โครงการ “นวัตกรรมการใช้ประโยชน์เถ้าชานอ้อยเพื่อการผลิตวัสดุปรับแต่งหมู่ฟังชั่นมูลค่าสูงสำหรับการประยุกต์ใช้ด้านการเกษตรอย่างยั่งยืนตามแนวคิดเศรษฐกิจหมุนเวียนและเศรษฐกิจสีเขียว” เกิดจากการรวมกลุ่มนักวิจัยเฉพาะด้านจากศูนย์วิทยาการขั้นสูงด้านนาโนเทคโนโลยีเพื่ออุตสาหกรรมเคมี อาหารและการเกษตร มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ กับนักวิจัยจากคณะเกษตรและคณะวิศวกรรมศาสตร์ ที่มีความเชี่ยวชาญและมีความสนใจร่วมกัน เพื่อยกระดับขีดความสามารถงานวิจัยและสร้างนวัตกรรมพื้นฐานทางด้าน Ag-Bio Materials และ Bio-Products โดยมุ่งเน้นการเพิ่มศักยภาพทางด้านงานวิจัยและนวัตกรรมพื้นฐานที่ใช้ประโยชน์จากของเหลือทิ้งจากอุตสาหกรรมเกษตรให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าสูง เพื่อมุ่งสู่ระบบเศรษฐกิจหมุนเวียนและเศรษฐกิจสีเขียว (Circular-Green Economy) โดยเฉพาะอย่างยิ่งด้านเกษตรและอาหาร จากแนวคิดด้านการพัฒนาเศรษฐกิจหมุนเวียนและเศรษฐกิจสีเขียว เพื่อร่วมมุ่งสู่เป้าหมายการลดปริมาณขยะลดลง 16.5 ล้านตันต่อปีของประเทศ ทางคณะผู้วิจัยจึงมุ่งเน้นการนำเถ้าลอยและเถ้าหนักเหลือทิ้งซึ่งเป็นปัญหาหลักจากโรงไฟฟ้าชีวมวล โดยเฉพาะอย่างยิ่งจากกลุ่มโรงงานน้ำตาล ซึ่งใช้ชานอ้อยที่ได้จากการหีบอ้อยเป็นเชื้อเพลิงหลักในการผลิตไฟฟ้า และเกิดเถ้าชานอ้อยเหลือทิ้งปริมาณรวมสูงถึง 3.78 ล้านตันต่อปี (10,350 ตันต่อวัน) โดยมุ่งเน้นการนำเถ้าชานอ้อยมาใช้เป็นวัตถุดิบเพื่อผลิตวัสดุปรับแต่งหมู่ฟังชั่นมูลค่าสูงสำหรับการประยุกต์ใช้ด้านการเกษตรและอาหารอย่างยั่งยืนต่อไป เพื่อสร้างองค์ความรู้ซึ่งมีทิศทางการประยุกต์ใช้ที่ชัดเจน และตอบโจทย์การพัฒนางานวิจัยและนวัตกรรมที่ใช้ประโยชน์จากของเหลือทิ้งจากอุตสาหกรรมเกษตร เพื่อมุ่งสู่ระบบเศรษฐกิจหมุนเวียนและเศรษฐกิจสีเขียว ทิศทางงานวิจัยจึงมุ่งเป้าพัฒนางานวิจัยเพื่อการแก้ปัญหาด้านเสถียรภาพวัตถุดิบทดแทน ผ่านกลไกการเพิ่มมูลค่าของเหลือทิ้ง (เถ้าชานอ้อย) และการใช้ประโยชน์วัสดุปรับแต่งหมู่ฟังชั่นมูลค่าสูงที่ผลิตได้จากเถ้าชานอ้อย เพื่อการลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม เพิ่มมูลค่าผลิตผลทางการเกษตร และแก้ปัญหาเร่งด่วนทางการเกษตร ควบคู่ไปกับการสร้าง-ผลิตบุคลากรที่มีความสามารถเฉพาะทาง