Hydrogel ไฮโดรเจลในเกษตรกรรมฟื้นฟู “Regenerative Agriculture”

- Advertisement -

17 ตุลาคม 2569

Hydrogel in Regenerative Agriculture

“…..ปัจจุบัน ไฮโดรเจล คือ นวัตกรรมโพลิเมอร์ล่าสุด ที่มีบทบาทสำคัญในการเพิ่มอัตราการรอดตาย ของกล้าไม้ในระบบวนเกษตร และการปลูกป่า….”

เทคโนโลยีไฮโดรเจล Hydrogel Technology ซึ่งมักเรียกกันว่า “แหล่งกักเก็บน้ำที่ยึดติดกับรากพืช Root-Bound Reservoirs” หรือ “น้ำของแข็ง Solid Water” กำลังกลายเป็นรากฐานสำคัญของเกษตรกรรมฟื้นฟู Cornerstone of Regenerative Agriculture โดยเฉพาะในพื้นที่แห้งแล้ง Arid Regions หรือพื้นที่ที่มีสภาพอากาศแปรปรวน Areas Experiencing Unpredictable Weather Patterns ..

โดยทั่วไป ไฮโดรเจล Hydrogels คือ สารอุ้มน้ำ หรือโครงข่ายสามมิติของพอลิเมอร์ที่ดูดซับน้ำได้ Three-Dimensional Network of Water-Absorbing Polymers ซึ่งสามารถกักเก็บน้ำ หรือของเหลวทางชีวภาพ Water or Biological Fluids ได้ในปริมาณมาก .. พวกมัน คงสภาพเป็นของแข็ง หรือคล้ายเจลโดยไม่ละลาย ตัวอย่างที่พบได้ทั่วไป ได้แก่ คอนแทคเลนส์ Contact Lenses, ผ้าพันแผล Wound Dressings, ผลึกกักเก็บน้ำทางการเกษตร Agricultural Water-Storing Crystals และเจลให้พลังงานสำหรับนักกีฬา Sports Energy Gels เป็นต้น ..

Hydrogels / Scheme of the Preparation Methods for Hydrogels | Credit : MDPI

ด้วยการทำหน้าที่เป็นระบบกักเก็บน้ำขนาดเล็กยิบย่อยแบบย้อนกลับได้ Reversible Micro Water-Retention System หมายถึง ไฮโดรเจล Hydrogels สอดคล้องกับหลักการสำคัญของแบบจำลองชีวภาพหมุนเวียนสีเขียว Bio-Circular-Green : BCG Model อย่างใกล้ชิด ช่วยเพิ่มสุขภาพของดิน Enhancing Soil Health, ลดการสูญเสียน้ำ Reducing Water Waste และลดการไหลบ่าของสารเคมี Minimizing Chemical Runoff สรุปเป็นประเด็นข้อพิจารณาสำคัญได้ดังนี้ :-

1. ไฮโดรเจลทำงานอย่างไรในบริเวณรากพืช How Hydrogels Work in the Rhizosphere : ไฮโดรเจล Hydrogels เป็นโครงข่ายพอลิเมอร์แบบเชื่อมโยงกัน Cross-Linked Polymer Networks ที่สามารถดูดซับ และกักเก็บน้ำได้ในปริมาณมาก เมื่อเทียบกับมวลแห้ง ซึ่งมักจะหมายถึง 300-400 เท่าของน้ำหนัก Times their Weight ..

Hydrogel-Based Controlled-Release Fertilizers: A Step towards Sustainable Agriculture | Credit : Springer Nature

เมื่อผสมลงในบริเวณรากพืช Root Zone หรือที่เรียกว่า ไรโซสเฟียร์ Rhizosphere พบว่า ไฮโดรเจล Hydrogels จะทำงานผ่านกระบวนการหมุนเวียนอย่างต่อเนื่องดังนี้ :-

– การดูดซับ Absorption : ในระหว่างการชลประทาน Irrigation หรือฝนตก Rainfall โครงข่ายไฮโดรเจล Hydrogel Network จะขยายตัว กักเก็บน้ำ และสารอาหารที่ละลายอยู่ Capturing Water & Dissolved Nutrients ซึ่งหากไม่เช่นนั้น น้ำ และสารอาหารจะซึมลงสู่ชั้นดินที่ลึกกว่า ..

– การคายประจุ Desorption : เมื่อดินโดยรอบแห้งลง จะเกิดการไล่ระดับศักย์เมทริกซ์ Matric Potential Gradient is Created .. ไฮโดรเจล Hydrogel จะค่อย ๆ ปล่อยคายความชื้นที่เก็บไว้ไปยังรากพืชโดยตรง Gradually Releases its Stored Moisture Directly to the Plant Roots ..

– การหดตัว Contraction : ไฮโดรเจล Hydrogel จะหดตัวกลับไปสู่ขนาดเดิม ทำให้เกิดช่องว่างขนาดเล็กในดิน ซึ่งช่วยเพิ่มการระบายอากาศของดิน Improve Aeration of Soil และป้องกันการอัดแน่นของดิน Prevent Compaction of Soil มาพร้อมด้วย ..

2. การทำงานร่วมกันกับแนวทางการฟื้นฟู Synergies with Regenerative Practices : ไฮโดรเจล Hydrogels ไม่ได้เป็นเพียงแค่ตัวประหยัดน้ำเท่านั้น ไฮโดรเจล Hydrogels ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวฟิสิกส์ Biophysical Catalysts สำหรับแนวทางการเกษตรเชิงฟื้นฟูที่กว้างขึ้น ดังนี้ :-

– เสริมสร้างจุลินทรีย์ในดิน Enhancing Soil Microbiomes : ความชื้นที่พร้อมใช้อย่างต่อเนื่อง และคงที่ Continuously & Consistently Moisture Available ช่วยป้องกันการตายหมู่ของจุลินทรีย์ในดินที่เป็นประโยชน์ และเชื้อราไมคอร์ไรซา Prevents Mass Die-Offs of Beneficial Soil Microbes & Mycorrhizal Fungi ในช่วงฤดูแล้งที่ยาวนาน ..

– ป้องกันการชะล้างธาตุอาหาร Preventing Nutrient Leaching : ด้วยการดักจับธาตุอาหารที่ละลายน้ำได้ เช่น ไนโตรเจน Nitrogen : ₇N และโพแทสเซียม Potassium : ₁₉K ภายในโครงสร้างของไฮโดรเจล Structure of a Hydrogels ทำให้ปุ๋ยยังคงเข้าถึงพืชได้ Fertilizers Remain Accessible แทนที่จะถูกชะล้างลงสู่แหล่งน้ำใต้ดิน ..

– สนับสนุนวนเกษตร และการปลูกป่า Supporting Agroforestry & Reforestation : ในดินที่เสื่อมโทรม หรือแห้งแล้งมาก Degraded or Hyper-Arid Soils นั้น ไฮโดรเจล Hydrogels ช่วยเพิ่มอัตราการรอดชีวิตของต้นกล้าที่ปลูกใหม่ได้อย่างมีนัยสำคัญ โดยการเชื่อมช่องว่างที่สำคัญระหว่างรอบการรดน้ำ Bridging the Critical Gap between Watering Cycles เป็นต้น ..

3. การเปลี่ยนไปใช้ไฮโดรเจลชีวภาพ he Transition to Bio-Based Hydrogels : ในอดีต ไฮโดรเจลทางการเกษตรเชิงพาณิชย์ Commercial Agricultural Hydrogels ส่วนใหญ่ ทำขึ้นจากโพลีอะคริลาไมด์สังเคราะห์ Synthetic Polyacrylamides : PAMs ซึ่งมาจากกระบวนการกลั่นปิโตรเลียม Petroleum Refining Process แม้ว่าสาร Polyacrylamides : PAMs สังเคราะห์จะมีประสิทธิภาพสูงในการกักเก็บน้ำ แต่ก็มีความเสี่ยงต่อสิ่งแวดล้อม รวมถึงอัตราการย่อยสลายที่ช้า Slow Degradation Rate และความเป็นพิษ Potential Toxicity ที่อาจเกิดขึ้นจากโมโนเมอร์อะคริลาไมด์ที่ตกค้าง Residual Acrylamide Monomers ..

ดังนั้น แนวทางเกษตรกรรมฟื้นฟู Regenerative agriculture ปัจจุบัน ได้ผลักดันให้เกิดการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ไปสู่ “ไฮโดรเจลที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และย่อยสลายได้ทางชีวภาพ Eco-Friendly, Biodegradable Hydrogels” ซึ่งได้มาจากพอลิแซ็กคาไรด์จากธรรมชาติ Natural Polysaccharides ซึ่งเป็นคาร์โบไฮเดรตโมเลกุลใหญ่ Large Carbohydrate Molecules ที่เกิดจากน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวขนาดเล็กที่สุดของคาร์โบไฮเดรต หรือ Monosaccharide Molecules ตั้งแต่ 10 โมเลกุลขึ้นไปเชื่อมต่อกันเป็นสายยาว Linked Together in a Long Chain พบได้ทั่วไปในพืช Plants, สัตว์ Animals และจุลินทรีย์ Microorganisms โดยเป็นแหล่งพลังงานสำคัญ และโครงสร้างหลักของสิ่งมีชีวิต ..

ทั้งนี้ ไฮโดรเจลชีวภาพ Bio – Based Hydrogels คือ เจลที่อุ้มน้ำได้สูง ซึ่งสังเคราะห์ หรือสกัดมาจากพอลิเมอร์ธรรมชาติ Biopolymers มีจุดเด่นด้านความปลอดภัย เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ตัวอย่างที่นิยมใช้กันทั่วไป ได้แก่ :-

– อัลจิเนต Alginate : สารสกัดจากสาหร่ายสีน้ำตาล นิยมใช้ทำวัสดุทางการแพทย์ เช่น พลาสเตอร์ปิดแผล ..

– ไคโตซาน Chitosan : สารสกัดจากเปลือกกุ้ง หรือกระดองปู มีฤทธิ์ยับยั้งเชื้อแบคทีเรีย ..

– คอลลาเจน Collagen และ เจลาติน Gelatin : โปรตีนโครงสร้างหลัก พบได้ในเนื้อเยื่อสัตว์ ..

– กรดไฮยาลูรอนิก Hyaluronic Acid : สารให้ความชุ่มชื้นสูงที่พบในร่างกายมนุษย์ ..

– เซลลูโลส Cellulose และ แป้ง Starch : สกัดได้จากพืช นิยมนำมาประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมเกษตรและบรรจุภัณฑ์ ..

– อะการ์ Agar : วุ้นที่สกัดจากสาหร่ายทะเล นิยมใช้กักเก็บน้ำในดินสำหรับการเกษตร ..

จนถึงวันนี้ การใช้ไฮโดรเจลชีวภาพ หรือ ไฮโดรเจลชีวภาพ Bio-Based Hydrogels ในเกษตรกรรมฟื้นฟู Regenerative Agriculture คือ การใช้วัสดุโครงสร้างตาข่ายโพลีเมอร์จากธรรมชาติ Natural Polymer Network Structural Materials เป็นหลัก เช่น เซลลูโลส Cellulose, ไคโตซาน Chitosan หรือแป้ง Starch ที่สามารถอุ้มน้ำได้ดีเยี่ยม นำมาประยุกต์ใช้เพื่อฟื้นฟูดินที่เสื่อมโทรม จัดการพื้นที่แห้งแล้ง กักเก็บความชื้น ปลดปล่อยธาตุอาหารอย่างช้า ๆ และสามารถย่อยสลายได้เองตามธรรมชาติโดยไม่ทิ้งสารตกค้าง หรือมลพิษ โดยเฉพาะการทำเกษตรกรรมแม่นยำ Precision Agriculture และการสนับสนุนการเติบโตของพืช Supporting Plant Growth .. พวกมัน แตกต่างจากไฮโดรเจลสังเคราะห์ที่ทำจากปิโตรเลียม Synthetic Hydrogels Made from Petroleum โดยไฮโดรเจลชีวภาพผลิตจากชีวมวล Biodegradable Hydrogels Produced from Biomass นั้น ช่วยให้ต้นกล้าตั้งตัวได้เร็วขึ้นแม้ในสภาพอากาศที่แห้งแล้ง หรือฤดูฝนทิ้งช่วง และสามารถย่อยสลายกลายเป็นปุ๋ย Decompose into Fertilizer หรืออินทรียวัตถุในดิน Organic Matter in the Soil ได้เองอย่างสมบูรณ์ ..

Hydrogels / A Handful of Hydrogels used to Keep Plants Hydrated | Credit : The Regents of the University of Michigan

4. บทบาทในตลาดคาร์บอน และการปรับตัวต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ Role in Carbon Markets & Climate Resilience : สำหรับโครงการที่มุ่งหวังการรับรองเครดิตคาร์บอน เช่น Thailand Voluntary Emission Reduction : T-VER Program หรือมาตรฐานคาร์บอนโดยสมัครใจระหว่างประเทศ Voluntary Carbon Standard : VCM นั้น ไฮโดรเจล Hydrogels ทำหน้าที่เป็นเครื่องมือปรับตัว Adaptation Tool ที่สำคัญ โดยการรักษาเสถียรภาพผลผลิตพืช Crop Yields และการผลิตชีวมวล Biomass Production ภายใต้ภาวะแห้งแล้ง Drought Stress .. ไฮโดรเจล Hydrogels จะช่วยให้การกักเก็บคาร์บอน Carbon Sequestration ในดิน และเนื้อเยื่อพืช Soil & Plant Tissues มีความสม่ำเสมอ .. นอกจากนี้ ในพืช เช่น ข้าว Rice นั้น การจัดการการใช้ไฮโดรเจล Hydrogel Deployment สามารถช่วยในการปฏิบัติการให้น้ำสลับแห้ง Alternate Wetting and Drying: AWD Practices บนผืนนาข้าว เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้น้ำในขณะที่ลดการปล่อยก๊าซมีเทน Reduces Methane : CH₄ Emissions ไปพร้อมด้วย ..

ความแตกต่างระหว่างไบโอไฮโดรเจล หรือไฮโดรเจลชีวภาพ Bio-Hydrogels และไบโอชาร์ Biochar ในเกษตรกรรมฟื้นฟู Regenerative Agriculture ..

แม้ว่า ปัจจุบัน ทั้งไบโอไฮโดรเจล Bio-Based Hydrogels และไบโอชาร์ Biochar จะเป็นสารปรับปรุงดินยอดนิยม Popular Soil Amendments ในเกษตรกรรมฟื้นฟู Regenerative Agriculture แต่กลไกการทำงานทางกายภาพของทั้ง 2 นั้น แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง และมีบทบาทในระบบนิเวศของดินระยะยาว Long-Term Roles in the Soil Ecosystem ที่ต่างกันไป แต่ก็เสริมซึ่งกันและกันได้เป็นอย่างดี ..

ลองนึกถึงไบโอไฮโดรเจล Bio-Hydrogels ว่าเป็นแหล่งกักเก็บน้ำชั่วคราวที่มีความจุสูง Temporary, High-Capacity Water Reservoirs ในขณะที่ไบโอชาร์ Biochar เป็นโครงสร้างพื้นฐานของดินที่ถาวร Permanent, Structural Soil Framework ..

ทั้งนี้ ความแตกต่างหลักโดยสรุประหว่างไบโอไฮโดรเจล Bio-Hydrogels และไบโอชาร์ Biochar ที่อธิบายได้นั้น ได้แก่ :-

– หน้าที่หลัก Primary Function : ไบโอไฮโดรเจล หรือไฮโดรเจลชีวภาพ Bio-Based Hydrogels คือ โครงข่ายพอลิเมอร์คาร์โบไฮเดรตที่มีความยืดหยุ่นสูง และชอบน้ำ Highly Flexible, Water-Loving Carbohydrate Polymer Network สำหรับการกักเก็บ และปล่อยน้ำโดยตรง Direct Water Storage & Release เพื่อบรรเทาความเครียดจากภัยแล้งอย่างรุนแรง Mitigate Acute Drought Stress .. ในขณะที่ไบโอชาร์ Biochar คือ โครงสร้างคาร์บอนแข็ง หรือสารคล้ายถ่านที่มีรูพรุนสูง Highly Porous, Solid Carbon Framework สำหรับการกักเก็บคาร์บอนในระยะยาว Long-Term Carbon Sequestration, การรักษาธาตุอาหาร Nutrient Retention และเป็นที่อยู่อาศัยของจุลินทรีย์ Microbial Habitat ..

– อายุการใช้งานในดิน Lifespan in Soil : ไบโอไฮโดรเจล Bio-Based Hydrogels มีอายุชั่วคราว ย่อยสลายทางชีวภาพภายใน 1-6 เดือน กลายเป็น “ฮิวมัสอินทรีย์ Organic Humus” ซึ่งหมายถึง สารอินทรีย์สีดำ หรือสีน้ำตาลเข้มที่เกิดจากการย่อยสลายของเศษซากพืช และซากสัตว์โดยจุลินทรีย์ในดิน อันเป็นส่วนประกอบสำคัญที่ทำให้ดินมีความอุดมสมบูรณ์ ร่วนซุย และมีธาตุอาหารที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโตของพืช .. ในขณะที่ไบโอชาร์ Biochar มีความคงทนถาวร สามารถคงสภาพเสถียรในดินได้นานหลายร้อยถึงหลายพันปี โดยตัวของพวกมันเองจะทำหน้าที่เป็น “บ้านของจุลินทรีย์ Home of Microorganisms” หรือ “ฟองน้ำ Sponge” ที่มีรูพรุนสูง แต่ไม่มีสารอาหารในตัวมันเอง ..

– ความสามารถในการกักเก็บน้ำ Water Retention Capacity : ไฮโดรเจลชีวภาพ Bio-Based Hydrogels มีความสามารถในการกักเก็บน้ำสูงมาก Extremely High อยู่ที่ 150-300 เท่าของน้ำหนักแห้ง Dry Weight in Water .. ในขณะที่ไบโอชาร์ Biochar มีความสามารถในการกักเก็บน้ำปานกลาง Moderate อยู่ที่ประมาณ 1-3 เท่าของน้ำหนักแห้ง Dry Weight in Water ..

– วิธีการผลิต Production Method : ไฮโดรเจลชีวภาพ Bio-Based Hydrogels ผลิตโดยการเชื่อมโยงทางเคมี หรือทางกายภาพของชีวมวล เช่น เซลลูโลส Cellulose, แป้ง Starch และไคโตซาน Chitosan เป็นต้น .. ในขณะที่ไบโอชาร์ Biochar ผลิตโดยกระบวนการไพโรไลซิส Pyrolysis Process หมายถึง การอบชีวมวลด้วยความร้อนทางเคมีในสภาวะที่ปราศจากออกซิเจน Thermochemical Baking of Biomass in the Absence of Oxygen จากวัตถุดิบที่เป็นขยะเศษวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตร Agricultural Waste, มูลสัตว์ Animal Manure, เศษไม้ Wood Scraps, ขี้เลื่อย Sawdust, กิ่งไม้ เปลือกไม้ในอุตสาหกรรมป่าไม้ Branches & Bark from the Forestry Industry, ขยะอินทรีย์ Organic Waste, กากตะกอนของเสียจากโรงงาน Industrial Waste Sludge และอินทรียสารวัตถุอื่น ๆ Other Organic Matter เป็นต้น ..

Potassium Polyacrylate Hydrogels: Used for Agriculture & Plants | Credit : Polymersco (Potassium Polyacrylate Hydrogel is a Superabsorbent Polymer : SAP Capable of Absorbing 300 to 500 Times its Weight in Purified Water)

อย่างไรก็ตาม ในประเด็นการใช้งานนั้น ไบโอไฮโดรเจล Bio-Hydrogels และไบโอชาร์ Biochar มีจุดเด่นร่วม และจุดแตกต่างที่เป็นประโยชน์ต่อการทำเกษตรกรรมยั่งยืน Sustainable Agriculture และเกษตรกรรมฟื้นฟู Regenerative Agriculture สรุปได้ดังนี้ :-

1. วิธีการจัดการไรโซสเฟียร์ หรือการจัดการที่รากพืช How They Manipulate the Rhizosphere : หมายถึง วิธีการที่พืช หรือสิ่งมีชีวิต เช่น จุลินทรีย์ Microorganisms ปรับเปลี่ยนสภาพแวดล้อมทางเคมี และชีวภาพใน “บริเวณดินรอบๆ รากพืช ไรโซสเฟียร์ Rhizosphere Zone” เพื่อให้เกิดประโยชน์สูงสุดต่อการเจริญเติบโตของพืชพันธุ์ ..

– ไบโอไฮโดรเจล และการบวมตัวแบบไดนามิก Bio-Hydrogels & Dynamic Swelling : ไบโอไฮโดรเจล Bio-Hydrogels ทำหน้าที่เหมือนฟองน้ำที่อ่อนนุ่ม และยืดหยุ่น เมื่อฝนตก พวกมันจะขยายตัวอย่างรวดเร็วเพื่อกักเก็บน้ำ และสารอาหารที่ละลายอยู่ ทำให้บวมขึ้นหลายร้อยเท่าของปริมาตรเมื่อแห้ง ขณะเมื่อดินแห้ง พวกมันจะค่อย ๆ ปล่อยความชื้นนี้ไปยังรากพืชโดยตรง .. การขยายตัว และการหดตัวอย่างต่อเนื่อง Continuous Expansion & Contraction นี้ จะเปิดดิน ทำให้ดินแตกตัว และเพิ่มการระบายอากาศ อย่างไรก็ตาม เมื่อสิ้นสุดฤดูปลูก จุลินทรีย์ในดินจะย่อยสลายเจลจนหมด ..

– ไบโอชาร์ และแนวปะการังถาวรสำหรับดิน Biochar: A Permanent Coral Reef for Soil : ไบโอชาร์ไม่บวม หรือหดตัว แต่จะสร้างโครงข่ายรูพรุนขนาดเล็กที่ซับซ้อน และแข็งแรงในดิน Create a Complex & Robust Network of Microscopic Pores in the Soil .. น้ำ Water จะถูกกักเก็บไว้ภายในรูพรุนเหล่านี้ด้วยแรงดึงดูดของเส้นเลือดฝอย แทนที่จะเป็นการดูดซึมระดับโมเลกุล ..

ที่สำคัญกว่านั้น ไบโอชาร์ Biochar มีค่าความจุแลกเปลี่ยนประจุบวกสูง High Cation Exchange Capacity : CEC หมายความว่า พื้นผิวที่มีประจุลบของพวกมัน จะทำหน้าที่เหมือนแม่เหล็ก ดักจับสารอาหารที่มีประจุบวก เช่น ไอออนของแคลเซียม Calcium Ion : Ca²⁺, แมกนีเซียม Magnesium Ion : Mg²⁺ และโพแทสเซียม Potassium Ion : K⁺ เพื่อไม่ให้ถูกชะล้างออกไป เนื่องจากจุลินทรีย์ Microorganisms ไม่สามารถย่อยสลายไบโอชาร์ Biochar ได้ จึงกลายเป็นแหล่งที่อยู่อาศัยถาวร Permanent Habitats เปรียบเสมือน “แนวปะการังจุลินทรีย์ Microbial Coral Reef” ที่เชื้อรา และแบคทีเรียที่เป็นประโยชน์ Beneficial Fungi & Bacteria สามารถเข้ามาอาศัยได้อย่างปลอดภัย .. แตกต่างจากไฮโดรเจล Hydrogels ซึ่งจะทำหน้าที่เป็น “โครงข่ายโพลิเมอร์กักเก็บน้ำที่ช่วยห่อหุ้มจุลินทรีย์ Water-Retaining Polymer Network that Encapsulates Microorganisms” และปกป้องพวกมันจากสภาพแวดล้อมที่รุนแรง ในขณะเดียวกันจุลินทรีย์ Microorganisms ก็สามารถอาศัยไฮโดรเจล Hydrogels เป็นแหล่งสารอาหาร และช่วยกระตุ้นให้ไฮโดรเจลเกิดการย่อยสลายได้ ซึ่งหมายความว่า ทั้งไบโอไฮโดรเจล Bio-Hydrogels และไบโอชาร์ Biochar นั้น สามารถทำงานเสริมเติมเต็มร่วมกันได้เป็นอย่างดี นั่นเอง ..

Biochar Application in Agroecosystems : A Review of Potential Benefits & Limitations | Credit : Springer Nature

2. การทำงานร่วมกัน และทำไมจึงดีกว่าเมื่อใช้ร่วมกัน Synergies & Why They Are Better Together : ในเกษตรกรรมฟื้นฟูขั้นสูง Advanced Regenerative Agriculture นั้น วัสดุทั้ง 2 ชนิดนี้ แทบจะไม่ถูกนำมาใช้แยกกัน แต่กลับถูกนำมาใช้ร่วมกันมากขึ้นในรูปแบบของ “ไบโอชาร์-ไฮโดรเจลคอมโพสิต Biochar-Hydrogel Composites” ..

ทั้งนี้ สำหรับการทำเกษตรกรรมฟื้นฟู Regenerative Agriculture นั้น เมื่อสังเคราะห์ไบโอไฮโดรเจล Bio-Hydrogels ภายใน หรือเคลือบอยู่บนไบโอชาร์ Biochar จะทำให้เกิดสารปรับปรุงดินที่ทรงพลัง และมีประสิทธิภาพ Powerful Dual-Action Soil Amendment ในหลายประการ ได้แก่ :-

2.1 ไฮโดรเจล Hydrogels ทำหน้าที่ดูดซับน้ำฝน Monsoon Rain หรือน้ำชลประทาน Irrigation Water ปริมาณมาก ..

2.2 ไบโอชาร์ Biochar ช่วยป้องกันไฮโดรเจล Hydrogels ไม่ให้สลายตัวเร็วเกินไป พร้อมทั้งเป็นที่อยู่อาศัยถาวรสำหรับจุลินทรีย์ Permanent Home for the Microbes ที่ความชื้นในไฮโดรเจล Hydrogel’s Moisture ช่วยหล่อเลี้ยงให้มีชีวิตอยู่ ..

2.3 การกักเก็บสารอาหาร Nutrient Lock : เมื่อใช้ร่วมกัน พวกมันจะช่วยป้องกันการไหลออกไปของปุ๋ย Prevent Fertilizer Runoff ทำให้เกษตรกร Farmers สามารถลดการใช้ปุ๋ยเคมีสังเคราะห์ได้อย่างมีนัยสำคัญ Reduce Synthetic Inputs Significantly ในขณะเดียวกันก็สร้างอินทรียสารวัตถุในดิน Soil Organic Matter: SOM ในระยะยาว ..

