหารที่มีประโยชน์ต่อพืช สามารถนำไปใช้เป็นแทนปุ๋ยเคมี และมีคุณสมบัติในการปรับปรุงคุณภาพดินได้
รูปที่ 2 ผลิตภัณฑ์ที่แปรรูปจากกากไขมัน
กระบวนการแปรรูปกากไขมันเป็นเทียนหอมหรือเทียนแฟนซี สบู่เหลว และปุ๋ยหมักนั้นใช้ปริมาณกากไขมันค่อนข้างน้อย จึงเหมาะสมกับการแปรรูปกากไขมันที่เกิดจากร้านอาหารทั่วไปที่สามารถนำกากไขมันที่เกิดขึ้นมาแปรรูปได้ด้วยตนเอง และนำผลิตภัณฑ์ที่แปรรูปได้ไปใช้ประโยชน์ในสถานประกอบการของตนได้ ในส่วนของการแปรรูปกากไขมันเป็นไบโอดีเซล และเชื้อเพลิงอัดแท่งนั้น จำเป็นต้องใช้กากไขมันปริมาณมาก และต้องการความพร้อมของบุคลากรและศักยภาพในการลงทุนค่อนข้างมาก จึงเหมาะสำหรับร้านอาหารในโรงแรมมากกว่าร้านอาหารทั่วไป
ปัญหาสิ่งแวดล้อมของกากไขมันจากร้านอาหารของอุตสาหกรรมโรงแรม
พื้นที่เกาะสมุย จังหวัดสุราษฎร์ธานี เป็นพื้นที่ท่องเที่ยวที่สำคัญของประเทศไทย สามารถดึงดูดนักท่องเที่ยวได้ปีละมากกว่า 1 ล้านคน (กรมการท่องเที่ยว, 2559) และสร้างรายได้ให้กับพื้นที่ปีละมากกว่า 15,000 ล้านบาท (บุญใจ แก้วน้อย, 2558) การขยายตัวทางเศรษฐกิจจากการท่องเที่ยวอย่างต่อเนื่องของพื้นที่เกาะสมุย มีโรงแรมที่จดทะเบียนดำเนินกิจการมากกว่า 550 แห่ง ส่งผลให้ปัจจุบันพื้นที่เกาะสมุย ประสบปัญหา “วิกฤติขยะล้นเกาะสมุย” ซึ่งเป็นปัญหาสิ่งแวดล้อมที่ควรได้รับการแก้ไขอย่างเร่งด่วน
กากไขมันที่เกิดจากการประกอบกิจการของกลุ่มอุตสาหกรรมโรงแรมในพื้นที่เกาะสมุย นับเป็นหนึ่งในประเด็นปัญหาของเสียที่ต้องได้รับการจัดการ เนื่องจากปริมาณกากไขมันที่เกิดขึ้นจากโรงแรมแต่ละแห่งมีปริมาณค่อนข้างมาก และหน่วยงานที่รับกำจัดกากไขมันที่เกิดขึ้นจากโรงแรมแต่ละแห่งนั้นไม่สามารถเก็บรวบรวมและกำจัดกากไขมันเหล่านี้ร่วมกับขยะมูลฝอยทั่วไปได้ เนื่องจากกากไขมันที่รวบรวมได้จากโรงแรมนั้นมีความชื้นสูง มีน้ำเสียปะปนอยู่ด้วย ทำให้เมื่อบีบอัดกากไขมันร่วมกับขยะมูลฝอยทั่วไปจึงเกิดน้ำเสียชะไหลออกมา ก่อให้เกิดความสกปรก และคราบไขมันเปื้อนถนน และพื้นที่สาธารณะ อีกทั้งยังก่อให้เกิดกลิ่นเหม็นรบกวนขณะทำการเก็บรวบรวมและการกำจัดอีกด้วย
