ไบโอชาร์ (Biochar) คืออะไร
             ไบโอชาร์ (Biochar) หรือเรียกในภาษาไทยว่าไบโอชาร์ คือ วัสดุที่อุดมด้วยคาร์บอน ผลิตจากการให้ความร้อนมวลชีวภาพ (biomass) โดยไม่ใช้ออกซิเจนหรือใช้น้อยมาก เรียกกระบวนการนี้ว่าการแยกสลายด้วยความร้อน (pyrolysis) ซึ่งมีสองวิธีหลักๆคือการแยกสลายอย่างเร็วและอย่างช้า การผลิตไบโอชาร์ด้วยวิธีการแยกสลายอย่างช้าที่อุณหภูมิเฉลี่ย 500 องศาเซลเซียส จะได้ผลผลิตของไบโอชาร์มากกว่า 50% แต่จะใช้เวลาเป็นชั่วโมง ซึ่งต่างจากวิธีการแยกสลายอย่างเร็วที่อุณหภูมิเฉลี่ย 700 องศาเซลเซียส  ซึ่งใช้เวลาเป็นวินาที ผลผลิตที่ได้จะเป็นน้ำมันชีวภาพ (bio-oil) 60%  แก๊สสังเคราะห์ (syngas)  ได้แก่ H₂, CO และ CH₄  รวมกัน 20% และ ไบโอชาร์ 20% (Winsley, 2007; Zafar,2009)   Biochar มีความหมายแตกต่างจาก Charcoal (ถ่านทั่วไป) ตรงจุดมุ่งหมายของการใช้ประโยชน์ คือเมื่อกล่าวถึง Charcoal จะหมายถึงถ่านที่ใช้เป็นเชื้อเพลิง  ขณะที่ Biochar คือถ่านที่ใช้ประโยชน์เพื่อกักเก็บคาร์บอนลงดินและปรับปรุงดิน (Ricks,2007)  การกักเก็บคาร์บอนในดินด้วยการแยกสลายมวลชีวภาพด้วยความร้อนจะได้คาร์บอนถึง  50% ของคาร์บอนที่มีอยู่ในมวลชีวภาพ คาร์บอนที่ได้จากการเผามวลชีวภาพจะเหลือเพียง 3% และจากการย่อยสลายโดยธรรมชาติหลังจาก 5-10 ปี จะได้คาร์บอนน้อยกว่า 20%  ปริมาณของคาร์บอนที่ได้จะขึ้นกับชนิดของมวลชีวภาพ  สำหรับอุณหภูมิจะมีผลน้อยมากถ้าอยู่ระหว่าง 350-500 องศาเซลเซียส (Lehmann et al.,2006)

ประโยชน์ของไบโอชาร์   สามารถสรุปได้ 4 ประการหลักดังนี้

1. ช่วยบรรเทาการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ เนื่องจากไบโอชาร์สามารถลดคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศในระยะยาวได้ด้วยการกักเก็บคาร์บอนในดิน
2. ช่วยปรับปรุงดินและผลผลิตทางการเกษตร  เนื่องจากเมื่อนำไบโอชาร์ลงดิน  ลักษณะความเป็นรูพรุนของ         ไบโอชาร์จะช่วยกักเก็บน้ำและอาหารในดิน และเป็นที่อยู่ให้กับจุลินทรีย์สำหรับทำกิจกรรมเพื่อสร้างอาหารให้ดิน เมื่อดินอุดมสมบูรณ์จะส่งผลให้ผลผลิตทางการเกษตรเพิ่มขึ้น
3. ช่วยผลิตพลังงานทดแทน เนื่องจากกระบวนการผลิตไบโอชาร์จากมวลชีวภาพด้วยการแยกสลายด้วยความร้อนจะให้พลังงานชีวภาพที่สามารถใช้เป็นพลังงานทดแทนเพื่อการขนส่งและในระบบอุตสาหกรรมได้
4. ช่วยในกระบวนการจัดการของเสียประเภทอินทรีย์วัตถุได้  เนื่องจากเทคโนโลยีไบโอชาร์มีศักยภาพในการกำจัดของเสียที่ทำให้สิ่งแวดล้อมเป็นมิตรได้

ยุทธศาสตร์ทำหนึ่งได้สาม ไบโอชาร์เพื่อเพิ่มความสมบูรณ์ของดิน ลดภาวะโลกร้อน และลดความยากจน

             ยุทธศาสตร์หมายถึงแผนพัฒนาที่แสดงโครงสร้างความสัมพันธ์ระหว่างองค์ประกอบของแผนและกลไกในการขับเคลื่อนให้การปฏิบัติตามแผนสามารถบรรลุเป้าหมายได้  การวิจัยนี้ได้พัฒนายุทธศาสตร์ทำหนึ่งได้สามฯในรูปของวงจรย้อนกลับระหว่างองค์ประกอบของระบบจัดการทรัพยากรแบบยั่งยืนหรือเรียกอีกอย่างว่าสมมติฐานพลวัตระบบจัดการทรัพยากรแบบยั่งยืน  ดังต่อไปนี้

สมมติฐานพลวัตระบบจัดการทรัพยากรแบบยั่งยืน

ไบโอชาร์ การปรับปรุงดิน ภาวะโลกร้อน และความยากจน

             จากการตรวจเอกสารด้านเทคโนโลยีไบโอชาร์และที่เกี่ยวข้อง สามารถสังเคราะห์และสรุปในรูปของสมมติฐานพลวัตของระบบการจัดการทรัพยากรแบบยั่งยืน ดังรูปที่ 1 ซึ่งเป็นระบบที่ประกอบด้วยทั้งวงจรย้อนกลับเชิงลบซึ่งต่อไปขอเรียกสั้นๆว่าวงจรลบ และวงจรย้อนกลับเชิงบวกซึ่งต่อไปขอเรียกว่าวงจรบวก  วงจรลบมี 2 วงจรคือวงจร 1 และ วงจร 2  ส่วนวงจรที่เหลือเป็นวงจรบวก  วงจร 1 เป็นวงจรสมดุลระหว่างพืชกับ CO₂ ระบบนี้เป็นระบบที่พยายามรักษาความสมดุลโดยธรรมชาติ (อรสา, 2549) คือเมื่อมี  CO₂ เพิ่มขึ้น จะทำให้พืชเติบโตและมีปริมาณเพิ่มขึ้นเพราะพืชใช้ CO₂ ในการสังเคราะห์แสงเพื่อสร้างอาหาร  และเมื่อพืชมีปริมาณเพิ่มขึ้นก็จะช่วยดูดซับ CO₂ เพิ่มขึ้น ทำให้ CO₂ ในชั้นบรรยากาศมีปริมาณลดลง  อย่างไรก็ดี วงจร 3 (CO₂-พืช-เศษวัสดุจากพืช-การย่อยสลายโดยธรรมชาติ) และวงจร 4 (CO₂-พืช-เศษวัสดุจากพืช-เผา) เป็นวงจรบวกซึ่งมีการทำงานแล้วส่งผลให้  CO₂ เพิ่มขึ้น  ทำให้วงจร 1 ไม่สามารถรักษาระดับความสมดุลได้ กล่าวคือเมื่อปริมาณพืชเพิ่มขึ้น ทำให้ปริมาณเศษวัสดุจากพืชเพิ่มขึ้นด้วย   ทำให้เกิดการย่อยสลายโดยธรรมชาติมากขึ้น ส่งผลให้เกิด CO₂ มากขึ้น (วงจร 3) ในระบบการเกษตรจะมีการเผาเศษวัสดุเหล่านี้ก่อนทำการเกษตรแต่ละครั้ง  ส่งผลให้ปริมาณ CO₂ เพิ่มขึ้น  (วงจร 4)    วงจร 2 (CO₂-พืช-เศษวัสดุจากพืช-การแยกสลายด้วยความร้อน-ไบโอชาร์-carbon sink)  เป็นวงจรลบที่ช่วยให้ CO₂ ลดลงด้วยการตัดวงจรการเผาเศษวัสดุจากพืชและการย่อยสลายโดยธรรมชาติ มาสู่การนำเศษวัสดุดังกล่าวมาแยกสลายด้วยความร้อน (pyrolysis) จะได้ไบโอชาร์  ซึ่งไบโอชาร์จะดึงคาร์บอนจากเศษวัสดุพืชมาเก็บไว้  เมื่อนำไบโอชาร์ไปใส่ในดิน จะเป็นการกักเก็บคาร์บอนในดิน (carbon sink) ซึ่งจากผลการวิจัยพบว่าคาร์บอนนี้มีคุณสมบัติเสถียร ไม่ทำปฏิกิริยากับสารใดๆ และสามารถอยู่ในสภาพเดิมได้เป็นเวลายาวนานนับ 1000 ปี (IBI,2008) ส่งผลให้  CO₂ ในชั้นบรรยากาศลดลง เทคโนโลยีไบโอชาร์จึงได้ชื่อว่าเป็น Carbon negative technology