ประเด็นที่ 1 เนื้อหาทางวิชาการ

น้ำส้มควันไม้ที่ได้จากการควบแน่นจากกระบวนการผลิตถ่านยังไม่สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้ทันทีเนื่องจากการเปลี่ยนเป็นถ่านไม้ได้เกิดขึ้นพร้อมกันทั้งเตาแต่เริ่มก่อนที่หน้าเตาด้านบนแล้วแผ่กระจายมายังหลังเตาด้านล่างดังนั้นควันที่ออกมาจากปล่องควันจึงเป็นควันที่ผสมกันระหว่างควันอุณหภูมิต่ำและสูง เมื่ออุณหภูมิถึง 300 องศาเซลเซียส ลิกนิน (Lignin) จะเริ่มสลายตัวมีน้ำมันดิน (Tar) และสารระเหย (Volatile) ปนออกมาด้วย น้ำมันดินที่ละลายน้ำไม่ได้ (Oil Base) จะนำไปใช้ประโยชน์ในการเกษตรไม่ได้เพราะจะไปปิดปากของใบพืช และเกาะติดรากพืช ทำให้พืชเติบโตช้าหรือตายได้ 

­

­

การทำน้ำส้มควันไม้ให้บริสุทธิ์ทำได้ 3 วิธี คือ

1. ปล่อยให้ตกตะกอน โดยเก็บในถังทรงสูงทิ้งไว้ประมาณ 90 วัน น้ำส้มควันไม้จะตกตะกอน แบ่ง เป็น 3 ชั้น ชั้นบนสุดจะเป็นน้ำมันใส (Lignin) ชั้นกลางเป็นของเหลวใสสีชา หรือสีน้ำตาลมีกลิ่นควันไฟ คือ น้ำส้มควันไม้ และชั้นล่างสุดเป็นของเหลวข้นสีดำ คือน้ำมันดิน และหากนำผงถ่านมาผสมในน้ำส้มควันไม้ประมาณ 5 % โดนน้ำหนัก ผงถ่านจะดูดซับทั้งน้ำมันใสและน้ำมันดิน ให้ตกตะกอนลงสู่ชั้นล่างสุดใช้เวลาประมาณ 45 วัน
2. การกรอง โดยใช้ผ้ากรองหรือถังกรอง ที่ใช้ผงถ่านกัมมันต์ ซึ่งจะได้คุณสมบัติที่แตกต่างกันไป เพราะถ่านกัมมันต์ จะลดความเป็นกรดของน้ำส้มควันไม้และใช้วิธีนี้เพื่อนำไปเป็นวัตถุดิบในทางอุตสาหกรรมต่างๆ เท่านั้น
3. การกลั่น โดยกลั่นได้ทั้งในความดันบรรยากาศปกติ และการกลั่นแบบลดความดัน รวมทั้งการกลั่นลำดับส่วนเพื่อแยกเฉพาะสารหนึ่งสารใดในน้ำส้มควันไม้มาใช้ประโยชน์ ซึ่งส่วนใหญ่มักใช้ในอุตสาหกรรมผลิตยา กระบวนการกลั่นน้ำส้มควันไม้เกิดจากการให้ความร้อนแก่น้ำส้มควันไม้จนกลายเป็นไอ และไอน้ำที่ออกมาเมื่อกระทบกับความเย็นในถังน้ำจึงรวมตัวกันเป็นหยดน้ำ เป็นการเปลี่ยนสถานะจากก๊าซเป็นของเหลว ปรากฏการณ์ที่ไอน้ำเปลี่ยนสถานะจากก๊าซเป็นของเหลวเรียกว่า การควบแน่น นักเรียนได้เรียนรู้เรื่องกระบวนการกลั่นจากการปฏิบัติจริง โรงเรียนบ้านหนองไผ่ได้กลั่นน้ำส้มควันไม้โดยใช้ถังควบคุมอุณหภูมิมีวิธีการดังนี้

