ถ่าน ของดำๆ ที่ไม่ธรรมดา

ถ่านถึงจะดำแต่ไม่ธรรมดา เป็นของดีมีประโยชน์ มากคุณค่าที่อยู่ใกล้ตัวเรามานับแต่อดีตกาลจวบจนปัจจุบัน นั่นก็คือ “ถ่าน”

ถ่านไม้ที่เราคุ้นเคยกันดีนั้น เป็นคาร์บอน (Carbon) ชนิดหนึ่ง คาร์บอนเป็นธาตุชนิดหนึ่ง ที่มีอยู่ทั่วไปบนโลก ร่างกายของคน สัตว์ และสิ่งมีชีวิตต่างๆ ล้วนแต่ประกอบไปด้วยคาร์บอนทั้งนั้น ถ่านเป็นธาตุประเภทอโลหะ คือไม่ใช่โลหะ มีคุณสมบัติพิเศษมากมายชนิดที่หาธาตุอื่นใดมาเทียบได้ยาก มีทั้งชนิดที่สีดำสนิทและใสกิ๊งไม่มีสี มีทั้งที่เนื้อเปื่อยยุ่ย ไปจนถึงแข็งแกร่งที่สุด

คำว่า carbon ในภาษาอังกฤษนั้น มาจากภาษาละตินคำว่า carbo ซึ่งแปลว่า ถ่านหิน กับ ถ่านไม้ ในภาษาฝรั่งเศสใช้คำว่า charbon แปลว่าถ่านไม้

มนุษย์ยุคดึกดำบรรพ์ใช้ถ่าน
วาดภาพบนผนังถ้ำ

มนุษย์เรารู้จักคาร์บอนมา ตั้งแต่ยุคดึกดำบรรพ์ คาดกันว่าคนยุคแรกๆ รู้จักถ่านจากกิ่งไม้ใบไม้ที่ถูกเผาจนเป็นถ่านก้อนดำๆ นั่นเอง  แต่ก็ยังไม่รู้จักการจะนำสิ่งที่เห็นนั้นมาใช้ให้เกิดประโยชน์ได้มากนัก นอกจากนำมาใช้เขียนภาพบนผนังถ้ำเมื่อประมาณสัก 30,000 ปีมาแล้ว จนกระทั่งชาวโรมันค้นพบวิธีการทำถ่านไม้และนำถ่านที่ได้นั้นมาเป็นเชื้อเพลิงอีกต่อ

คาร์บอนช่วยให้เหล็กแข็งแกร่งขึ้นได้

ในราวหนึ่งพันหนึ่งร้อยปีก่อนคริสตกาล ซึ่งยุคนั้นมนุษย์รู้จักการนำธาตุเหล็กมาใช้แล้ว ช่างเหล็กพบว่า ถ้านำชิ้นงานที่ตีขึ้นรูปแล้วเข้าไปเผาใหม่พร้อมกับผงถ่าน  ถ่านบางส่วนจะเข้าไปผสมกับเนื้อเหล็ก ทำให้ได้เหล็กที่แข็งขึ้นกว่าเดิม และจะแข็งยิ่งขึ้นหากนำเหล็กนั้น แช่ในน้ำเพื่อให้เย็นลงอย่างรวดเร็ว  นั่นคือ การค้นพบเหล็กกล้าที่เป็นผลมาจากคาร์บอน นั่นเอง

การทำเหล็กหล่อของจีนโบราณ

และอีกประมาณห้าร้อยปีหลังจากนั้น ชาวจีนมีการพัฒนาเตาเผาเหล็ก ที่สามารถให้ความร้อนสูง จนเหล็กเกิดการหลอมละลายได้ คนจีนเอาถ่านเข้าไปผสมกับเหล็กที่หลอมละลายนั้น แล้วเทน้ำเหล็กดังกล่าวลงในแม่พิมพ์ เมื่อเย็นลงก็ได้เหล็กที่แข็งมากและมีรูปร่างต่างๆ ตามต้องการ เหล็กชนิดนี้ก็คือเหล็กหล่อ หรือ Cast Iron นั่นเอง