ด้วยเหตุนี้จึงทำให้โรงแรมแต่ละแห่งจำเป็นต้องดำเนินการจัดการกากไขมันที่เกิดขึ้นจากร้านอาหารในโรงแรมด้วยตนเอง โดยตักทิ้งกากไขมันออกจากบ่อดักไขมันเป็นระยะ เพื่อป้องกันการอุดตันท่อระบายน้ำ แล้วจึงนำไปกำจัดโดยการฝังกลบในพื้นที่ส่วนบุคคล ซึ่งทำให้เกิดกลิ่นรบกวน เกิดการเพาะพันธุ์ของแมลงและสัตว์นำโรค
ในขณะที่โรงแรมบางแห่งได้จัดซื้อสารเคมีและสารชีวภาพมาเติมลงในน้ำเสียจากร้านอาหารของโรงแรม เนื่องจากมีความเข้าใจว่า เมื่อเติมสารดังกล่าวลงในน้ำเสียที่มีน้ำมันและไขมันปนเปื้อนอยู่แล้ว สารเคมีดังกล่าวจะสามารถช่วยกำจัดน้ำมันและไขมันออกจากน้ำได้ อย่างไรก็ตาม การเติมสารดังกล่าวนั้นเป็นเพียงการทำให้น้ำมันและไขมันที่ปนอยู่ในน้ำเสียนั้นแตกตัว ไม่จับเป็นก้อนไขมัน สามารถละลายปะปนไปกับน้ำเสียที่ปล่อยออกไปสู่ระบบบำบัดน้ำเสียส่วนกลางได้ ส่งผลให้ค่าความสกปรกของการปนเปื้อนน้ำเสียที่ต้องถูกบำบัดด้วยระบบบำบัดน้ำเสียส่วนกลางเพิ่มขึ้น
ด้วยเหตุนี้ การแปรรูปกากไขมันให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้ จึงนับเป็นหนึ่งในทางเลือกของการจัดการกากไขมันที่เกิดขึ้นจากร้านอาหารของโรงแรมในพื้นที่เกาะสมุยได้เป็นอย่างดี อย่างไรก็ดี ผลการศึกษาเบื้องต้นพบว่าปัจจุบันนั้นการแปรรูปกากไขมันให้เป็นผลิตภัณฑ์และนำไปใช้ประโยชน์ในพื้นที่เกาะสมุยยังมีจำนวนน้อย อีกทั้งการจัดการและการแก้ไขปัญหาสิ่งแวดล้อมที่เกี่ยวเนื่องกับกากไขมันจากร้านอาหารของโรงแรมอย่างยั่งยืนนั้น จำเป็นต้องได้รับความร่วมมือทั้งจากผู้ประกอบกิจการโรงแรม ชุมชน และหน่วยงานภาครัฐที่เกี่ยวข้อง เพื่อส่งเสริมให้เกิดการประสานความร่วมมือในการจัดการกากไขมันตั้งแต่ที่แหล่งกำเนิด ไปจนถึงการกำจัดที่ถูกสุขลักษณะ จนทำให้การประกอบกิจการโรงแรมในพื้นที่เกาะสมุยเป็นการดำเนินกิจกรรมทางเศรษฐกิจที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม และส่งเสริมให้เกิดการพัฒนาพื้นที่ที่ยั่งยืน (Sustainable Development) ได้ต่อไป
โครงการต้นแบบการพัฒนาปุ๋ยปรับปรุงบำรุงดินจากกากไขมันของอุตสาหกรรมโรงแรม พื้นที่เกาะสมุย
• ที่มาของโครงการต้นแบบการพัฒนาปุ๋ยหมักจากกากไขมันของอุตสาหกรรมโรงแรม