การพัฒนาต่อยอดเพื่อถ่ายทอดเทคโนโลยี-บริการวิชาการ และการพัฒนาผลิตภัณฑ์และกระบวนการต้นแบบร่วมกัน เพื่อให้เกิดการพัฒนาศักยภาพในการวิจัยด้าน “นวัตกรรมการใช้ประโยชน์เถ้าชานอ้อยเพื่อการผลิตวัสดุปรับแต่งหมู่ฟังชั่นมูลค่าสูงสำหรับการประยุกต์ใช้ด้านการเกษตรอย่างยั่งยืนตามแนวคิดเศรษฐกิจหมุนเวียนและเศรษฐกิจสีเขียว” อย่างต่อเนื่อง โดยมีศักยภาพในการตอบโจทย์ระดับประเทศและนานาชาติโดยมีผลงานตีพิมพ์ในวารสารนานาชาติจำนวนไม่ต่ำกว่า 14 เรื่อง สร้างองค์ความรู้ ต้นแบบผลิตภัณฑ์และต้นแบบเทคโนโลยีจำนวนไม่ต่ำกว่า 10 เรื่อง ผลิตนิสิตระดับปริญญาตรีและบัณฑิตศึกษา จำนวนไม่ต่ำกว่า 20 คน และสามารถสร้างผลกระทบเชิงบวกต่อเศรษฐกิจ สังคมและสิ่งแวดล้อมอย่างสูงและยั่งยืนมากกว่า 5 เท่าของงบประมาณดำเนินการ ภายหลังสิ้นสุดระยะเวลาดำเนินงาน (ระยะเวลา 2 ปี) ทิศทางงานวิจัยจึงมุ่งเป้า 3 ด้านหลัก ได้แก่ (1) นวัตกรรมการใช้ประโยชน์เถ้าชานอ้อยเพื่อการผลิตวัสดุปรับแต่งหมู่ฟังชั่นเพื่อดักจับโลหะหนักและก๊าซพิษ (2) นวัตกรรมการใช้ประโยชน์เถ้าชานอ้อยเพื่อการผลิตวัสดุปรับแต่งหมู่ฟังชั่นเพื่อเพิ่มมูลค่าผลิตผลทางการเกษตร และ (3) การแก้ไขปัญหาเร่งด่วนและสร้างเสถียรภาพทางด้านวัสดุทดแทนเพื่อการเกษตรอย่างยั่งยืน จากโจทย์ท้าทาย ผ่านนวัตกรรมการผลิตวัสดุพรุนปรับแต่งหมู่ฟังชั่นจากเถ้าชานอ้อยเพื่อใช้ปรับปรุงการส่งผ่านอากาศสำหรับไม้ยืนต้นภายใต้สภาวะน้ำท่วมขัง โครงการ “นวัตกรรมการใช้ประโยชน์เถ้าชานอ้อยเพื่อการผลิตวัสดุปรับแต่งหมู่ฟังชั่นมูลค่าสูงสำหรับการประยุกต์ใช้ด้านการเกษตรอย่างยั่งยืนตามแนวคิดเศรษฐกิจหมุนเวียนและเศรษฐกิจสีเขียว” นี้เน้นการสร้างเครือข่ายการวิจัยที่เข้มแข็ง โดยการร่วมมือกันระหว่างนักวิจัยภายในประเทศ ประสานกับกลุ่มวิจัยต่างประเทศ เพื่อพัฒนานักวิจัยรุ่นใหม่ และผลิตบัณฑิตที่มีความรู้ความชำนาญในด้านนาโนเทคโนโลยีเพื่ออุตสาหกรรมเคมี อาหารและการเกษตร เพื่อสร้างองค์ความรู้ขั้นสูงทางด้านวัสดุปรับแต่งหมู่ฟังชั่นมูลค่าสูงเพื่อการประยุกต์ใช้ด้านการเกษตรอย่างยั่งยืน ตีพิมพ์ในวารสารนานาชาติ ควบคู่ไปกับการเสริมศักยภาพการวิจัยเพื่อนำผลงานไปใช้ประโยชน์และสร้างผลกระทบเชิงบวกต่อเศรษฐกิจ สังคมและสิ่งแวดล้อมอย่างยั่งยืนนอกเหนือจากผลกระทบเชิงวิชาการ โดยมุ่งเน้นการนำไปสู่การพัฒนาผลิตภัณฑ์ต้นแบบหลังจากจบโครงการปีที่ 2 โดยมุ่งเป้าเฉพาะงานวิจัยเพื่อส่งเสริมการพัฒนาตอบโจทย์อุตสาหกรรมเกษตรและอาหารอย่างยั่งยืนและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม โดยมีแผนงานวิจัยเป้าหมายดังนี้ แผนงานที่ 1 นวัตกรรมการใช้ประโยชน์เถ้าชานอ้อยเพื่อการผลิตวัสดุปรับแต่งหมู่ฟังชั่นเพื่อดักจับโลหะหนักและก๊าซพิษ แผนงานนี้มุ่งเน้นการนำเถ้าชานอ้อยมาใช้เป็นวัตถุดิบรอบสอง (Secondary raw materials) ในการผลิตสารดูดซับเพื่อนำไปใช้ในกระบวนการกำจัดโลหะหนัก (ในที่นี้คือ สารหนู) และก๊าซพิษ (แอมโมเนีย) แผนงานนี้ประกอบด้วยโครงการย่อยที่ดำเนินการสอดประสานและสนับสนุนกัน โดยมีเป้าหมายเพื่อเพิ่มศักยภาพของการใช้ประโยชน์เถ้าชานอ้อยโดยการนำมาผลิตวัสดุปรับแต่งหมู่ฟังชั่น เพื่อใช้ในการบำบัดการปนเปื้อนของสารหนูในดิน ใช้เป็นวัสดุปรับปรุงดินเพื่อลดการปนเปื้อนของสารหนูในผลผลิตข้าว และใช้สำหรับดูดซับก๊าซแอมโมเนียในเล้าไก่ และกำจัดแอมโมเนียในน้ำที่เกิดจากการเลี้ยงสัตว์น้ำ ก่อนจะปล่อยน้ำออกสู่แหล่งน้ำธรรมชาติ โครงการกลุ่มนี้ ได้แก่ โครงการย่อยที่ 1 การพัฒนาตัวดูดซับที่มีเหล็กเป็นองค์ประกอบบนเถ้าชานอ้อยและตัวรองรับซิลิกาที่มีรูพรุน 2 ขนาดเพื่อใช้ในการกำจัดสารหนู โครงการย่อยที่ 2 การปรับแต่งหมู่ฟังก์ชันเถ้าชานอ้อยด้วยแมงกานีสและสังกะสีออกไซด์เพื่อลดการสะสมสารหนูในข้าว โครงการย่อยที่ 3 การพัฒนาวัสดุดูดซับจากเถ้าชานอ้อยสาหรับดูดซับแอมโมเนียในเล้าไก่ โครงการย่อยที่ 4 การพัฒนาตัวดูดซับซิลิกาอะลูมิโนซิลิเกตจากเถ้าชานอ้อยเพื่อการกำจัดแอมโมเนียในน้ำเสียจากบ่อกุ้ง แผนงานที่ 2 นวัตกรรมการใช้ประโยชน์เถ้าชานอ้อยเพื่อการผลิตวัสดุปรับแต่งหมู่ฟังชั่นเพื่อเพิ่มมูลค่าผลิตผลทางการเกษตร แผนงานนี้มุ่งเน้นการนำเถ้าชานอ้อยมาใช้เป็นวัตถุดิบรอบสอง ในการผลิตวัสดุพรุนซึ่งทำหน้าที่ดักจับสารพิษจากเชื้อราในอาหารสัตว์ และผลิตวัสดุดูดซับก๊าซเอทีลีนเพื่อยืดอายุการเก็บรักษาผักและผลไม้หลังการเก็บเกี่ยว เช่นเดียวกันกับแผนงานแรก แผนงานนี้ประกอบด้วยโครงการย่อยที่ดำเนินการสอดประสานและสนับสนุนกัน โดยมีเป้าหมายเพื่อสร้างมูลค่าเพิ่มให้กับเถ้าชานอ้อยในการเป็นวัตถุเติมในอาหารสัตว์เพื่อดูดซับสารพิษไมโอท็อกซิน เพิ่มผลิตผลในฟาร์มสัตว์เลี้ยง