การศึกษาประสิทธิภาพไฮโดรเจลจากเซลลูโลสของกากกาแฟในการประยุกต์ใช้เป็นปุ๋ยสำหรับเพาะปลูกต้นกล้ากาแฟ
- ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
วิทกมล คำแสง, ณัฐวัฒน์ หงษ์เวียงจันทร์
- อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
วรางคณา ธุภักดี, รัตนาภรณ์ เบ็ญมาศ
- โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์
- ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์
กาแฟสายพันธุ์ Arabica เป็นพืชเศรษฐกิจที่สำคัญชนิดหนึ่งที่ทำรายได้ให้แก่ประเทศ เนื่องจากความต้องการบริโภคทั้งภายในและต่างประเทศเพิ่มมากขึ้น โดยแหล่งผลิตที่สําคัญ ได้แก่ จังหวัดเชียงราย เชียงใหม่ แม่ฮ่องสอน น่าน และลําปาง (กรมส่งเสริมการเกษตร, 2558) ในประเทศไทยพื้นฐานหลักในการเพาะปลูกคือดิน แต่เนื่องจากสภาพดินในแต่ละพื้นที่มีความอุดมสมบูรณ์แตกต่างกัน (กรมพัฒนาที่ดิน, 2558) ดังนั้นเกษตรกรจึงปรับปรุงคุณภาพดินให้มีความเหมาะสมโดยการใช้ปุ๋ยเคมี ซึ่งปุ๋ยเคมีเหล่านี้จะละลายได้อย่างรวดเร็วเมื่อโดนน้ำ ส่งผลให้พืชสามารถดูดซึมธาตุไปได้เพียงเล็กน้อยเท่านั้น (สุปราณี แก้วภิรมย์, 2562)
จากปัญหาปุ๋ยเคมีที่เกิดขึ้นส่งผลให้จึงมีธาตุอาหารส่วนที่เหลือจากการดูดซึมสูญเสียไปด้วยการถูกชะล้างซึ่งเป็นการสิ้นเปลืองค่าใช้จ่ายของเกษตรกร ปัจจุบันมีการพัฒนาปุ๋ยที่มีความสามารถในการควบคุมการปลดปล่อยธาตุอาหารหลักของพืชในรูปแบบต่าง ๆ เช่น ปุ๋ยเม็ดที่เคลือบผิวด้วยอนินทรียสาร เช่น กํามะถัน (sulfur-coated urea หรือ SCU), เคลือบด้วยกํามะถันและเคลือบทับด้วยพอลิเมอร์ (polymer coating of SCU) , เคลือบผิวด้วยพอลิเมอร์อินทรีย์ (fertilizers coated with organic polymers) (นิษฐา คูหะธรรมคุณและคณะ, 2560) และมีการนำไฮโดรเจลมาประยุกต์ใช้ (รุ่งระวี ศิริบุญนามและคณะ, 2562)
ไฮโดรเจล เป็นพอลิเมอร์ชนิดชอบน้ำ ที่มีโครงสร้างโมเลกุลเป็นแบบโครงร่างตาข่าย (Crosslinked - structure) มีสมบัติในการดูดซับน้ำ ซึ่งสามารถดูดซับน้ำได้สูงถึง 600 เท่าของน้ำหนักตัวเอง และการยอมให้โมเลกุลต่าง ๆ เช่น น้ำ แก๊สออกซิเจน แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ โปรตีน ยา เป็นต้น สามารถแพร่ผ่านได้ ด้านการเกษตรจะนํามาประยุกต์เป็นวัสดุอุ้มน้ำเพื่อเพิ่มความชุ่มชื้นในดิน ช่วยป้องกันการสูญเสียแร่ธาตุ แต่ส่วนใหญ่ไฮโดรเจลที่นํามาใช้ เป็นพอลิเมอร์สังเคราะห์จากปิโตรเคมีซึ่งย่อยสลายได้ยาก ไฮโดรเจลจากธรรมชาติสามารถสังเคราะห์ได้จากแป้ง ไคโตซาน โปรตีนและเซลลูโลส (ธัญญภรณ์ ศรีสุบิน, 2557) ซึ่งกากกาแฟก็มีเซลลูโลสเช่นเดียวกัน โดยกากกาแฟจัดเป็นสารอินทรีย์ที่เหลือทิ้งจากอุตสาหกรรมการแปรรูปกาแฟ ซึ่งถือว่าเป็นของเสียที่ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและหากมีการจัดการกากกาแฟที่ไม่ดี อาจกลายเป็นแหล่งสะสมของเชื้อราและแบคทีเรีย
ด้วยเหตุผลข้างต้นทำให้ผู้จัดทำโครงงานมีความสนใจในการศึกษาประสิทธิภาพของไฮโดรเจลเซลลูโลสจากกากกาแฟสายพันธุ์ Arabica เพื่อนำไปประยุกต์ใช้เป็นปุ๋ยไฮโดรเจลสำหรับเพาะปลูกต้นกล้ากาแฟที่นอกจากจะสามารถลดปัญหาการขาดน้ำและธาตุอาหารยังสามารถนำมาเป็นวัสดุคลุมดินสำหรับควบคุมความชื้นและป้องกันวัชพืชซึ่งช่วยลดการสิ้นเปลืองค่าใช้จ่ายของเกษตรกร อีกทั้งผู้พัฒนายังเล็งเห็นถึงการแก้ไขปัญหาขยะจากการกำจัดกากกาแฟซึ่งเป็นสารอินทรีย์ที่เหลือทิ้งจากการแปรรูปของโรงงานอุตสาหกรรมและส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม