ปัญหาดินเค็มและดินไม่อุ้มน้ำถือเป็นอุปสรรคสำคัญต่อการเพาะปลูกของเกษตรกรในพื้นที่ภาคตะวันออกเฉียงเหนือของไทย เนื่องจากเมื่อหลายล้านปีก่อนพื้นที่นี้เคยเป็นทะเล ทำให้มีชั้นหินเกลือแทรกในชั้นน้ำใต้ดิน และพื้นที่เป็นดินทราย ซึ่งเก็บกักน้ำและสารอาหารได้น้อย ในฤดูฝน น้ำฝนจะซึมลงดินอย่างรวดเร็ว ในฤดูแล้ง น้ำใต้ดินจะไหลขึ้นผ่านช่องว่างของเม็ดดิน แล้วเกิดผลึกเกลือที่ผิวหน้าของดิน ส่งผลให้การเพาะปลูกพืชเป็นไปได้ยากลำบาก จึงเป็นโจทย์สำคัญที่สำนักวิจัยและพัฒนา กรมชลประทาน ร่วมกับมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) จัดทำโครงการ "การศึกษาแนวทางการหน่วงน้ำในนาข้าวของพื้นที่ชลประทานด้วยการประยุกต์ใช้ไบโอซีเมนต์" ขึ้น มาขยายผลสู่การแก้ปัญหาปัญหาความเค็มของดินในนาข้าว และการบริหารจัดการน้ำในแปลงนาที่ประสบปัญหาดินเค็ม โดยทดลองนำร่องในพื้นที่แปลงนา ณ สถานีทดลองการใช้น้ำชลประทานที่ 3 (ห้วยบ้านยาง) ต.โคกกรวด อ.เมือง จ.นครราชสีมา
ผศ.ดร.ธิดารัตน์ บุญศรี นักวิจัยจากกลุ่มวิจัยวัสดุชีวภาพอัจฉริยะและเทคโนโลยี คณะวิทยาศาสตร์ มจธ. กล่าวว่า ไบโอซีเมนต์ (Bio Cement) เป็นปูนซีเมนต์ที่เกิดจากจุลินทรีย์กลุ่มที่สร้างหินปูน โดยคัดเลือกจุลินทรีย์มาจากกากน้ำปลา เพื่อสร้างซีเมนต์ที่สามารถทนต่อความเค็ม และซ่อมแซมตัวเองได้ ผสมผสานกับการสร้างจีโอโพลิเมอร์ จะได้ปูนที่มีความแข็งแกร่ง และหน่วงน้ำได้ วัสดุไบโอซีเมนต์จะสามารถหน่วงน้ำฝนในฤดูฝน และลดการแทรกของเกลือในฤดูแล้ง ที่อาจจะใช้เพิ่มประสิทธิภาพในการกักเก็บน้ำและการป้องกันความเค็มที่เกิดจากชั้นน้ำใต้ดิน
"การผลิตแผ่นไบโอซีเมนต์ได้รับความอนุเคราะห์จากบริษัทเอกชนในพื้นที่ ประกอบด้วย "เปลือกไข่" ที่เป็นวัสดุเหลือใช้จากโรงฟักไก่ของบริษัท ซีพีเอฟ (ประเทศไทย) จำกัด (มหาชน) ที่อยู่ในพื้นที่จังหวัดชัยภูมิและนครราชสีมา ผสมรวมกับ"กากแร่" ที่เป็นหินอัคนีที่มีแร่สำคัญอย่างซิลิกา และอลูมินา จากบริษัท อัครา รีซอร์สเซส จำกัด (มหาชน) โดยผสมวัสดุประสานกับสารละลายจุลินทรีย์ ทำให้ได้ไบโอซีเมนต์ที่มีโครงสร้างของสารประกอบ แคลเซียม-อลูมินา-ซิลิกา ที่มีความทนทานต่อการกัดกร่อนของเกลือ และสามารถซ่อมแซมตนเองได้ เมื่อเกิดรอยแตกขนาดจิ๋ว (Micro Cracks) โดยจุลินทรีย์จะสร้างผลึกสีขาวของแคลเซียมคาร์บอเนตเพื่อปิดรอยแตกนั้น สามารถนำมาทดแทนแผ่นซีเมนต์แบบเดิมหรือแผ่นพลาสติก HDPE ที่นิยมใช้ในการกักเก็บน้ำในดิน ซึ่งมีแนวโน้มจะเสื่อมสภาพและเกิดปัญหาไมโครพลาสติกสะสมในดิน
โดยการทดสอบไบโอซีเมนต์ในครั้งนี้ จะเป็นการติดตั้งแผ่นไบโอซีเมนต์ ขนาด 75 x 75 เซนติเมตร หนา 8.5 เซนติเมตร ฝังลงในถังไลซิมิเตอร์ (Lysimeter) ที่ปลูกข้าวและไม่มีปลูกข้าว เพื่อศึกษาอัตราการคายระเหยของน้ำในพืช และการระเหยของน้ำในดิน ตามลำดับ รวมถึงประสิทธิภาพของไบโอซีเมนต์ในการหน่วงการซึมน้ำและป้องกันความเค็มจากพื้นดินด้วย ซึ่งจะทำการทดสอบหนึ่งรอบการปลูกข้าวหรือประมาณ 4 เดือน ก่อนนำไบโอซีเมนต์ขึ้นมาตรวจสอบประสิทธิภาพการซ่อมแซมตัวเอง และความทนต่อความเค็ม ในทุกระยะของการเพาะปลูก" ผศ.ดร.ธิดารัตน์ กล่าว
นายพีรวัส พึ่งพาพัฒน์ วิศวกรโยธาปฏิบัติการ สำนักวิจัยและพัฒนา กรมชลประทาน เล่าเสริมอีกว่า "หากการทดลองประสบความสำเร็จ นอกจากจะแก้ปัญหาดินเค็มและดินไม่อุ้มน้ำได้แล้ว ไบโอซีเมนต์ยังสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการแก้ปัญหาอื่น ๆ เช่น การศึกษาเกี่ยวกับการใช้ไบโอซีเมนต์ในคลองส่งน้ำชลประทาน ด้วยคุณสมบัติซ่อมแซมตัวเองเมื่อเกิดรอยแตกขนาดเล็ก จะช่วยลดการสูญเสียน้ำจากการรั่วซึมและเพิ่มประสิทธิภาพในการชลประทาน"
ด้านนายภูริวิทย์ สังข์ศิริ ผู้ช่วยผู้จัดการฝ่ายวิทยาศาสตร์และสุขภาพ บริษัท อัครา รีซอร์สเซส จำกัด (มหาชน) กล่าวถึงความร่วมมือในครั้งนี้ว่า " ทางบริษัททำงานเกี่ยวกับการทำเหมือง และมีของเหลือจากการผลิตเป็นกากแร่ ซึ่งสามารถเสริมความแข็งแรงของไบโอซีเมนต์ จึงสนับสนุนอย่างเต็มที่ และยินดีอย่างยิ่งที่เราได้เป็นส่วนหนึ่งในการแก้ปัญหาของพื้นที่ในครั้งนี้"
ในส่วนของตัวแทนจาก บริษัท ซีพีเอฟ (ประเทศไทย) จำกัด (มหาชน) นายวิเชต ช่วยทอง รองผู้อำนวยการธุรกิจไก่พันธุ์ (ไก่เนื้อ 1) ได้นำเปลือกไข่มาให้ทีมวิจัยเพื่อใช้เป็นส่วนผสมสำคัญของไบโอซีเมนต์ กล่าววว่า "โดยปกติแล้วเปลือกไข่ที่ได้จากโรงฟักของเรา ส่วนหนึ่งจะมีเกษตรกรในพื้นที่นำไปใช้ในการบำรุงดินอยู่แล้ว แต่ครั้งนี้เป็นครั้งแรกที่เปลือกไข่ถูกต่อยอดไปเป็นอาหารให้กับจุลินทรีย์ที่จะช่วยในการซ่อมแซมไบโอซีเมนต์ให้แข็งแรงคงคุณภาพได้อย่างยาวนานขึ้น ถือเป็นอีกหนึ่งความภาคภูมิใจของทางบริษัทที่ได้เข้ามามีส่วนร่วมในการสร้างนวัตกรรมเพื่อแก้ไขปัญหาในพื้นที่ และเรายินดีที่จะสนับสนุนเปลือกไข่ในพื้นที่อื่นๆ ที่ทีมวิจัยอยากจะนำไปต่อยอด เนื่องจากเรามีโรงฟักไข่อยู่ครอบคลุมทั่วประเทศ"
ผศ.ดร.ธิดารัตน์ กล่าวว่า "หากโครงการนี้ประสบความสำเร็จ ไบโอซีเมนต์ที่ได้จะพัฒนาสูตรให้สามารถใช้กับเครื่องพิมพ์สามมิติ ที่จะนำไปผลิตปะการังเทียม หรือพัฒนาเป็นไบโอคอนกรีต ที่อาจถูกนำไปใช้ในงานก่อสร้างเพื่อเพิ่มพื้นที่กักเก็บน้ำใต้ดิน นอกจากนี้ ไบโอซีเมนต์อาจจะมีการฉาบผิวหน้าด้วยแมงกานีส และสังกะสี เพื่อใช้ในการปรับปรุงคุณภาพน้ำทิ้งจากบ้านเรือน ซึ่งจะเป็นการหมุนเวียนน้ำทิ้งไปใช้ในการเกษตร เมื่อเกิดการขาดแคลนน้ำ"
โครงการนี้ไม่เพียงแต่เป็นก้าวสำคัญในการพัฒนาเทคโนโลยีทางการเกษตรเท่านั้น แต่ยังช่วยสร้างความยั่งยืนและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมอีกด้วย โดยขณะนี้โครงการยังอยู่ในขั้นตอนการวิจัยและทดสอบ ซึ่งคาดว่าจะสามารถขยายผลและนำไปใช้ในพื้นที่อื่นๆ ได้ในอนาคตอันใกล้