และการพัฒนาวัสดุดูดซับก๊าซเอทีลีนเพื่อใช้ระหว่างการขนส่งผลไม้ไทยออกไปต่างประเทศ เพื่อการขยายตลาดทั่วโลก โครงการกลุ่มนี้ ได้แก่ โครงการย่อยที่ 5 การพัฒนาสารจับสารพิษจากเชื้อราในอาหารสัตว์คุณภาพสูงโดยใช้ซิลิกาจากเถ้าลอยชานอ้อย โครงการย่อยที่ 6 การพัฒนาวัสดุดูดซับก๊าซเอทีลีนจากเถ้าชานอ้อยเพื่อยืดอายุการเก็บรักษาผักและผลไม้หลังการเก็บเกี่ยว แผนงานที่ 3 นวัตกรรมการผลิตวัสดุพรุนปรับแต่งหมู่ฟังชั่นจากเถ้าชานอ้อยเพื่อใช้ปรับปรุงการส่งผ่านอากาศสำหรับไม้ยืนต้นภายใต้สภาวะน้ำท่วมขัง แผนงานนี้เป็นการสร้างมูลค่าเพิ่มให้กับเถ้าชานอ้อยโดยการนำมาผลิตเป็นวัสดุปรับแต่งหมู่ฟังชั่นเพื่อการประยุกต์ใช้ด้านการเกษตรอย่างยั่งยืน จากความต้องการเชิงพื้นที่ 2 กลุ่มหลัก ได้แก่ กลุ่มโรงงานน้ำตาล–โรงไฟฟ้าชีวมวลซึ่งมีประสบปัญหาจากเถ้าชานอ้อยสะสมในปริมาณมหาศาล และกลุ่มเกษตรกรพืชสวนซึ่งประสบปัญหาเร่งด่วนจากภาวะน้ำท่วมขังอย่างต่อเนื่องเป็นระยะๆ ส่งผลให้ไม้ผลเกิดสภาวะรากเน่าโคนเน่าตาย เกิดความสูญเสียของกลุ่มเกษตรกรพืชสวน การเชื่อมโยงโดยการนำนวัตกรรมการผลิตวัสดุพรุนปรับแต่งหมู่ฟังชั่นจากเถ้าชานอ้อยมาใช้ เพื่อปรับปรุงการส่งผ่านอากาศสำหรับไม้ยืนต้นภายใต้สภาวะน้ำท่วมขัง นอกจากจะสามารถช่วยแก้ไขปัญหาสำคัญของทั้งกลุ่มโรงงานน้ำตาล–โรงไฟฟ้าชีวมวล และกลุ่มเกษตรกรพืชสวนไปควบคู่กันแล้ว ยังนำไปสู่การสร้างเสถียรภาพด้านวัตถุดิบทดแทน สร้างโมเดลความร่วมมือใน 2 ห่วงโซ่คุณค่า (Value chain) เพื่อการสร้างระบบเศรษฐกิจหมุนเวียน และพัฒนาเทคโนโลยีและนวัตกรรมการใช้วัตถุดิบรอบสอง (Secondary raw material) เพื่อสร้างมูลค่าเพิ่มในระดับอุตสาหกรรม ในการผลิตสารมูลค่าเพิ่มให้กับประเทศอย่างยั่งยืนอีกด้วย โครงการย่อยที่ 7 นวัตกรรมการผลิตวัสดุพรุนปรับแต่งหมู่ฟังชั่นจากเถ้าชานอ้อยเพื่อใช้ปรับปรุงการส่งผ่านอากาศสำหรับไม้ยืนต้นภายใต้สภาวะน้ำท่วมขัง

โครงการวิจัยนี้ เกิดจากการรวมกลุ่มนักวิจัยเชี่ยวชาญเฉพาะด้านนาโนเทคโนโลยีเพื่ออุตสาหกรรมเคมี อาหารและการเกษตร และมีความสนใจร่วมกัน เพื่อยกระดับขีดความสามารถงานวิจัยและสร้างนวัตกรรมพื้นฐานทางด้าน Ag-Bio Materials และ Bio-Products โดยมุ่งเน้นการเพิ่มศักยภาพทางด้านงานวิจัยและนวัตกรรมพื้นฐานที่ใช้ประโยชน์จากของเหลือทิ้งจากอุตสาหกรรมเกษตรให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าสูง