ในดินกรดอ่อนและดินเนื้อหยาบ ไบโอชาร์ลดความเป็นประโยชน์ของโลหะหนักได้จริง แต่ในดินด่างและดินเนื้อละเอียด งานวิจัยกลับพบว่าเพิ่มขึ้น
ในพื้นที่ที่เคยมีเหมือง โรงงาน หรือการใช้สารเคมีเข้มข้นมายาวนาน ดินอาจสะสมโลหะหนักอย่างแคดเมียม ตะกั่ว สารหนู และโครเมียม ซึ่งเข้าสู่ห่วงโซ่อาหารผ่านการดูดซึมของพืชได้
ไบโอชาร์ถูกเสนอเป็นทางเลือกในการฟื้นฟู เพราะวิธีดั้งเดิมอย่างการขุดดินออกหรือใช้สารเคมีมักแพงเกินไปหรือรบกวนสิ่งแวดล้อม แต่คำถามคือได้ผลแค่ไหน และในเงื่อนไขใด
ไบโอชาร์ลดความเป็นประโยชน์ของโลหะหนักผ่านหลายกลไกพร้อมกัน ได้แก่การแลกเปลี่ยนไอออน การดูดซับบนผิว การตกตะกอน และการตกตะกอนร่วม3
กลไกที่สำคัญไม่แพ้กันคือการเพิ่มค่า pH ของดิน เพราะโลหะหนักหลายชนิดละลายน้ำได้ดีในสภาพกรด เมื่อ pH สูงขึ้นจึงตกตะกอนและพืชดูดขึ้นไปได้น้อยลง
งานวิเคราะห์อภิมานจาก 58 งานวิจัย2 ที่ศึกษาไบโอชาร์ดัดแปลงกับแคดเมียมพบผลชัดเจน
งานทดลองภาคสนามให้ผลในทิศทางเดียวกัน มีงานที่พบว่าการใส่ไบโอชาร์ 4% ลดปริมาณตะกั่ว แคดเมียม และโครเมียมที่สกัดได้ในดินลง 79% 61% และ 78% ตามลำดับ และลดความเข้มข้นในส่วนยอดของข้าวโพดลง 71% 63% และ 78%4
นี่คือส่วนที่สำคัญที่สุดของบทความนี้ และเป็นส่วนที่มักไม่ถูกพูดถึง
งานวิเคราะห์อภิมานที่ศึกษาผลของการเสื่อมสภาพของไบโอชาร์ตามเวลา1 ซึ่งรวบรวมข้อมูล 257 ชุดจากงานวิจัยก่อนเดือนพฤษภาคม 2020 พบผลที่แยกตามเงื่อนไขอย่างชัดเจน
| เงื่อนไขของดิน | ความเป็นประโยชน์ของโลหะหนัก | ความหมาย |
|---|---|---|
| ดินกรดอ่อน pH 6.00–6.99 | −16.9% | ได้ผลตามที่ต้องการ |
| ดินเนื้อหยาบ | −28.7% | ได้ผลดีที่สุด |
| ดินเนื้อปานกลาง | −6.4% | ได้ผลเล็กน้อย |
| ดินด่าง pH สูงกว่า 8.00 | +149% | ผลตรงกันข้าม ความเสี่ยงเพิ่ม |
| ดินเนื้อละเอียด | +121% | ผลตรงกันข้าม |
ไบโอชาร์ไม่ใช่ยาครอบจักรวาลสำหรับดินปนเปื้อน ในบางสภาพดิน มันทำให้สถานการณ์แย่ลง
คำอธิบายที่เป็นไปได้คือในดินด่างอยู่แล้ว การเพิ่ม pH ไม่ได้ช่วยตกตะกอนเพิ่ม แต่กลับอาจทำให้โลหะบางชนิดที่ละลายได้ดีในสภาพด่าง เช่น สารหนู เคลื่อนที่ได้มากขึ้น
ไบโอชาร์ในดินไม่ได้คงสภาพเดิมตลอดไป เมื่อเวลาผ่านไปสมบัติทางเคมีกายภาพเปลี่ยน ซึ่งอาจทำให้สัดส่วนของโลหะหนักในรูปที่ไม่เสถียรเพิ่มขึ้นและเกิดความเสี่ยงต่อสิ่งแวดล้อมตามมา1
งานวิจัยจึงแนะนำให้ใช้ไบโอชาร์ที่ผลิตที่อุณหภูมิสูงสำหรับงานกักโลหะหนักในระยะยาว เพราะมีความเสถียรมากกว่า ซึ่งสอดคล้องกับข้อมูลเรื่องอุณหภูมิไพโรไลซิสที่พบว่าอุณหภูมิสูงให้พื้นที่ผิวและความเสถียรสูงกว่า
การใช้ไบโอชาร์ในดินปนเปื้อนไม่ควรทำโดยเดาเอง ต้องตรวจ pH และเนื้อดินก่อนเสมอ และควรมีการวิเคราะห์ดินก่อนและหลัง เพราะข้อมูลข้างต้นแสดงว่าการใส่ผิดสภาพดินอาจเพิ่มความเสี่ยงแทนที่จะลด สำหรับพื้นที่ปนเปื้อนจริงควรปรึกษาหน่วยงานด้านดินก่อนดำเนินการ
สำหรับสวนและแปลงเกษตรทั่วไปที่ไม่ได้มีปัญหาปนเปื้อน ประเด็นนี้ไม่ใช่เหตุผลหลักในการใช้ไบโอชาร์ แต่มีสองข้อที่ควรจำ
บทความนี้เรียบเรียงจากงานวิจัยที่เผยแพร่ในวารสารวิชาการ ตัวเลขที่อ้างถึงเป็นค่าเฉลี่ยจากการวิเคราะห์อภิมาน ซึ่งมีความแปรผันสูงตามชนิดดิน ชนิดวัตถุดิบ อัตราการใส่ และสภาพภูมิอากาศ ผลในแปลงจริงของแต่ละพื้นที่จึงอาจต่างจากค่าเฉลี่ยได้มาก ควรทดลองในพื้นที่ของตนเองก่อนขยายผล
ไบโอชาร์จากไม้ผลที่ระบุแหล่งที่มาได้ ไม่ใช้วัตถุดิบที่ไม่ทราบที่มา