3. การเลือกตามเป้าหมายทางการเกษตรของเกษตรกร Choosing Based on Your Farming Goals : หมายถึง การเลือกใช้วัสดุปรับปรุงดินด้วยไฮโดรเจล Hydrogels หรือไบโอชาร์ Biochar โดยพิจารณาจากเป้าหมายในการเพาะปลูกของเกษตรกรเป็นหลัก เนื่องจากวัสดุทั้ง 2 ชนิดนี้ มีกลไก Mechanism และข้อดี Advantages ที่แตกต่างกันอย่างชัดเจน ดังนี้ :-

– การเลือกไฮโดรเจลชีวภาพ Choose Bio-Based Hydrogels : หากเกษตรกร Farmers กำลังเผชิญกับปัญหาการขาดแคลนน้ำอย่างรุนแรง Severe Water Shortage Problem และมีเป้าหมายที่จะเพิ่มอัตราการรอดชีวิตของต้นกล้าที่มีมูลค่าสูง เช่น ทุเรียน Durian หรือพืชผลไม้ Orchard Crops ในช่วงฤดูแล้งที่สำคัญครั้งแรก หรือกำลังใช้ระบบการให้น้ำสลับแห้งในนาข้าว Alternate Wetting & Drying : AWD in Rice Paddies .. การเลือกที่จะใช้ไฮโดรเจลชีวภาพ Bio-Based Hydrogels คือ ทางออกในการแก้ปัญหาที่มีประสิทธิภาพได้อย่างแน่นอน ..

– การเลือกไบโอชาร์ Choose Biochar : หากเป้าหมายหลักของเกษตรกร Farmer Primary Goals คือ การฟื้นฟูสภาพดินในระยะยาว Long-Term Soil Rehabilitation และการกักเก็บคาร์บอนอย่างถาวร Permanent Carbon Sequestration เพื่อรับคาร์บอนเครดิต เช่น T-VER Carbon Credits แล้ว การปรับปรุงโครงสร้างของดินเหนียว Heavy Clay หรือดินทรายที่หลวมเกินไป Overly Loose Sandy Soils อย่างถาวร และการสร้างจุลินทรีย์ในดินที่เจริญเติบโต และมีเสถียรภาพ Creating a Thriving, Stable Microbiome ในระยะเวลาหลายปี Multiple Years ก็จะพบว่า การเลือกที่จะใช้ไบโอชาร์ Biochar คือ แนวทางที่เหมาะสมเพื่อบรรลุเป้าหมายที่คาดหวังได้อย่างมั่นใจมาพร้อมด้วย เป็นต้น ..

Hydrogel Enhancement of Soil Health and Agricultural Performance | Credit : MDPI

อย่างไรก็ตาม การทำงานร่วมกันระหว่างไฮโดรเจลชีวภาพ Synergy Between Bio-Based Hydrogels และไบโอชาร์ Biochar ก่อให้เกิดระบบวงปิด Closed-Loop System ที่สำคัญต่อการทำเกษตรกรรมฟื้นฟู Vital for Regenerative Agriculture อย่างมีนัยสำคัญ ไร้ข้อสงสัย .. ไบโอชาร์ Biochar ทำหน้าที่เป็นโครงสร้างพื้นฐานใต้ดินถาวร Permanent Underground Infrastructure เปรียบเสมือน “แนวปะการัง Coral Reef” ที่เป็นที่อยู่อาศัยของจุลินทรีย์อย่างปลอดภัย Securely Houses Microbes และป้องกันการชะล้างสารอาหาร Prevents Nutrient Runoff ในขณะที่ไบโอไฮโดรเจล Bio – Based Hydrogels ทำหน้าที่เป็น “ตัวควบคุมความชื้นที่สามารถตั้งโปรแกรมได้ Programmable Moisture Regulators” โดยจะพองตัวเพื่อป้องกันภาวะแห้งแล้ง Swell to Prevent Drought Stress และค่อย ๆ ปล่อยสารอาหารที่จำเป็นต่อรากพืช Slowly Release Vital Nutrients to Plant Roots ซึ่งคาดหมายได้ว่า กระบวนการทำงานร่วมกัน Collaborative Process ในลักษณะที่กล่าวนี้ จะส่งผลลัพธ์เชิงบวกอย่างยั่งยืน Yield Sustainably Positive Outcomes ทั้งในแง่ของผลผลิตทางการเกษตร Agricultural Productivity และการฟื้นฟูระบบนิเวศ Ecosystem Restoration ประกอบด้วย ผลผลิตพืชสูงขึ้น และเติบโตต่อเนื่อง Higher & Sustained Crop Yields ตลอดจนความยั่งยืนของสิ่งแวดล้อม Environmental Sustainability รวมถึงทำให้การฟื้นฟูระบบนิเวศ และดินอย่างปลอดภัย Safe Restoration of Ecosystems & Soil นั้น บรรลุความสำเร็จในระยะยาวได้ในที่สุด ..

ไฮโดรเจลในเกษตรกรรมฟื้นฟู Hydrogel in Regenerative Agriculture ในประเทศไทย Thailand ..

ในประเทศไทย Thailand นั้น การนำเทคโนโลยีไฮโดรเจล Hydrogel Technology มาใช้ในภาคการเกษตรกรรมฟื้นฟู Regenerative Agriculture Sector กำลังเร่งตัวขึ้น โดยได้รับแรงผลักดันโดยตรงจากแบบจำลองเศรษฐกิจชีวภาพหมุนเวียนสีเขียว Bio-Circular-Green : BCG Economy Model ของประเทศ และความจำเป็นเร่งด่วนในการปรับตัวต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ Urgent Need for Climate Adaptation ..

เนื่องจากปรากฏการณ์เอลนีโญที่ทวีความรุนแรงขึ้น Intensifying El Niño Cycles และฤดูมรสุมที่ไม่แน่นอน Unpredictable Monsoons กำลังคุกคามพืชผลทางการเกษตรที่สำคัญของไทย เช่น ข้าว Rice, มันสำปะหลัง Cassava, อ้อย Sugarcane และผลไม้เมืองร้อน Tropical Fruits ส่งผลให้ไฮโดรเจล Hydrogels กำลังเปลี่ยนจาก “นวัตกรรมในห้องปฏิบัติการไฮเทค High-Tech Lab Novelties” มาเป็น “เครื่องมือสำคัญ Essential Tools สำหรับการรักษาความมั่นคงด้านน้ำของประเทศ National Water Security” และการทำเกษตรอัจฉริยะ Smart Farming สรุปเป็นประเด็นพิจารณาสำคัญได้ดังนี้ :-

1. บริบทของไทย และทำไมไฮโดรเจลจึงมีความสำคัญในระดับท้องถิ่น The Thai Context & Why Hydrogels Matter Locally : ภาคเกษตรกรรมของประเทศไทย Thailand’s Agricultural Sector พึ่งพาปริมาณน้ำฝนที่คาดการณ์ได้เป็นอย่างมาก แต่พื้นที่เกษตรกรรมที่สำคัญในบางพื้นที่มีสภาพดินที่ไม่ดีนัก เช่น ดินทรายแห้งแล้งของภาคตะวันออกเฉียงเหนือ หรือภาคอีสานของไทย ประสบกับปัญหาการกักเก็บน้ำที่ไม่ดี รวมถึงเกษตรกรในท้องถิ่นอีกหลายพื้นที่ ยังคงเผชิญกับความท้าทายที่แตกต่างกัน ซึ่งไฮโดรเจล Hydrogels มีศักยภาพในการแก้ไขปัญหาเหล่านี้ได้เป็นอย่างดี ได้แก่ :-

– การรักษาความยั่งยืนของมันสำปะหลัง และอ้อย Sustaining Cassava & Sugarcane : ภาคตะวันออกเฉียงเหนือของประเทศไทย Northeast Thailand มีดินทรายที่มีการซึมผ่านได้สูง สารอาหาร และน้ำจะซึมลงด้านล่างแทบจะทันที ซึ่งไฮโดรเจล Hydrogels จะเข้ามาทำหน้าที่เหมือนอ่างเก็บน้ำขนาดเล็กยิบย่อยที่ยึดติดกับรากพืช และช่วยกักเก็บสารอาหารไว้ในดินชั้นบน ..

– การปลูกสวนผลไม้ และทุเรียน Orchard & Durian Establishment : พืชส่งออกที่มีมูลค่าสูงอย่างเช่นทุเรียนนั้น อ่อนไหวต่อภาวะขาดน้ำอย่างมากโดยเฉพาะในช่วง 2 ปีแรก .. ปัจจุบัน เกษตรกรไทย Thai Growers จึงหันมาใช้ไฮโดรเจล Hydrogels มากขึ้นในช่วงเริ่มต้นของการปลูกต้นกล้า เพื่อให้ได้อัตราการรอดชีวิตที่สูงขึ้น ..

Hydrogels & Durian Agroforestry Systems: DAFS in Thailand | Credit : The Nation

– การส่งเสริมการใช้ระบบการให้น้ำสลับแห้งในนาข้าว Enabling AWD in Rice Farming : ภายใต้เป้าหมายการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกของประเทศไทย เกษตรกรผู้ปลูกข้าว Rice Farmers ได้รับการสนับสนุนให้ใช้ระบบการให้น้ำสลับแห้ง Alternate Wetting & Drying : AWD ในผืนนาข้าว ซึ่งการใส่ไฮโดรเจล Hydrogels ลงในดินนั้น จะช่วยให้ผิวดินแห้งสนิท Surface Field to Dry Completely, ลดการปล่อยก๊าซมีเทน Cutting Methane : CH₄ Emissions ในขณะเดียวกันก็ช่วยให้รากข้าวได้รับความชื้นที่ถูกกักเก็บไว้ .. ทั้งนี้ แนวปฏิบัติดังกล่าว กลายเป็นแนวทางที่มีศักยภาพสูงในการช่วยกักเก็บความชื้นในดินช่วงที่ปล่อยให้แปลงนาแห้ง ช่วยป้องกันไม่ให้ต้นข้าวขาดน้ำจนกระทบผลผลิต พร้อมทั้งลดการใช้น้ำ และก๊าซเรือนกระจกได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ นั่นเอง ..