เพื่อมุ่งสู่ระบบเศรษฐกิจหมุนเวียนและเศรษฐกิจสีเขียว โดยเฉพาะอย่างยิ่งด้านเกษตรและอาหาร โดยมีตัวชี้วัดเป้าหมาย หลัก เพื่อตีพิมพ์ในวารสารวิชาการระดับนานาชาติ (Top-tier Journals) ที่อยู่ในฐานข้อมูล ISI เพิ่มขึ้นไม่ต่ำกว่าร้อยละ 5 ต่อปี โครงการหลักมีวัตถุประสงค์รายโครงการย่อย ดังนี้ โครงการย่อยที่ 1 การพัฒนาตัวดูดซับที่มีเหล็กเป็นองค์ประกอบบนเถ้าชานอ้อยและตัวรองรับซิลิกาที่มีรูพรุน 2 ขนาดเพื่อใช้ในการกำจัดสารหนู 1. ศึกษาการดูดซับสารหนูโดยใช้ตัวดูดซับที่มีเหล็กเป็นองค์ประกอบบนเถ้าชานอ้อย 2. สังเคราะห์ซิลิกาที่มีโครงสร้างรูพรุนแตกต่างกัน คือ ซิลิกาที่มีรูพรุน 1 ขนาด และซิลิกาที่มีรูพรุน 2 ขนาด จากโซเดียมซิลิเกตที่สกัดได้จากเถ้าชานอ้อย และใช้ไคโตซานเป็นสารแม่แบบกำหนดโครงสร้างรูพรุนขนาดใหญ่ เพื่อนำมาใช้เป็นตัวรองรับอนุภาคเหล็กออกไซด์ และนำไปใช้เป็นตัวดูดซับสารหนู 3. ศึกษาผลของขนาดและโครงสร้างรูพรุนตัวรองรับซิลิกาต่อประสิทธิภาพในการดูดซับสารหนู 4. ศึกษาสภาวะในการดูดซับสารหนูที่เหมาะสม ทั้ง ค่า pH ของสารละลาย, เวลา และอุณหภูมิที่ใช้ในการดูดซับ 5. ศึกษาการดูดซับสารหนูที่ผสมในดินโดยใช้ตัวดูดซับที่มีเหล็กเป็นองค์ประกอบบนเถ้าชานอ้อยและตัวดูดซับที่มีเหล็กเป็นองค์ประกอบบนตัวรองรับซิลิกาที่มีรูพรุน 2 ขนาด โครงการย่อยที่ 2 การปรับแต่งหมู่ฟังก์ชันเถ้าชานอ้อยด้วยแมงกานีสและสังกะสีออกไซด์เพื่อลดการสะสมสารหนูในข้าว 1. เพื่อศึกษาประสิทธิภาพของใช้เถ้าชานอ้อยและขี้เถ้าแกลบต่อลดการดูดใช้ของสารหนูในข้าว 2. เพื่อศึกษาผลของการปรับแต่งหมู่ฟังก์ชันเถ้าชานอ้อยด้วยแมงกานีสและสังกะสีออกไซด์ต่อลดการดูดใช้ของสารหนูในข้าว โครงการย่อยที่ 3 การพัฒนาวัสดุดูดซับจากเถ้าชานอ้อยสาหรับดูดซับแอมโมเนียในเล้าไก่ 1. เพื่อผลิตวัสดุดูดซับจากเถ้าชานอ้อยสำหรับดูดซับแก๊สแอมโมเนียในเล้าไก่ 2. เพื่อศึกษาการผลิตวัสดุดูดซับด้วยวิธีการกระตุ้นทางกายภาพและทางเคมี 3. เพื่อศึกษาคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของวัสดุดูดซับที่ได้ 4. เพื่อศึกษาประสิทธิภาพการดูดซับแอมโมเนียในเล้าไก่ โครงการย่อยที่ 4 การพัฒนาตัวดูดซับซิลิกาอะลูมิโนซิลิเกตจากเถ้าชานอ้อยเพื่อการกำจัดแอมโมเนียในน้ำเสียจากบ่อกุ้ง 