โครงการ “การพัฒนาปุ๋ยปรับปรุงบำรุงดินที่แปรรูปจากกากไขมันจากโรงแรมขนาดกลางและขนาดย่อม เกาะสมุย จังหวัดสุราษฎร์ธานี” ดำเนินการขึ้นโดยมีวัตถุประสงค์ในการสร้างการมีส่วนร่วมของผู้ประกอบกิจการโรงแรม และหน่วยงานที่เกี่ยวข้องในการจัดการกากไขมันที่เกิดจากร้านอาหารของโรงแรม ดังนั้น กากไขมันที่นำมาศึกษาวิจัยในโครงการต้นแบบนี้จึงเป็นกากไขมันที่ได้จากการประกอบอาหารในห้องครัว ร้านอาหาร และร้านเบเกอรีของโรงแรม ซึ่งมักใช้น้ำมันมะพร้าว น้ำมันปาล์ม ไขมันพืช ไขมันสัตว์ เนย มาการีน และน้ำมันมะกอก เป็นต้น เป็นส่วนประกอบในการปรุงประกอบอาหาร
เมื่อโรงแรมดำเนินการตักกากไขมันที่ลอยอยู่เหนือผิวน้ำออกจากบ่อดักไขมันแล้วพบว่า กากไขมันมักส่งกลิ่นอันไม่พึงประสงค์รบกวนผู้ปฏิบัติงาน อีกทั้งหน่วยงานส่วนท้องถิ่นยังไม่สามารถรับกำจัดกากไขมันที่เกิดขึ้น ส่งผลให้โรงแรมแต่ละแห่งต้องจัดการกากไขมันเหล่านั้นด้วยตนเอง จนก่อให้เกิดผลกระทบสิ่งแวดล้อมต่าง ๆ ตามมา
โครงการต้นแบบเล็งเห็นถึงความสำคัญของปัญหาการจัดการกากไขมัน และการสร้างมูลค่าเพิ่มให้กับกากไขมันที่จัดเป็นของเสียของโรงแรม จึงได้ดำเนินการพัฒนากระบวนการผลิตปุ๋ยหมักจากกากไขมันเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่โรงแรมแต่ละแห่งสามารถนำไปใช้ปรับปรุงบำรุงดินและพันธุ์พืชในพื้นที่สีเขียวได้ เนื่องจากกระบวนการหมักปุ๋ยอินทรีย์นั้นจำเป็นต้องมีการหมักและบ่มกองปุ๋ยเป็นระยะ ๆ ตลอดระยะเวลาการหมักปุ๋ย และกากไขมันที่รวบรวมได้จากบ่อดักไขมันนั้นมีกลิ่นอันไม่พึงประสงค์ จึงได้พัฒนา “ถังหมักกากไขมัน” ต้นแบบขึ้น เพื่อใช้เป็นเครื่องมือและนวัตกรรมในการแปรรูปกากไขมันซึ่งเป็นของเสียจากโรงแรมให้เป็นปุ๋ยหมักที่สามารถใช้ปรับปรุงบำรุงดิน ลดระยะเวลาและจำนวนผู้ปฏิบัติงานในการกลับกองปุ๋ยหมัก และลดการเกิดกลิ่นอันไม่พึงประสงค์จากกากไขมันที่อาจรบกวนผู้ปฏิบัติงานและผู้พักอาศัยในโรงแรมได้ ซึ่งจะส่งผลให้การจัดการของเสียที่เกิดจากการประกอบกิจการโรงแรมนั้นมีประสิทธิภาพสูงสุด และมีความเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม (Environmental Friendly) อย่างยั่งยืน
ข้อพิจารณาและแนวทางในการจัดทำ “ถังหมักกากไขมัน” เพื่อผลิตปุ๋ยหมัก ของโครงการต้นแบบ ประกอบด้วย
1) ความสามารถในการกักเก็บส่วนผสมของปุ๋ยหมัก ซึ่งประกอบด้วย กากไขมันและวัสดุผสม