Hydrogels for Curbing Methane from Rice in Alternate Wetting & Drying : AWD | Credit: World Resources Institute

2. การยกระดับชีวมวลของไทย และการปรับเปลี่ยนมาใช้ไบโอไฮโดรเจล Upcycling Thailand’s Biomass & The Move to Bio-Hydrogels : เพื่อให้สอดคล้องกับหลักการรูปแบบเศรษฐกิจชีวภาพหมุนเวียนสีเขียว BCG Economic Model มหาวิทยาลัย และหน่วยงานภาครัฐของไทย เช่น สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยีแห่งชาติ National Science and Technology Development Agency : NSTDA เป็นต้นนั้น กำลังปฏิเสธการใช้โพลีอะคริลาไมด์ที่ผลิตจากปิโตรเลียม Petroleum-Based Polyacrylamides หรือ PAM : (C₃H₅NO)_n และหันมาสกัดวัตถุดิบจากของเสียทางการเกษตรจำนวนมหาศาลของไทย Raw Materials from Thailand’s Massive Agricultural Waste เพื่อสังเคราะห์ให้เป็นไบโอไฮโดรเจลที่ย่อยสลายได้ Biodegradable Bio-Hydrogels อยู่ที่ 100% ดังนี้ :-

– ไฮโดรเจลจากแป้งมันสำปะหลัง Cassava Starch Hydrogels : เนื่องจากประเทศไทย Thailand คือ หนึ่งในผู้ส่งออกมันสำปะหลังรายใหญ่ที่สุดของโลก World’s Largest Exporters of Cassava นักวิจัย Researchers จึงประสบความสำเร็จในการเชื่อมโยงแป้งมันสำปะหลังในท้องถิ่นกับกรดอินทรีย์ เช่น กรดซิตริก Citric Acid : C₆H₈O₇ เพื่อพัฒนาใช้ไบโอไฮโดรเจลทางการเกษตรที่มีต้นทุนต่ำ และดูดซับได้สูง Low-Cost, Highly Absorbent Agricultural Bio-Hydrogels ..

– ไคโตซานจากเปลือกกุ้ง Shrimp Shell Chitosan : อุตสาหกรรมแปรรูปอาหารทะเลขนาดใหญ่ของไทย Thailand’s Massive Seafood Processing Industry สร้างของเสียจากเปลือกกุ้ง และกระดองปูที่มีไคตินสูงหลายพันตันต่อปี Thousands of Tons per Year of Chitin : (C₈H₁₃O₅N)_n-Rich Shrimp & Crab Shell Waste .. สิ่งนี้จะถูกแปลงเป็นไฮโดรเจลที่ทำจากไคโตซาน Chitosan-Based Hydrogels ซึ่งไม่เพียงแต่กักเก็บน้ำเท่านั้น แต่ยังทำหน้าที่เป็นสารกระตุ้นทางชีวภาพตามธรรมชาติ Natural Biostimulants ที่กระตุ้นกลไกการป้องกันของพืชต่อเชื้อราในเขตร้อนอีกด้วย ..

– เซลลูโลสจากกากอ้อย และแกลบข้าว Sugarcane Bagasse & Rice Husk Cellulose : การนำเศษเส้นใยที่เหลือจากการสีอ้อย และแกลบข้าวมาแปรรูปให้เป็นคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส Carboxymethyl Cellulose หรือ CMC : [C₆H₇O₂(OH)_x(OCH₂COONa)]_n จะช่วยในการสร้าง และให้ได้มาซึ่งโครงสร้างที่แข็งแรง Sturdy Structural Backbone ซึ่งจำเป็นสำหรับไฮโดรเจลที่ย่อยสลายได้ในดิน และมีอายุการใช้งานยาวนาน Long – Lasting, Soil-Degradable Hydrogels ..

3. เจลสองประสิทธิภาพ และปุ๋ยปลดปล่อยแบบควบคุม Dual – Action Gels & Controlled-Release Fertilizers: CRFs : หมายถึง นวัตกรรมการจัดการธาตุอาหารพืช และน้ำในดิน Innovative Plant Nutrient & Soil Water Management ช่วยลดการสูญเสียปุ๋ย Reduce Fertilizer Loss, เพิ่มประสิทธิภาพการดูดซึม Increase Absorption Efficiency และลดความถี่ในการใส่ปุ๋ย Decrease the Frequency of Fertilizer Application ของเกษตรกร สรุปเป็นสังเขปได้ดังนี้ :-

– นวัตกรรมทางการเกษตรของไทย มุ่งเน้นไปที่การสร้าง “ไฮโดรเจลอัจฉริยะ Smart Hydrogels” ที่แก้ปัญหาได้ 2 ประการพร้อมกัน โดยการบรรจุธาตุอาหารหลักที่จำเป็น Loading Bio-Hydrogels with Essential Macronutrients เช่น ไนโตรเจน Nitrogen : ₇N, ฟอสฟอรัส Phosphorus : ₁₅P, โพแทสเซียม Potassium : ₁₉K หรือธาตุอาหารรองที่เฉพาะเจาะจง Specific Micronutrients ลงในไบโอไฮโดรเจล Hydrogels ซึ่งนักวิจัยชาวไทย Thai Researchers ได้สร้างเมทริกซ์ 2 ประสิทธิภาพ Dual-Action Matrices ขึ้นมา ได้แก่ 1) การกักเก็บ และปล่อยคายน้ำอย่างมีประสิทธิภาพ Efficient Water Retention & Release และ 2) การกักเก็บ และปล่อยธาตุอาหาร หรือปุ๋ยสั่งตัดแบบควบคุมการปลดปล่อย Controlled Release of Nutrients or Customized Fertilizers ..

– ในฤดูมรสุม Monsoon Season ฝนที่ตกหนัก มักจะชะล้างปุ๋ยเคมีทั่วไปออกไป ทำให้เกษตรกรสูญเสียรายได้จำนวนมาก และก่อให้เกิดมลพิษในแหล่งน้ำในท้องถิ่น .. ไฮโดรเจลที่อุดมด้วยสารอาหาร Nutrient-Loaded Hydrogels จะกักเก็บปุ๋ยไว้ภายในโครงสร้างที่พองตัว และค่อย ๆ ปล่อยคายปุ๋ยให้แก่พืชในอัตราที่ควบคุมได้ตลอดหลายสัปดาห์ โดยปรับให้เข้ากับระดับความชื้นของดินอย่างแม่นยำ ..

4. แรงจูงใจเชิงนโยบายภาครัฐ และอุปสรรคในการนำไปใช้ Policy Incentives & Adoption Barriers : ภูมิทัศน์ทางการค้าของไฮโดรเจลในประเทศไทย Commercial Landscape for Hydrogels in Thailand ถูกกำหนดโดยปัจจัยขับเคลื่อน และข้อจำกัดเชิงโครงสร้างที่แตกต่างกันดังนี้ :-

– การสนับสนุนจากภาครัฐ Government Backing : คณะกรรมการส่งเสริมการลงทุนแห่งประเทศไทย Thai Board of Investment : BOI ให้สิทธิประโยชน์ทางภาษี และการยกเว้นอากรนำเข้าอย่างมากสำหรับโครงการเทคโนโลยีชีวภาพ และชีวเคมี Biotechnologies & Biochemical Projects ที่ใช้ผลพลอยได้ทางการเกษตรในท้องถิ่นของไทย ซึ่งเปิดโอกาสให้กับสตาร์ทอัพสีเขียว Green Startups ที่มุ่งหวังจะขยายการผลิตไบโอไฮโดรเจล Scale Bio-Hydrogel Manufacturing สามารถเติบโตขึ้นได้อย่างมั่นคง ..

– อุปสรรคด้านต้นทุน The Cost Barrier : แม้จะมีประโยชน์มากมาย แต่ต้นทุนเริ่มต้นของไบโอไฮโดรเจล Upfront Cost of Bio-Hydrogels ยังคงเป็นความท้าทายสำหรับเกษตรกรรายย่อยชาวไทยที่ดำเนินงานด้วยกำไรที่จำกัด ในขณะที่เจลสังเคราะห์นำเข้ามีราคาถูกกว่า แต่ทางเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมในประเทศนั้น ต้องการโรงงานแปรรูปเฉพาะทาง Require Specialized Processing Facilities ที่ยังอยู่ในช่วงการขยายขนาดจากนี้ไป ..

– โครงการส่งเสริม Extension Programs : เพื่อลดช่องว่างนี้ โครงการส่งเสริมของรัฐบาล เช่น โครงการเกษตรกรอัจฉริยะ Smart Farmer Initiatives กำลังดำเนินการสาธิตภาคสนาม ด้วยการพิสูจน์ให้เกษตรกรเห็นว่า ไบโอไฮโดรเจล Bio-Hydrogels สามารถช่วยลดภาระงานในการชลประทาน Reduce Irrigation Labor, ลดต้นทุนปุ๋ย Cut fertilizer Costs ได้มากถึง 30% และปกป้องพืชผลที่มีมูลค่าสูงจากการเสียหายจากภัยแล้งอย่างสิ้นเชิง Protect High-Value Crops from Total Drought Failure .. การนำไปปรับใช้ในเชิงพาณิชย์ commercial adoption ในภาคการเกษตร จึงค่อย ๆ เปลี่ยนจาก “พืชสวนไร่นาขนาดใหญ่ระดับพรีเมียม Large-Scale Premium Horticulture” ไปสู่ “กิจการเกษตรกรรมของชุมชน Community-Based Agriculture” ..

อย่างไรก็ตาม ในภาพรวมนั้น การผสานนวัตกรรมไบโอไฮโดรเจล Bio-Hydrogels และไบโอชาร์ Biochar เข้ากับเกษตรกรรมฟื้นฟู Regenerative Agriculture ในประเทศไทย มุ่งเน้นไปที่การแก้ปัญหาดินเสื่อมโทรม และภัยแล้ง พร้อมยกระดับประเทศสู่เศรษฐกิจคาร์บอนต่ำ Low-Carbon Economy ..

ทั้งนี้ แนวทางดังกล่าว กำลังผลักดันการเกษตรไทยไปสู่ทิศทางสำคัญ ดังนี้ :-

– การบริหารจัดการน้ำ และธาตุอาหารอย่างยั่งยืน Sustainable Water & Nutrient Management ..

– ลดต้นทุน – เพิ่มผลผลิต Reduced Costs & Increased Productivity : การใช้ไบโอไฮโดรเจล Bio-Hydrogels ร่วมกับไบโอชาร์ Biochar ช่วยกักเก็บความชื้น และชะลอการละลายของปุ๋ย ส่งผลให้พืชทนแล้งได้ดีขึ้น ลดการชะล้างของสารเคมีลงสู่แหล่งน้ำ ..

– ฟื้นฟูดินในระยะยาว Long-Term Soil Restoration : ไบโอชาร์ Biochar ทำหน้าที่เป็นที่อยู่อาศัยของจุลินทรีย์ในดิน Habitat for Soil Microorganisms .. เมื่อผสานกับการใช้ไบโอไฮโดรเจล Bio-Hydrogels จะช่วยปรับโครงสร้างดิน Improve Soil Structure ให้ร่วนซุย คืนความอุดมสมบูรณ์ Restoring Fertility ให้พื้นที่เกษตรกรรมที่เสื่อมโทรม ..

– เปลี่ยนขยะเป็นมูลค่าทางเศรษฐกิจ Transforming Waste into Economic Value : Waste-to-Value ..

– ลดการเผาวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตร Reducing the Burning of Agricultural Waste : นำของเหลือทิ้ง เช่น ซังข้าวโพด Corn Cobs, ฟางข้าว Rice Straw เปลือกผลไม้ Fruit Peels มาเผาในระบบปิดในกระบวน Pyrolysis Process เพื่อผลิตไบโอชาร์ Biochar หรือนำขยะของเหลือทิ้งอื่น ๆ จากอุตสาหกรรมแปรรูปอาหารทะเล มาใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตเป็นไบโอไฮโดรเจล Bio-Hydrogels เพื่อสร้างมูลค่าเพิ่มทางเศรษฐกิจในระบบเศรษฐกิจหมุนเวียน Circular Economy เป็นต้น ..

– แก้ปัญหามลพิษ Solving Pollution Problems : การผสานนวัตกรรมไบโอไฮโดรเจล Bio-Hydrogels และ ไบโอชาร์ Biochar เข้ากับการเกษตรเชิงฟื้นฟู Regenerative Agriculture นั้น ช่วยลดการเผากลางแจ้ง Reduce Open Burning ที่ก่อให้เกิดวิกฤตฝุ่น PM 2.5 ในพื้นที่ภาคเหนือ และทั่วประเทศของไทยได้เป็นอย่างดีมาพร้อมด้วย ..

– ขับเคลื่อนเป้าหมายเป็นศูนย์สุทธิ และคาร์บอนเครดิต Driving Net Zero & Carbon Credit Goals ..

– การกักเก็บคาร์บอน Carbon Sequestration : การเปลี่ยนชีวมวลเป็นไบโอชาร์ Biochar และ ไบโอไฮโดรเจล Bio-Hydrogels คือ การฝังคาร์บอนกลับลงสู่ดิน Embedding Carbon Back into the Soil แทนที่จะปล่อยก๊าซเรือนกระจกขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศ ..

– สร้างรายได้เสริม Supplemental Income Generation : เกษตรกร Farmers สามารถเปลี่ยนการทำเกษตรแบบเดิมให้เป็นกิจกรรมลดก๊าซเรือนกระจก Greenhouse Gas-Reducing Activities เพื่อสร้างรายได้เพิ่มจากการขายคาร์บอนเครดิต Selling Carbon Credits โดยมีองค์กร และเอกชนหลายแห่งในไทยเริ่มนำร่องระบบนี้แล้ว ซึ่งรวมไปถึงรายได้ที่เพิ่มขึ้นจากการลดภาระการจัดการขยะ และการเปลี่ยนขยะเป็นมูลค่าทางเศรษฐกิจ Waste-to-Value ไปพร้อมอีกด้วย ..

คาดหมายได้ว่า อนาคตของไฮโดรเจลในเกษตรกรรมฟื้นฟู Regenerative Agriculture ของไทย ที่มุ่งเน้นการปรับปรุงสุขภาพดิน และการจัดการน้ำ จะเดินหน้าไปได้ด้วยดี .. นวัตกรรมนี้ กำลังนำไปสู่ระบบการเกษตรอัจฉริยะ Smart Agricultural Systems ที่ทนทานต่อสภาพอากาศสุดขั้ว Resilient to Extreme Weather, การลดการใช้สารเคมี Reduce Chemical Use และการสร้างมาตรฐานผลผลิตคาร์บอนต่ำ Establish Low-Carbon Production Standards เพื่อตอบสนองตลาดยั่งยืนระดับโลก To Meet the Demands of the Global Sustainable Market .. ยิ่งไปกว่านั้น การเปลี่ยนแปลงในประเทศไทย ซึ่งหมายถึง ระบบการจัดการน้ำอัจฉริยะ Smart Water Management Systems รวมถึงการปลดปล่อยปุ๋ย และธาตุอาหารอย่างแม่นยำ Precise Fertilizer & Nutrient Release จะส่งผลต่อการปรับตัวรับมือการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ Climate Resilience สามารถแก้ปัญหาความแห้งแล้ง ดินขาดความชุ่มชื้น Address Drought & Soil Moisture Problems โดยเฉพาะในภาคตะวันออกเฉียงเหนือของไทย ทำให้เกษตรกรไทย สามารถปลูกพืชเศรษฐกิจได้ตลอดทั้งปีโดยพึ่งพาน้ำฝนน้อยลงให้สำเร็จได้อย่างยั่งยืนในที่สุดจากนี้ไป ..

คาดการณ์ตลาดไฮโดรเจลทั่วโลก Global Hydrogel Market ..

อ้างถึงข้อมูลการสำรวจตลาดของ Precedence Research พบว่า ตลาดไฮโดรเจลทั่วโลก Global Hydrogel Market มีมูลค่า 29.70 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2567 และคาดว่าจะเติบโตขึ้นเป็นประมาณ 56.81 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2577 ด้วยอัตราการเติบโตต่อปี Compound Annual Growth Rate : CAGR หมายถึง อัตราผลตอบแทนสำหรับตลาดไฮโดรเจลทั่วโลก Global Hydrogel Market ที่เติบโตจากยอดดุลเริ่มต้นไปถึงยังยอดดุลสิ้นสุดรวมสมมติฐานว่ากำไรจะถูกนำกลับมาลงทุนหมุนเวียนใหม่ทุกสิ้นปีของช่วงอายุการลงทุนอยู่ที่ค่า CAGR 6.7% ในช่วงระยะเวลาที่คาดการณ์ ปี 2568-2577 ..

Global Hydrogel Market | Credit : Precedence Research

อเมริกาเหนือ North America ครองตลาดไฮโดรเจล Hydrogel Market ในปี 2567 เนื่องจากความต้องการไฮโดรเจลที่เพิ่มขึ้นในด้านเทคโนโลยีชีวภาพ Biotechnology, วิศวกรรมเนื้อเยื่อ Tissue Engineering, การเกษตร Agriculture, การแพทย์ Medicine และสาขาอื่น ๆ .. ความต้องการผลิตภัณฑ์ดูแลส่วนบุคคล สุขอนามัย และการดูแลสุขภาพ เช่น ผ้าอ้อมเด็ก ผ้าอนามัย และกระดาษเช็ดมือ ในประเทศพัฒนาแล้วในภูมิภาคอเมริกาเหนือ North America Region เพิ่มสูงขึ้น ทำให้ตลาดไฮโดรเจลเติบโตอย่างมาก Substantial Growth in the Hydrogel Market ..

ในขณะเดียวกัน ภูมิภาคเอเชียแปซิฟิก Asia Pacific คาดว่าจะเติบโตเร็วที่สุดในช่วงระยะเวลาคาดการณ์ เนื่องจากรายได้ต่อหัวที่เพิ่มขึ้น และจำนวนประชากรที่มากขึ้น ภูมิภาคเอเชียแปซิฟิก Asia Pacific Region จึงมีการเติบโตอย่างมหาศาล .. ประเทศกำลังพัฒนาในภูมิภาคเอเชียแปซิฟิก Emerging Nations of Asia Pacific Region มีแนวโน้มที่จะขับเคลื่อนตลาดไฮโดรเจลไปข้างหน้าตลอดช่วงระยะเวลาคาดการณ์ เนื่องจากรายได้ที่ใช้จ่ายได้เพิ่มขึ้น Rising Disposable Income, เกษตรกรรมยั่งยืน Sustainable Agriculture และความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี Technological Advancements อย่างก้าวกระโดด ..

ยุโรป Europe คาดว่าจะเติบโตอย่างมีนัยสำคัญในตลาดไฮโดรเจล Hydrogel Market ในช่วงระยะเวลาคาดการณ์มาพร้อมด้วยเช่นกัน .. การวิจัย และพัฒนาที่เพิ่มขึ้นในอุตสาหกรรม และสถาบันต่าง ๆ ในยุโรปกำลังส่งเสริมการพัฒนาไฮโดรเจล นอกจากนี้ ยังได้รับการสนับสนุนจากรัฐบาล และหน่วยงานกำกับดูแลที่กำลังเร่งส่งเสริมการเติบโตของตลาดในยุโรปจากนี้ไป ..

อย่างไรก็ตาม การขยายตัวของตลาดไฮโดรเจล Expansion of the Hydrogel Market ส่วนใหญ่ นอกจากความต้องการที่เพิ่มขึ้นอย่างมากในภาคเกษตรกรรมแล้ว ยังเกิดขึ้นจากการใช้วัสดุชีวภาพที่เพิ่มมากขึ้นในฐานะระบบนำส่งยาแบบควบคุม Increasing Use of Biomaterials as Controlled Drug Delivery Systems เพื่อให้สามารถบริหารยาที่ใช้ในการรักษาทางการแพทย์ได้อย่างปลอดภัย .. การปลดปล่อยสารบำบัดอย่างตรงจุดภายในร่างกายของผู้ป่วย ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของยา และลดผลข้างเคียง โดยเฉพาะระบบนำส่งยา Drug Delivery Systems เช่น สารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ Biologically Active Agents, ตัวนำพา Carriers, โพลิเมอร์ Polymers และสูตรยาโพลิเมอร์ Polymer-Drug Formulations มีประโยชน์อย่างสูงในการทำให้การทดสอบทางคลินิก มีเป้าหมาย และประสบความสำเร็จ Ensuring Focused Clinical Trials & Success ไปพร้อมด้วย ..

อีกปัจจัยสำคัญ คือ การใช้ไฮโดรเจลในเทคโนโลยีวิศวกรรมเนื้อเยื่อ Hydrogels in Tissue Engineering Technology ซึ่งมีเป้าหมายเพื่อค้นหาเนื้อเยื่อ เซลล์ หรืออวัยวะที่มีชีวิตที่มีการทำงานที่ดีขึ้น และซ่อมแซมส่วนที่เสียหาย .. วัสดุปิดแผล Wound Dressings ชนิดต่าง ๆ เช่น ที่ไว Sensitive ต่อค่า pH, อุณหภูมิ Temperature, ความดัน Pressure และกลูโคส Glucose สามารถตรวจสอบแผลได้อย่างมีประสิทธิภาพ และแนะนำการรักษาที่แม่นยำได้อย่างยอดเยี่ยม .. การเพิ่มขึ้นของประชากรสูงอายุ และโรคเรื้อรังที่ต้องการการดูแลอย่างสม่ำเสมอ และประสิทธิภาพในการรักษา ก็เป็นอีกปัจจัยที่กระตุ้นความต้องการผลิตภัณฑ์ไฮโดรเจล Boosting the Need for Hydrogel Products .. ภาคเกษตรกรรม และพืชสวน Agriculture & Horticulture Sectors ต้องการไฮโดรเจล Hydrogels เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพวิธีการทำฟาร์มแบบดั้งเดิม Optimize their Traditional Farming Methods ด้วยผลผลิตพืชที่ดีขึ้น Better Crop Yield, การรักษาหน้าดิน Soil Retention และการนำส่งสารอาหารไปยังพืชผล Nutrient Delivery to the Crops .. ทั้งนี้ ความต้องการไฮโดรเจล Demand of Hydrogels ที่เพิ่มขึ้นสำหรับการทำเกษตรกรรมฟื้นฟู Regenerative Agriculture จากนี้ไป ทำให้คาดหมายได้ว่า ตลาดไฮโดรเจลทั่วโลก Global Hydrogel Market จะยังคงเติบขึ้นได้ด้วยความเร่งอย่างต่อเนื่องต่อไปในช่วงระยะเวลาที่คาดการณ์ ..

สรุปส่งท้าย ..

อนาคตของไฮโดรเจลในระบบเกษตรกรรมฟื้นฟู Future of Hydrogel in Regenerative Agriculture มุ่งเน้นไปที่การสร้างระบบนิเวศการเกษตรอัจฉริยะที่พึ่งพาตนเองได้ Creating a Self-Sustaining Smart Agricultural Ecosystem โดยเปลี่ยนบทบาทจาก “วัสดุอุ้มน้ำชั่วคราว Temporary Water-Retaining Materials” ไปสู่ “โครงสร้างพื้นฐานของดินที่ยั่งยืน Sustainable Soil Infrastructure” ..

Hydrogels also Known as a Solid Rain or Water Silo | Credit : Blueberries Consulting

จนถึงวันนี้ นวัตกรรมไฮโดรเจลชีวภาพ Bio-Based Hydrogel Innovation กำลังนำไปสู่ความเปลี่ยนแปลงใน 3 มิติหลักที่สำคัญ สรุปได้ดังนี้ :-

1. การฟื้นฟูสภาพดินเสื่อมโทรม Soil Regeneration ได้แก่ :-

– การกักเก็บความชื้นระยะยาว Long-Term Moisture Retention : ไฮโดรเจลชีวภาพเจเนอเรชันใหม่ New Generation Bio-Hydrogels พัฒนามาจากโพลิเมอร์ชีวภาพที่สามารถย่อยสลายได้เองตามธรรมชาติ Biodegradable Biopolymers เช่น แป้งมันสำปะหลัง Cassava Starch หรือเซลลูโลส Cellulose หรือ โปรตีนจากธรรมชาติ Natural Proteins เป็นต้น ..

– โครงสร้างดินที่ดีขึ้น Improved Soil Structure : เมื่อไฮโดรเจล Hydrogels ผสมอยู่ในดิน พวกมันจะพองตัวเพื่อกักเก็บน้ำ และปุ๋ย จากนั้นจะค่อย ๆ ปลดปล่อยออกมาอย่างช้า ๆ เมื่อปล่อยน้ำหมด พวกมันจะยุบตัวลง ทำให้เกิดช่องว่างในดิน ส่งผลให้อากาศถ่ายเท และรากพืชชอนไชได้ดีขึ้น ซึ่งหมายถึง โครงสร้างดินที่ดีขึ้น นั่นเอง ..

– ลดการพังทลายของหน้าดิน Reduced Soil Erosion : ไบโอไฮโดรเจล Bio-Hydrogels ช่วยยึดเกาะอนุภาคดิน Bind Soil Particles และลดการชะล้างธาตุอาหาร Reduces Nutrient Leaching จากฝน หรือการรดน้ำ ..

2. การกักเก็บคาร์บอน และธาตุอาหาร Carbon & Nutrient Cycling ได้แก่ :-

– การปล่อยคายปุ๋ย และสารอาหารแบบอัจฉริยะ Smart Slow – Release System : ไฮโดรเจล Hydrogels ถูกพัฒนาให้เป็นสารเคลือบที่บรรจุธาตุอาหาร Nutrients และจุลินทรีย์ที่มีประโยชน์ Beneficial Microorganisms นำไปสู่การปล่อยปุ๋ย และสารอาหารให้พืชอย่างแม่นยำ Precise Release of Fertilizers & Nutrients to Plants, ลดการใช้สารเคมี และการปนเปื้อนในแหล่งน้ำ Reducing the Use of Chemicals & Water Contamination มาพร้อมด้วย ..

– การดูดซับความชื้นจากอากาศ Moisture Harvesters : งานวิจัยขั้นสูง Advanced Research กำลังพัฒนาไฮโดรเจล Hydrogels ที่สามารถดึงความชื้นจากอากาศในเวลากลางคืนมาเก็บไว้ในดิน เพื่อปลดปล่อยให้รากพืชในตอนกลางวัน ..