­

ขั้นตอนที่ 1 เตรียมเครื่องกลั่น

­

ขั้นตอนที่ 2

ใส่น้ำส้มควันไม้ลงในถังควบคุมอุณหภูมิ จำนวน 10 ลิตร และจะกลั่นออกมาครั้งละ 5 ลิตร (ถ้าจะกลั่นสมุนไพรก็นำสมุนไพร จำนวน 3 กก. ใส่ลงในตะแกรง แล้วนำลงไปวางในถัง)

­

ขั้นตอนที่ 3

ปิดฝาถังให้แน่นล็อคด้วยน็อตใช้ไขควงขันให้แน่นทุกตัว

­

ขั้นตอนที่ 4

ต่อสายน้ำเข้าและเปิดน้ำเข้าให้เต็มถัง

­

­

ขั้นตอนที่ 5

ต่อสายท่อนำไอน้ำจากถังควบคุมอุณหภูมิที่เราใส่น้ำส้มควันไม้ลงไป

­

­

ขั้นตอนที่ 6

จุดเตาแก๊สให้ความร้อนกับถังเพื่อต้มน้ำส้มควันไม้ใช้เวลา ประมาณ 30-45 นาที น้ำส้มควันไม้ที่กลั่นจะเริ่มหยดออกมา

­

­

น้ำส้มควันไม้กลั่นเริ่มหยด จะใช้เวลาเฉลี่ย ประมาณ 1 ชั่วโมงได้ปริมาตร 1 ลิตร ขณะที่ต้มจะคุมอุณหภูมิภายในถังจะคงที่ระหว่าง 80-95 องศาเซลเซียส และสังเกตเข็มวัดความดันถ้าเข็มวัดความดันเคลื่อนไปถึงขีดสีแดงแสดงว่ามีสิ่งอุดตันภายในท่อทางเดินของไอน้ำ

­

­

­

ประเด็นที่ 2 องค์ความรู้

1. แหล่งกำเนิดขององค์ความรู้

การเผาถ่านเพื่อเก็บน้ำส้มควันไม้เกิดจากประสบการณ์ในการเรียนรู้เนื่องจากโรงเรียนมีเตาเผาถ่าน แบบ 200 ลิตร และเตาดิน และได้ใช้แหล่งเรียนรู้นี้เป็นสื่อในการจัดกิจกรรมการเรียนการสอนจากนั้นได้รับความอนุเคราะห์จาก ลุงวันชัย เกิดอ้น มาให้ความรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการเก็บน้ำส้มควันไม้ จากนั้นครูผู้สอนได้สอดแทรกองค์ความรู้เรื่องกระบวนการกลั่น ให้กับนักเรียน และได้ศึกษาค้นคว้าเพิ่มเติมถึงการนำน้ำส้มควันไม้ไปใช้ประโยชน์ วิธีการเก็บน้ำส้มควันไม้ที่ถูกต้อง

­

เรียนรู้ด้วยโครงงาน จากเตาเผาขนาด 200 ลิตร

จากปัญหาที่พบคือผู้ที่มาเยี่ยมชมศึกษาดูงาน มักจะถามเสมอว่าไม้แต่ละชนิดให้ปริมาณน้ำส้มควันไม้แตกต่างกันอย่างไร และน้ำส้มควันไม้จากไม้ต่างชนิดกันมีคุณสมบัติ ประสิทธิภาพเหมือนหรือแตกต่างกันอย่างไร พวกเราได้นำปัญหาแรกมาทดลองก่อน คือไม้แต่ละชนิดให้ปริมาณน้ำส้มควันไม้แตกต่างกันอย่างไรโดยมีขั้นตอนการทดลองดังนี้