2) ความสามารถในการรับน้ำหนักของส่วนผสมของปุ๋ยหมักได้อย่างน้อย 100 กิโลกรัม
3) ความสามารถในการคลุกเคล้าส่วนผสมของปุ๋ยหมักเป็นเนื้อเดียวกันได้
4) ความสามารถในการเก็บกักกลิ่นที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการหมักกากไขมัน
5) ความสามารถในการระบายน้ำที่เกิดจากกระบวนการหมักได้ และถ่ายเทอากาศจากภายนอกเข้าสู่ถังหมัก เพื่อป้องกันการเกิดกระบวนการหมักแบบไร้ออกซิเจน
6) ความสามารถในการทนการกัดกร่อนของสภาพความเป็นกรดเป็นด่างของส่วนผสมของปุ๋ยหมัก
7) ความสะดวกในการติดตั้งและเคลื่อนย้าย และใช้พื้นที่ในการติดตั้งน้อย
8) มีระบบการทำงานและการบำรุงรักษาไม่ซับซ้อน ผู้ปฏิบัติงานทั่วไปสามารถใช้งานได้
9) มีระบบการคลุกเคล้าส่วนผสมของปุ๋ยหมักสามารถทำงานได้ทั้งโดยระบบไฟฟ้า หรือการใช้แรงงานคน
10) อุปกรณ์และชิ้นส่วนต่าง ๆ ของถังหมักกากไขมันสามารถถูกเปลี่ยนทดแทนได้ง่ายเมื่อหมดอายุการใช้งาน
11) อายุการใช้งานไม่ต่ำกว่า 12 เดือน
12) งบประมาณในการผลิตต่ำ
ผลการพิจารณาลักษณะของถังหมักกากไขมันดังกล่าวข้างต้น ร่วมกับหลักวิชาการในการออกแบบถังต้นแบบ พร้อมกับรูปแบบและการวางตัวของถังหมัก จึงทำให้ทางโครงการได้จัดทำ “ถังหมักกากไขมันต้นแบบ” ที่ทำมาจากเหล็ก ปริมาตร 200 ลิตร (รูปที่ 3) ซึ่งมีองค์ประกอบหลัก ได้แก่ 1) มอเตอร์ 2) ใบครีบสำหรับการคลุกเคล้าส่วนผสมของปุ๋ยหมัก 3) ถังเหล็ก 200 ลิตร และ 4) พูเล่ย์สำหรับการทดรอบ
ถังหมักกากไขมันต้นแบบที่ได้จัดทำขึ้นนี้สามารถใช้งานได้ง่าย และมีความเหมาะสมกับการใช้แปรรูปกากไขมันให้เป็นปุ๋ยหมักในพื้นที่โรงแรม โดยคาดการณ์ว่าถังหมักกากไขมันที่ทำมาจากเหล็กและทาสีเคลือบกันสนิมไว้ด้านในจะสามารถใช้งานได้ประมาณ 6-8 เดือน ดังนั้นหากโรงแรมมีความประสงค์ต้องการเพิ่มอายุการใช้งานถังหมัก ก็อาจเปลี่ยนวัสดุสร้างถังหมักจากเหล็กเป็นถังแสตนเลสได้ ซึ่งจะทำให้อายุการใช้งานยาวนานกว่าอายุการใช้งานของถังเหล็ก (อายุการใช้งานมากกว่า 1 ปี)
อย่างไรก็ตามเพื่อป้องกันกลิ่นที่ไม่พึงประสงค์ที่ฝาถังหมักมีการใช้ผงถ่านเป็นสารดูดกลิ่นด้วย อายุการใช้งานของถังหมักต้นแบบยังขึ้นอยู่กับลักษณะการใช้งานและการบำรุงรักษา นอกจากนั้นแล้วองค์ประกอบของอุปกรณ์และชิ้นส่วนต่าง ๆ ของถังหมักกากไขมันนั้นยังสามารถถูกปรับเปลี่ยนได้ตามความเหมาะสมและลักษณะการใช้งานของแต่ละโรงแรมอีกด้วย
• กระบวนการต้นแบบการแปรรูปกากไขมันเป็นปุ๋ยหมักด้วยถังหมักต้นแบบ
โครงการ “การพัฒนาปุ๋ยปรับปรุงบำรุงดินที่แปรรูปจากกากไขมันจากโรงแรมขนาดกลางและขนาดย่อม เกาะสมุย จังหวัดสุราษฎร์ธานี” ได้นำเสนอกระบวนการต้นแบบการแปรรูปกากไขมันเป็นปุ๋ยหมักด้วยถังหมักต้นแบบให้แก่กลุ่มอุตสาหกรรมโรงแรม พื้นที่เกาะสมุย เพื่อเป็นทางเลือกในการจัดการของเสียที่เกิดขึ้นทดแทนการจัดการกากไขมันในรูปแบบเดิมที่ทางโรงแรมดำเนินการอยู่ในปัจจุบัน เช่น การเก็บรวบรวมและหมักไว้ในบ่อเกรอะ การแปรรูปเป็นปุ๋ยหมักโดยวิธีการกองปุ๋ยหมัก หรือการหมักในบ่อซีเมนต์ เป็นต้น (รูปที่ 4)
รูปที่ 3 ลักษณะและส่วนประกอบของถังหมักกากไขมันต้นแบบ
รูปที่ 4 (ก) วิธีการจัดการกากไขมันปัจจุบันของอุตสาหกรรมโรงแรมในเกาะสมุย และ (ข) ถังหมักกากไขมันต้นแบบเพื่อใช้แปรรูปกากไขมันเป็นปุ๋ยหมัก
สำหรับกระบวนการแปรรูปปุ๋ยหมักจากกากไขมันนั้น เนื่องจากกากไขมันนั้นเป็นสารอินทรีย์ที่ย่อยสลายได้ยาก และอาจก่อให้เกิดกลิ่นอันไม่พึงประสงค์จากสารประกอบอินทรีย์ที่ระเหยได้ ก๊าซไข่เน่าและก๊าซแอมโมเนีย ซึ่งเกิดจากกระบวนการย่อยสลายกากไขมันในสภาวะไร้ออกซิเจนได้ โครงการต้นแบบจึงได้ดำเนินการปรับปรุงกากไขมันขั้นต้น โดยการเติมและคลุกเคล้ากากไขมันกับสารละลายกรดในปริมาณที่เหมาะสม ทำให้กรดและออกซิเจนในอากาศแทรกเข้าไปในกากไขมัน ทำให้เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส เพื่อสลายโครงสร้างทางเคมีของกากไขมันให้เล็กลง จนสามารถถูกย่อยสลายด้วยจุลินทรีย์กลุ่มที่ใช้ออกซิเจนได้ง่ายและรวดเร็วขึ้น และยังสามารถช่วยลดปัญหาที่อาจเกิดจากกลิ่นอันไม่พึงประสงค์ได้ด้วย
โดยทางโครงการต้นแบบได้นำเสนอการใช้สารละลายกรดเพื่อสลายโครงสร้างทางเคมีของกากไขมัน ดังนี้
1) กรดฟอสฟอริก (H3PO4) ความเข้มข้น 1 โมลาร์ (Molarity) นอกจากจะช่วยสลายโครงสร้างกากไขมันแล้ว ยังสามารถช่วยเพิ่มธาตุหลักประเภทฟอสฟอรัสให้แก่ปุ๋ยหมักอีกด้วย
2) กรดไนตริก (HNO3) ความเข้มข้น 1 โมลาร์ (Molarity) นอกจากจะช่วยสลายโครงสร้างกากไขมันแล้ว ยังสามารถช่วยเพิ่มธาตุหลักประเภทไนโตรเจนให้แก่ปุ๋ยหมักอีกด้วย