1. สังเคราะห์ตัวดูดซับซิลิกาอะลูมิโนซิลิเกตจากเถ้าชานอ้อยที่มีอัตราส่วนของซิลิกาและอะลูมินาต่างกัน 2. ศึกษาประสิทธิภาพการดูดซับแอมโมเนียจากน้ำเสียของบ่อเลี้ยงกุ้ง 3. สังเคราะห์ตัวดูดซับซิลิกาอะลูมิโนซิลิเกตจากเถ้าชานอ้อยที่มีลักษณะรูพรุนและโครงสร้างที่ต่างกัน 4. ศึกษาสภาวะในการดูดซับแอมโมเนียในน้ำ ทั้งค่าความเป็นกรด-เบส และอุณหภูมิในของสภาวะการดูดซับ โครงการย่อยที่ 5 การพัฒนาสารจับสารพิษจากเชื้อราในอาหารสัตว์คุณภาพสูงโดยใช้ซิลิกาจากเถ้าลอยชานอ้อย 1. เพื่อศึกษาผลของโครงสร้างของซิลิการูพรุนสูงจากเถ้าลอยชานอ้อยที่มีผลต่อสมบัติต่างๆและความสามารถในการดูดซับสารพิษจากเชื้อราชนิดต่างๆ 2. เพื่อศึกษาผลของสภาวะการสังเคราะห์วัสดุลูกผสมระหว่างซิลิการูพรุนสูงและกราฟีนออกไซด์ที่มีผลต่อสมบัติต่างๆและความสามารถในการดูดซับสารพิษจากเชื้อราชนิดต่างๆ โครงการย่อยที่ 6 การพัฒนาวัสดุดูดซับก๊าซเอทีลีนจากเถ้าชานอ้อยเพื่อยืดอายุการเก็บรักษาผักและผลไม้หลังการเก็บเกี่ยว 1. เพื่อสังเคราะห์ตัวดูดซับเอทิลีนจากอะลูมิโนซิลิเกตจากเถ้าชานอ้อย 2. เพื่อศึกษาประสิทธิภาพการดูดซับเอทิลีนของอะลูมิโนซิลิเกตที่โหลดด้วยตัวออกซิแดนท์โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต 3. เพื่อพัฒนากระบวนการต้นแบบสำหรับผลิตตัวดูดซับเอทิลีนด้วยอะลูมิโนซิลิเกตจากเถ้าชานอ้อยสู่เชิงพาณิชย์ โครงการย่อยที่ 7 นวัตกรรมการผลิตวัสดุพรุนปรับแต่งหมู่ฟังชั่นจากเถ้าชานอ้อยเพื่อใช้ปรับปรุงการส่งผ่านอากาศสำหรับไม้ยืนต้นภายใต้สภาวะน้ำท่วมขัง 1. เพื่อลดปริมาณเถ้าชานอ้อยจากโรงไฟฟ้าชีวมวลโดยใช้เป็นวัตถุดิบรอบสองในการผลิตวัสดุพรุนปรับแต่งหมู่ฟังชั่นที่มีสมบัติการเลือกผ่าน 2. เพื่อศึกษาความสัมพันธ์ของลักษณะโครงสร้างรูพรุนและเคมีพื้นผิวของวัสดุพรุนปรับแต่งหมู่ฟังชั่นที่เตรียมได้กับประสิทธิภาพการถ่ายโอนมวลและการแพร่ของอากาศและน้ำ เชิงคำนวณและเชิงการทดลอง 3. เพื่อใช้วัสดุพรุนปรับแต่งหมู่ฟังชั่นในการปรับปรุงการส่งผ่านอากาศสำหรับไม้ยืนต้นภายใต้สภาวะน้ำท่วมขัง 4. เพื่อสร้างมูลค่าเพิ่มให้กับเถ้าชานอ้อย โดยใช้เป็นโมเดลต้นแบบระบบเศรษฐกิจหมุนเวียนของผู้มีส่วนเกี่ยวข้องใน 2 ห่วงโซ่คุณค่า (Value-chain) ที่มีผลกระทบสูง ได้แก่ กลุ่มโรงไฟฟ้าชีวมวลและกลุ่มเกษตรกรพืชสวน