­

1.เตรียมเชื้อเพลิงที่มีในชุมชน หมู่บ้าน และบริเวณโรงเรียน เป็นไม้ 3 ประเภทได้แก่ ไม้มะม่วงหาได้จากการตัดแต่งกิ่งในสวนของโรงเรียน ไม้สะเดา ได้จากการตัดในสวนป่าภูมิรักษ์หลังโรงเรียน และกลุ่มไม้เบญจพรรณซึ่งเป็นไม้รวมต่างๆที่ได้จากการตัดแต่งกิ่งไม้ประกอบด้วยไม้ยูคา ไม้ขี้เหล็ก กิ่งมะขามป้อมและอื่นๆ ซึ่งในการเตรียมไม้นี้จะตัดและผึ่งแดดทิ้งไว้ประมาณ 15 วันเพื่อลดความชื้นให้ไม้หมาดก่อนนำไปเผา การเผาไม้แต่ละชนิดใช้การทดลองเผาชนิดละ 3 ครั้ง แต่ละครั้งใช้ไม้ฟืน 50 กิโลกรัมขนาดของไม้ฟืนเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 1-2 นิ้ว ความยาวประมาณ 50 – 55 เซนติเมตร

­

2.การเผาถ่านโดยการใช้เชื้อเพลิงแห้ง ไม้เล็กๆ จุดที่หน้าเตาด้านบนค่อยๆเติมเชื้อเพลิงที่ละน้อยให้ไอร้อนเข้าไปสะสมในเตาและลุกไหม้ติดกับฟืนจากนั้นสอดเหล็กเข้าไปในท่อระบายอากาศด้านบนให้ไข้วกันแล้ววางตะแกรงเพื่อวางผลไม้ไว้ด้านบนปากเตา แล้วปิดปากเตาให้เรียบร้อย ใช้เวลาประมาณ 45 นาที จะเริ่มเห็นควันบ้าออกมาทางปล่องซึ่งเราจะยังไม่เก็บน้ำส้มควันไม้ จนกว่าควันจะเริ่มมีสีขาวปนน้ำตาล อุณหภูมิที่ปากปล่องประมาณ 80 -120 องศาเซลเซียสจึงเริ่มเก็บน้ำส้มควันไม้

­

ระยะเวลาในการเผาใช้เวลาประมาณ 8 ชั่วโมงโดยสังเกตลักษณะของควันไฟถ้าควันจางเกือบหมดแล้วจึงอุดถังโดยใช้กระป๋องกาแฟครอบเข้าที่ปลายท่อแต่ละด้าน แล้วใช้ดินเหนียวอุดอีกครั้งหนึ่ง ตั้งทิ้งข้ามคืนให้เย็นประมาณ 10 ชั่วโมง จึงเก็บถ่านไม้ ถ่านผลไม้ดูดกลิ่น

­

จากตารางพบว่าค่าเฉลี่ยปริมาณน้ำส้มควันไม้ที่ได้จากการเผาถ่าน 3 ครั้ง ไม้สะเดาได้ 1,085มิลลิลิตร ไม้มะม่วงได้ 830 มิลลิลิตร และไม้เบญจพรรณได้ 864.66 มิลลิลิตร

­

การทดลองครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาปริมาณของน้ำส้มควันไม้จากไม้ชนิดค่างๆที่เผาด้วยเตาดิน

­

ตัวแปรที่เกี่ยวข้องกับการทำโครงงานประเภททดลองครั้งนี้ได้แก่

1. ตัวแปรต้น ได้แก่ ชนิดของไม้ทั้ง 3 ชนิด ได้แก่ ไม้สะเดา มะม่วง ไม้เบญจพรรณ

2. ตัวแปรตาม ได้แก่ปริมาณของน้ำส้มควันไม้ที่ได้จากการเผาไม้ชนิดต่างๆ

3. ตัวแปรควบคุม ได้แก่ น้ำหนักของไม้ ระยะเวลาการเตรียมฟืนก่อนเผา

­

­

การใช้น้ำส้มควันไม้ในโรงเรียน นักเรียนเรียนรู้แบบโครงงาน ใช้ฉีดพ่นผักสวนครัว ได้ผักปลอดสารพิษส่งเข้าโครงการอาหารกลางวันของโรงเรียน