3) น้ำหมักชีวภาพ หรือน้ำหมัก EM โดยโครงการต้นแบบได้ทดลองใช้น้ำหนักชีวภาพจากสับปะรด ซี่งมีฤทธิ์เป็นกรดอ่อน มีค่าความเป็นกรดเป็นด่างประมาณ 5 จึงสามารถช่วยสลายโครงสร้างกากไขมันได้
การสลายโครงสร้างทางเคมีของกากไขมันด้วยกรดต่าง ๆ นั้น ดำเนินการโดยผสมกากไขมันและกรดนาน 1 คืนก่อนเริ่มผสมและคลุกเคล้าวัสดุหมักต่าง ๆ เข้ากับกากไขมันที่ผ่านการปรับปรุงกากไขมันขั้นต้นแล้ว โดยกรดฟอสฟอริก และน้ำหมักชีวภาพ มีความเหมาะสมในการสลายโครงสร้างกรดไขมันต่างๆได้ดี
ในการนี้โครงการต้นแบบได้ดำเนินการปรับปรุงกากไขมันขั้นต้นด้วยสารละลายกรดฟอสฟอริก และน้ำหมักชีวภาพ แล้วจึงได้ดำเนินการผสมกากไขมันและวัสดุหมักต่าง ๆ ที่มีอยู่ในพื้นที่เกาะสมุยเข้าด้วยกัน ตามสูตรการหมักทั้งสิ้น 3 สูตร ดังสรุปในตารางที่ 2 แล้วใส่ลงในถังหมักกากไขมันต้นแบบ และหมักเป็นระยะเวลาทั้งสิ้น 60 วัน
ตารางที่ 2 ส่วนผสมของปุ๋ยหมักจากกากไขมัน
| วัสดุผสม | สูตรที่ 1 (สูตรเมืองสมุยกรุ๊ป) |
สูตรที่ 2 (สูตรตามผลการทดลองในห้องปฏิบัติการ) |
สูตรที่ 3 (สูตรประยุกต์จากสูตรที่ 1 และ 2) |
| กากไขมัน (กิโลกรัม) | 14 | 40 | 14 |
| เศษวัชพืช (กิโลกรัม) | 50 | 0 | 50 |
| มูลสัตว์ (กิโลกรัม) | 13 | 50 | 13 |
| รำข้าว (กิโลกรัม) | 0.3 | 0 | 0.3 |
| ผงโดโลไมท์ (กิโลกรัม) | 0.3 | 0 | 0.3 |
| ขี้เลื่อย (กิโลกรัม) | 0 | 10 | 0 |
| น้ำหมัก (ลิตร) | 7 | 0 | 7 |
| น้ำเปล่า (ลิตร) | 14 | 0 | 14 |
| น้ำหนักรวม (หนัก) | 100 | 100 | 100 |
| กรดฟอสฟอริก (ลิตร) | 0 | 40 | 14 |
ตลอดระยะเวลาการหมักกากไขมันให้เป็นปุ๋ยหมัก 60 วันนั้น ยังได้ดำเนินการควบคุมสภาวะการหมักอื่น ๆ พร้อมกันด้วย ดังนี้
1) ขนาดของวัสดุหมัก ควบคุมให้วัสดุผสมมีลักษณะทางกายภาพต่างจากกากไขมัน และมีขนาดไม่เกิน 2 นิ้ว เพื่อทำให้อากาศสามารถถ่ายเทไปยังวัสดุหมักทั้งหมดได้
2) อุณหภูมิ ควบคุมให้อุณหภูมิกองปุ๋ยหมักในถังหมักต้นแบบสูงกว่า 55 องศาเซลเซียส อุณภูมิที่สูงนี้จะช่วยทำลายเมล็ดวัชพืช ไข่และตัวอ่อนของแมลงวันที่อาจปะปนอยู่กับกากไขมัน และวัสดุผสมได้ เพื่อป้องกันการเกิดโรคพืชภายหลังจากที่นำปุ๋ยหมักไปใช้ประโยชน์