ฉะนั้นถ้าต้องการแก้ปัญหาด้วยการลด CO₂ จะต้องทำให้วงจรลบ 1 และวงจรลบ 2 ทำงานเด่นกว่าวงจรบวก 3 และวงจรบวก 4    ไบโอชาร์ช่วยเพิ่มสารอาหารในดินและช่วยลดกรดในดิน เนื่องจากคุณสมบัติทางกายภาพของไบโอชาร์มีลักษณะเป็นโพรง เมื่อใส่ไบโอชาร์ลงดิน จึงสามารถกักเก็บน้ำทำให้ดินมีความชุ่มชื้น และเป็นที่อยู่อาศัยของชุมชนจุลินทรีย์ซึ่งช่วยสร้างอาหารในดิน ทำให้ผลผลิตการเกษตรเพิ่มขึ้น (Sohi et al.,2009;Biocharinfo,2009a;Wikipedia,2009)   วงจร 5 (พืช-เศษวัสดุจากพืช-การแยกสลายด้วยความร้อน-ไบโอชาร์-pHในดิน) และวงจร 6 (พืช-เศษวัสดุจากพืช-การแยก สลายด้วยความร้อน-ไบโอชาร์-สารอาหารในดิน) จึงเป็นวงจรบวกที่ทำหน้าที่ส่งผลให้ผลผลิตทางการเกษตรเพิ่มขึ้น  การแยก สลายเศษวัสดุจากพืชด้วยความร้อน ไม่เพียงแต่จะได้ไบโอชาร์ ยังได้พลังงานชีวภาพซึ่งสามารถนำบางส่วนกลับไปเป็นเชื้อเพลิงในการแยกสลายเศษวัสดุจากพืชในครั้งต่อไป (วงจร 7: การแยกสลายด้วยความร้อนโดยไม่ใช้ออกซิเจน-พลังงานชีวภาพ) พลังงานชีวภาพที่ได้จากการผลิตไบโอชาร์นี้สามารถนำไปผลิตกระแสไฟฟ้า เป็นพลังงานความร้อน และเป็นเชื้อเพลิงในการขนส่งได้ (CSIRO,2008)  ผลการวิจัยยังพบว่าไบโอชาร์ช่วยลดการแพร่กระจาย N₂O และ CH₄  (Zafar,2009; Wikipedia,2009)  ซึ่งทั้ง CO₂, N₂O และ CH₄  ต่างเป็นก๊าซเรือนกระจกหลักที่เป็นสาเหตุของภาวะโลกร้อน
             จากรูปที่ 1 วงจร 8 ถึงวงจร 21 พัฒนาจากแบบจำลองการประเมินศักยภาพชุมชนด้านความเข้มแข็งและความยากจน (อรสา,2548)  ถ้าภาวะโลกร้อนเพิ่มขึ้น ความเสี่ยงที่จะเกิดภัยพิบัติทางธรรมชาติ เช่น ภัยจากน้ำท่วม พายุ เพิ่มขึ้น  ส่งผลให้ต้องมีรายจ่ายจากความเสียหายเพิ่มขึ้น  ทำให้รายได้ลดลง และการจัดการทรัพยากร เช่น การใช้ที่ดิน มีปัญหามากขึ้น  ส่งผลให้ก๊าซเรือนกระจกมีโอกาสเพิ่มขึ้น (วงจร 8 : ก๊าซเรือนกระจก-ภาวะโลกร้อน-ความเสี่ยงที่เกิดจากภัยพิบัติ-รายจ่าย-รายได้-การจัดการทรัพยากร) และทำให้รายจ่ายเพิ่มขึ้นด้วย (วงจร 9 : รายจ่าย-รายได้-การจัดการทรัพยากร) ภัยพิบัติทางธรรมชาติ  การใช้ปุ๋ยเคมี การดำเนินชีวิตอย่างพอเพียง และการจัดการทรัพยากร ล้วนมีผลกระทบต่อรายจ่าย  หากรายจ่ายเพิ่มขึ้นจะทำให้รายได้ที่มีอยู่ลดลง  ทำให้ความจนเพิ่มขึ้น การเข้าถึงบริการทางสังคมลดลง การทำงานแย่ลง และสุดท้ายทำให้รายได้ลดลง (วงจร 10: รายได้-ความจน-การเข้าถึงบริการทางสังคม-การทำงาน)  ถ้ามีความจนมากโอกาสให้ทาน รักษาศีล และการทำภาวนา มีน้อยลง  อาจส่งผลให้ความจนเพิ่มขึ้น (วงจร 12: ความจน-ทาน ศีล ภาวนา)  และอาจทำให้การดำเนินชีวิตอย่างพอเพียงเกิดได้ยาก ทำให้รายจ่ายเพิ่มขึ้น  ส่งผลให้รายได้ลดลง (วงจร 11 : รายจ่าย-รายได้-ความจน-ทาน ศีล ภาวนา-การดำเนินชีวิตแบบพอเพียง)   วงจร 13 (การจัดการทรัพยากร-รายจ่าย-รายได้-ความจน-การเข้าถึงบริการทางสังคม-การทำงาน-เครือข่ายอาชีพ) วงจร14 (การจัดการทรัพยากร-การเรียนรู้-การมีส่วนร่วม-เครือข่ายคนดี-ทาน ศีล ภาวนา-ความจน-การเข้าถึงบริการทางสังคม-การทำงาน-เครือข่ายอาชีพ)   วงจร 15 (การจัดการทรัพยากร-การเรียนรู้-การมีส่วนร่วม-เครือข่ายคนดี-การเข้าถึงบริการทางสังคม-การทำงาน-เครือข่ายอาชีพ)
             วงจร 16 (การจัด การทรัพยากร-การเรียนรู้-การมีส่วนร่วม-เครือข่ายอาชีพ) และวงจร 17 (การจัดการทรัพยากร-การเรียนรู้-การวางแผน)  เป็นวงจรบวกที่ช่วยเสริมให้การจัดการทรัพยากรดีขึ้น ถ้าองค์ประกอบในระบบทำงานเสริมกันในทางที่เติบโต   แต่ถ้าองค์ประกอบในระบบเสริมกันในทางที่เสื่อมถอย จะส่งผลให้การจัดการทรัพยากรแย่ลง  วงจร 18 ถึง วงจร 21 เป็นวงจรบวกเช่นกันต่างทำงานเสริมกัน  ซึ่งถ้าเสริมกันในทางที่เติบโตจะส่งผลให้การวางแผนมีประสิทธิภาพทำให้การจัดการทรัพยากรดีขึ้น และส่งผลให้การมีส่วนร่วมมีมากขึ้น โอกาสทำโครง การ CDM มีความเป็นไปได้สูง   และมีโอกาสเพิ่มรายได้ให้กับผู้ทำ  การจัดการทรัพยากรในที่นี้ครอบคลุมการจัดการเรื่องการใช้ที่ดิน น้ำ และระบบเกษตรกรรม การจัดการทรัพยากรมีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาขึ้นอยู่กับระบบการวางแผน เครือข่ายอาชีพ และการใช้ประโยชน์จากทรัพยากรเพื่อการหารายได้ ขณะเดียวกันการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวได้ส่งผลกระทบต่อภาวะโลกร้อน การผลิตไบโอชาร์  และการเรียนรู้ของชุมชน   รายได้ซึ่งได้รับอิทธิพลจากรายจ่าย จะส่งผลย้อนกลับไปที่การจัดการทรัพยากรและส่งผลกระทบถึงความยากจน  การเข้าถึงบริการทางสังคม การทำงาน ซึ่งจะส่งผลย้อนกลับไปที่รายได้อีก  จากสมมติฐานนี้ถ้าจะทำให้ระบบการจัดจัดการทรัพยากรมีการทำงานแบบยั่งยืน  ต้องมียุทธศาสตร์ที่ทำให้วงจรลบซึ่งประกอบด้วยวงจร 1 และวงจร 2 ทำงานเด่นกว่าวงจร 3 และวงจร 4   เพราะจะทำให้ภาวะโลกร้อนลดลง   ส่งผลให้วงจร 9 และวงจร 13 ทำงานเสริมกันในทิศทางที่เติบโต   การทำให้รายได้เพิ่มขึ้นมี 4 ทาง คือ การลดรายจ่าย การทำงานมากขึ้น การเพิ่มผลผลิตพืช และการเข้าร่วมโครงการ CDM (Kogachi,2009;UNDP,2007;Starke,2009;TGO,2009) โดยมีความเข้มแข็งของชุมชน เครือข่ายอาชีพ และเครือข่ายคนดี เป็นตัวขับเคลื่อนให้การจัดการทรัพยากรมีประสิทธิภาพ