­

­

นักเรียนได้ทดลองใช้น้ำส้มควันไม้ในการเกษตร ใช้รดแปลงผัก เพื่อขับไล่แมลง โดยมีขั้นตอนการศึกษาโดยการทำเป็นโครงงานวิทยาศาสตร์ประเภทการทดลอง เปรียบเทียบว่าระหว่างผักที่ใช้น้ำส้มควันไม้กับผักที่ไม่ได้ใช้น้ำส้มควันไม้รดจะมีความแตกต่างกันอย่างไร เมื่อนักเรียนทำการทดลองแล้วพบว่าผักที่รดด้วยน้ำส้มควันไม้ในอัตราส่วน 1 : 200 (100 ซีซี. ต่อน้ำ 20 ลิตร) รดทุก 7 วันผักเจริญเติบโตดีกว่าและมีแมลงรบกวนน้อยกว่าแปลงที่ไม่ได้รดน้ำส้มควันไม้

­

2. การต่อยอดองค์ความรู้

พัฒนาการในการผลิตน้ำส้มควันไม้ระยะแรกของโรงเรียนเริ่มจากการเก็บน้ำส้มที่ได้จากเตาเผาถ่านโดยตรง และนำมาเก็บไว้ให้ได้อายุการใช้งานเป็นเวลา 90 วัน ระยะที่สอง นำมากรองด้วยเครื่องกรองที่ทำขึ้นเอง เมื่อกรองแล้วก็ต้องเก็บไว้อีกเป็นเวลา 45 วันสังเกตน้ำส้มต้องใสและเป็นสีชา จึงนำมาใช้ได้

­

จากการศึกษาเอกสารตำราต่างๆที่เกี่ยวข้องพบว่าการกลั่นสามารถนำน้ำส้มควันไม้ไปใช้ได้เลย จึงได้ศึกษาวิธีการกลั่นจากภูมิปัญญาชาวบ้านโดยการต้มน้ำส้มควันไม้ให้เป็นไอน้ำแล้วนำไอน้ำผ่านความเย็นไอน้ำที่ได้ก็จะกลั่นตัวเป็นหยดน้ำ การกลั่นน้ำส้มควันไม้ของโรงเรียนบ้านหนองไผ่ กลั่นโดยใช้ถังควบคุมความดันซึ่งได้รับความรู้จากภูมิปัญญาชาวบ้าน คือ นายนิคม ศิริบุตร ( ลุงสุ่ม) อายุ 65 ปี เป็นผู้ให้ความรู้เรื่องวิธีการกลั่นซึ่งคุณลุงได้กลั่นสมุนไพรไล่แมลง โดยการพานักเรียนไปศึกษาแหล่งเรียนรู้จาก แหล่งเรียนรู้ภูมิปัญญาไทยพัดศรี ตั้งอยู่ หมู่ 10 ต.หนองบัว อ.หนองบัว จ.นครสวรรค์ เมื่อได้ความรู้แล้วได้นำมาปฏิบัติโดยการ กลั่นน้ำส้มควันไม้

­

ระยะที่สามการกลั่นน้ำส้มควันไม้ด้วยเตากลั่นแบบควบคุมความดัน เป็นการต่อยอดความรู้จากการกลั่นน้ำสมุนไพรของลุงสุ่ม ทางโรงเรียนบ้านหนองไผ่ได้ต่อยอดโดยเปลี่ยนจากการกลั่นน้ำสมุนไพรเป็นกลั่นน้ำส้มควันไม้ ได้น้ำส้มควันไม้ที่สามารถนำไปใช้ได้เลยสะอาด และมีประสิทธิภาพสูงขึ้น น้ำส้มควันไม้ที่ได้ไม่ต้องเสียเวลาในการเก็บ สามารถนำมาใช้ได้เลย