3. การทำเกษตรทนแล้งอย่างยั่งยืน Sustainable Drought-Resistant Agriculture ได้แก่ :-

– การปลูกพืชได้โดยไม่ต้องพึ่งพาระบบชลประทานขนาดใหญ่ Growing Crops without Relying on Large – Scale Irrigation Systems : ไฮโดรเจล Hydrogels ช่วยให้เกษตรกร Farmers ในพื้นที่แห้งแล้ง หรือพื้นที่ดินทราย Arid or Sandy Soil Areas สามารถปลูกพืชได้โดยลดความถี่ในการรดน้ำลงได้อย่างมีนัยสำคัญ ..

– การนำร่องในไทย Pilot projects in Thailand : มีการวิจัยอย่างต่อเนื่องในไทย เช่น โดยสถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ หรือ สทน. National Institute of Nuclear Technology : NINT ที่นำแป้งมันสำปะหลัง มาผลิตพอลิเมอร์ชีวภาพ Uses Cassava Starch to Produce Bio-Polymers ที่สามารถอุ้มน้ำได้มากกว่า 200 เท่า เพื่อใช้ในการปลูกพืชไร่ในพื้นที่ขาดแคลนน้ำ Water-Scarce Areas .. ทั้งนี้ พวกเขาใช้เทคโนโลยีการฉายรังสี Radiation Technology เป็นเทคนิคหลักในการสังเคราะห์วัสดุให้มีโครงสร้างตาข่ายสามมิติ Synthesizing Materials with Three-Dimensional Network Structures ซึ่งเป็นกระบวนการสีเขียวที่ปราศจากสารเคมีตกค้าง สำหรับการผลิตไฮโดรเจลชีวภาพ Bio-Hydrogels อย่างเหนือชั้น เป็นต้น นั่นเอง ..

ปัจจุบัน ไฮโดรเจล Hydrogels คือ นวัตกรรมโพลิเมอร์ล่าสุด Latest Polymer Innovations ที่มีบทบาทสำคัญในการเพิ่มอัตราการรอดตาย Increasing the Survival Rate ของกล้าไม้ในระบบวนเกษตร และการปลูกป่า Agroforestry & Reforestation Systems .. พวกมัน ช่วยลดความถี่ในการรดน้ำ ลดความเครียดจากภาวะแล้ง และปลดปล่อยน้ำอย่างช้า ๆ ให้แก่รากพืชในช่วงตั้งต้น ด้วยการผสมผงไฮโดรเจลแห้งกับดินปลูก Mixing Dry Hydrogel Powder with the Planting Soil ในหลุมก่อนนำกล้าไม้ลงปลูก เมื่อรดน้ำ ไฮโดรเจล Hydrogels จะพองตัว และกักเก็บความชื้นไว้รอบราก .. นอกจากนั้น การนำกล้าไม้ไปแช่ในสารละลายไฮโดรเจล Soaking Seedlings in the Hydrogel Solution ก่อนนำไปปลูก ก็จะช่วยป้องกันรากแห้งตายระหว่างการขนส่ง มาพร้อมด้วย ..

Hydrogels / Hydrogel Applications in Agriculture | Credit : MDPI

ทั้งนี้ สำหรับต้นไม้ที่เริ่มโตแล้ว สามารถขุดร่องตื้น ๆ รอบทรงพุ่ม โรยไฮโดรเจล Hydrogels กลบดิน แล้วรดน้ำ เพื่อให้เจลดูดซับน้ำไปหล่อเลี้ยงรากฝอย ซึ่งไฮโดรเจล Hydrogels จะทำหน้าที่เป็นอ่างเก็บน้ำขนาดจิ๋วใต้ดิน Miniature Underground Reservoirs ช่วยให้ดินชุ่มชื้นยาวนานขึ้น Keeping the Soil Moist for Longer ตลอดจนช่วยให้รากฝอยของไม้ป่า และพืชเกษตร สามารถชอนไช และยึดเกาะดินได้ดีขึ้น ประหยัดเวลา และความถี่ในการเข้าไปดูแลรดน้ำกล้าไม้ในพื้นที่ห่างไกล รวมทั้งช่วยลดการสูญเสียหน้าดิน และปุ๋ย Significantly Reduces Soil Erosion & Nutrient Loss จากการไหลบ่าของน้ำได้อย่างยอดเยี่ยม ..

ในภาพรวมจากนี้ไป คาดว่า ศักยภาพทางเศรษฐกิจของเกษตรกรรมฟื้นฟู Economic Viability of Regenerative Agriculture จะแข็งแกร่งขึ้นอย่างมากในอนาคตอันเนื่องมาจากสภาพภูมิอากาศโลก และแนวโน้มของตลาด .. ในขณะที่ตลาดโลกกำลังพัฒนากลไกเพื่อตอบแทนการปฏิบัติที่ยั่งยืน Global Markets Develop Mechanisms to Reward Sustainable Practices ซึ่งเกษตรกรรมฟื้นฟู Regenerative Agriculture และวนเกษตร Agroforestry สามารถปลดล็อคช่องทางการสร้างรายได้ใหม่ ๆ ได้ .. พวกมัน สามารถกักเก็บคาร์บอนในชั้นบรรยากาศจำนวนมาก Storing Significant Amounts of Atmospheric Carbon ทั้งในชีวมวลไม้ และในดิน Woody Biomass & the Soil ส่งผลให้เกษตรกร Farmers มีแนวโน้มสามารถสร้างรายได้จากการขายคาร์บอนเครดิต Potentially Earn Income by Selling Carbon Credits ในตลาดแบบสมัครใจ หรือตลาดที่ควบคุม Voluntary or Regulatory Markets ได้เป็นอย่างดี .. ในบางภูมิภาค เกษตรกร Farmers ที่ทำเกษตรกรรมฟื้นฟู Regenerative Agriculture และวนเกษตร Agroforestry จะได้รับเงินอุดหนุนจากคาร์บอนเครดิต Carbon Credits และการปรับปรุงคุณภาพน้ำ Receive Payments for Improving Water Quality มาพร้อมอีกด้วย ..

Potassium Polyacrylate Hydrogels : Used for Agriculture & Plants | Credit : Polymersco

ทั้งนี้ การพึ่งพาปัจจัยการผลิตปุ๋ยเคมีสังเคราะห์น้อยลง Reliance on Fewer Chemical Fertilizers ช่วยปกป้องเกษตรกรจากราคาน้ำมัน และก๊าซธรรมชาติที่พุ่งสูงขึ้นทั่วโลก Protects Farmers from Global Price Spikes in Oil & Natural Gas ประกอบกับตลาดในอนาคต Future Markets ที่นิยมผลิตภัณฑ์ที่มาจากระบบที่โปร่งใส ยั่งยืน และฟื้นฟูสภาพมากขึ้น Products from More Transparent, Sustainable & Regenerative Systems รวมทั้ง การรับรอง และการสร้างแบรนด์ผลิตภัณฑ์ที่มีราคาสูงขึ้น Certification & Branding of Higher – Priced Products พร้อมไปกับคุณสมบัติด้านสิ่งแวดล้อมเพื่อต่อสู้กับวิกฤติสภาพภูมิอากาศ Environmental Attributes to Combat the Climate Crisis จากเกษตรกรรมฟื้นฟู Regenerative Agriculture นั้น ได้สร้างความแตกต่างขึ้นในตลาด และกลายเป็นปัจจัยสำคัญที่ได้รับการคาดหมายว่าจะสามารถขับเคลื่อนผลกำไรในอนาคต Key Driver of Future Profitability ได้อย่างยอดเยี่ยม ..

การเพิ่มความอุดมสมบูรณ์ของดิน และระบบนิเวศโดยรวม Increasing Soil Fertility & the Overall Ecosystem ถือเป็นสิ่งจำเป็นที่ขาดไม่ได้ เพื่อต่อสู้ และปรับตัวต่อวิกฤติสภาพภูมิอากาศ ตลอดจนการเพิ่มรายได้จากผลผลิตคุณภาพที่เพิ่มขึ้น ซึ่งไฮโดรเจล Hydrogels และไบโอชาร์ Biochar คือ เครื่องมือสำคัญของเกษตรกรเพื่อการนี้ .. เชื่อมั่นได้ว่า เกษตรกรรมยั่งยืน Sustainable Agriculture ตามแนวปฏิบัติเกษตรกรรมฟื้นฟู Regenerative Agriculture Practices นั้น สามารถสร้างสมดุลการปล่อยก๊าซเรือนกระจก Balance Greenhouse Gas Emissions ตามที่คาดหวังไว้ได้ และจะกลายเป็นวิถีหลักสู่ความมั่นคงด้านอาหารได้อย่างแท้จริง Primary Path to True Food Security สำหรับอนาคตการเกษตรที่เหนือชั้นกว่า Superior Agricultural Future ให้สำเร็จได้ในที่สุดจากนี้ไป ..

……………..

คอลัมน์ : Energy Key

By โลกสีฟ้า ..

สนับสนุนโดย…..บริษัท พลังงานบริสุทธิ์ จำกัด (มหาชน)