­

ระยะที่สี่ต่อยอดและพัฒนาโดยการเพิ่มสมุนไพรเข้าไป โดยใช้อัตราส่วน น้ำส้มควันไม้ 10 ลิตร ใช้สมุนไพร 3 กิโลกรัม ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของน้ำส้มควันไม้ที่กลั่นได้ น้ำส้มควันไม้ที่กลั่นได้ก็จะเพิ่มประสิทธิภาพของสมุนไพรที่นำมาใส่ลงไปด้วยเช่น ใบสาบเสือ เมล็ดพริก หนอนตายอยาก เมล็ดสะเดา ตะไคร้หอม เป็นต้น ซึ่งการเลือกว่าจะใช้สมุนไพรชนิดใดกลั่นนั้นได้เลือกตามฤดูกาลที่มีพืชในท้องถิ่น เช่น กลั่นสาบเสือเพราะขณะนี้สาบเสือหาได้ง่ายในท้องถิ่น และสาบเสือ มีประสิทธิภาพในการกำจัดเพลี้ยกระโดด เพลี้ยจักจั่น เพลี้ยไฟ หนอนกระทู้ ช่วงฤดูที่เมล็ดสะเดาสุกก็จะกลั่นเมล็ดสะเดา

­

3. ผลที่ได้จากการนำองค์ความรู้ไปใช้ประโยชน์

เมื่อนักเรียนกลั่นน้ำส้มควันไม้โดยใส่สมุนไพรเข้าไปด้วย ในอัตราส่วน น้ำส้มควันไม้ 10 ลิตร สมุนไพร 3 กิโลกรัม กลั่นออกมาแต่ละครั้งให้ได้ 5 ลิตร แล้วนำน้ำส้มควันไม้กลั่นที่ได้สามารถนำไปใช้ในการเกษตร ได้ผลดีกว่าเดิม จากการทดลองใช้กับแปลงผักในโรงเรียนและให้ผู้ปกครองนักเรียนนำไปใช้ที่บ้านจำนวน 5 ราย เมื่อสอบถามความคิดเห็น พบว่าแต่ละคนพอใจและจะนำน้ำส้มควันไม้กลั่นผสมสมุนไพรของโรงเรียนไปใช้ แทนสารเคมี

­

4. ความคุ้มค่าทางทรัพยากร

เตาเผาถ่านน้ำส้มควันไม้ในโรงเรียน สามารถเก็บน้ำส้มควันไม้ได้เอง จากการปฏิบัติกิจกรรมของนักเรียนทั้งในและนอกเวลาเรียน มีผลผลิตเพียงพอที่จะนำมากลั่นและใช้ในแปลงผัก พืชผักสวนครัวในคอกหมู โรงเรือนเลี้ยงไก่ของโรงเรียน นอกจากนี้ยังจำหน่ายเพื่อนำผลกำไรที่ได้ส่วนหนึ่งนำเข้าโครงการอาหารกลางวัน

­

เครื่องกลั่นน้ำส้มควันไม้ในโรงเรียนใช้วัสดุในการผลิตที่ราคาถูก ใช้ถังแก๊สที่มีอยู่ในโรงเรียน และถังน้ำมันขาดเล็ก ขาตั้งชุดเครื่องกลั่นได้จากเหล็กขาเก้าอี้ที่มีอยู่แล้ว ทำให้ต้นทุนในการผลิตต่ำ แรงงานการทำนักการภารโรงเป็นผู้ประกอบให้ราคา 2,000 บาท

­

การกลั่นแต่ละครั้งได้น้ำส้มควันไม้สมุนไพร โดยเฉลี่ยครั้งละ 5 ลิตร สามารถใช้แทนสารเคมีกำจัดแมลงได้ ผู้ใช้ปลอดภัย และได้รับประทานผักที่ปลอดสารพิษ ช่วยรักษาสภาพของดิน สิ่งแวดล้อมให้อยู่ในสภาพสมดุล เสมอ