มนุษย์เราเริ่มรู้จักใช้คาร์บอนจากถ่านไม้ที่ไหม้ไฟ

ไส้ดินสอทำจากแกรไฟต์
ซึ่งเป็นคาร์บอนชนิดหนึ่ง

นอกจากการใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตเหล็กกล้าชนิดต่างๆ แล้ว คาร์บอนยังมีความสำคัญในอุตสาหกรรมอื่นๆ  อีกมากมาย ด้วยความพิเศษหาใดเหมือนของมันเอง คาร์บอนแม้จะไม่ใช่โลหะ แต่แกรไฟต์ซึ่งเป็นคาร์บอนชนิดหนึ่งกลับมีคุณสมบัติเป็นตัวนำทั้งกระแสไฟฟ้าและความร้อนได้อย่างดี มันจึงถูกนำไปใช้ในการผลิตถ่านไฟฉาย การผลิตแบตเตอรี่บางชนิด ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ แม้กระทั่งดินสอที่เราใช้กันมาตั้งแต่เด็ก ก็มีไส้ที่ทำจากแกรไฟต์ หรืออุปกรณ์กีฬาที่ต้องการความทนทานมาก อย่างแร็กเกตแบดมินตัน ไม้เทนนิส ก้านไม้กอล์ฟ เบ็ดตกปลา ก็ใช้แกรไฟต์ที่ผ่านกระบวนการผลิต โดยผสมผสานกับวัสดุอื่นๆ ออกมา จนได้ชิ้นงานที่เรียกว่า คาร์บอนไฟเบอร์ ซึ่งแข็งแรงกว่าเหล็กกล้า มีน้ำหนักเบากว่ามาก แถมยังมี คุณสมบัติด้านอื่นๆ ที่ดีกว่าอีกหลายอย่าง

เพชรก็เป็นคาร์บอนเช่นเดียวกับถ่านก้อนดำๆ

และที่เด็ดกว่านั้น อัญมณีเลอค่ามหาแพงอย่างเพชร ก็คือคาร์บอนชนิดหนึ่ง  แต่เป็นคาร์บอนที่มีลักษณะผลึกเป็นแปดเหลี่ยม มีความแข็งที่สุด คือ ระดับ 10 ตามการวัดค่าความแข็งแบบโมส์ (Moh’s Scale) ตรงข้ามกับแกรไฟต์ที่เป็นคาร์บอนแบบที่มีความนุ่ม และผลึกของแกรไฟต์ก็มีแค่สามเหลี่ยม

คาร์บอน เมื่อรวมตัวกับออกซิเจน จะเกิดเป็นคาร์บอนไดออกไซด์  ซึ่งจำเป็นอย่างยิ่งต่อการเจริญเติบโตของพืช เมื่อรวมกับไฮโดรเจน จะเกิดเป็นสารประกอบต่างๆ ที่เรียกรวมๆ ว่าไฮโดรคาร์บอน ซึ่งจำเป็นต่ออุตสาหกรรมในรูปแบบของเชื้อเพลิงฟอสซิล เมื่อรวมกับทั้งไฮโดรเจนและออกซิเจน สามารถจะเกิดเป็นสารประกอบได้หลายประเภท เช่น กรดไขมัน ซึ่งจำเป็นต่อสิ่งมีชีวิต และเอสเทอร์ ซึ่งให้รสชาติแก่ผลไม้หลายชนิด

ภาพขยายแอ็คทิเวตเท็ด
คาร์บอนในพื้นที่เพียง 1 ตารางมิลลิเมตร
จะเห็นว่ามีพื้นผิวและรูพรุนมากมาย

มีคาร์บอนอีกชนิดหนึ่ง ที่ถูกพัฒนาขึ้นมาจากถ่านทั่วๆ ไป เรียกว่า ถ่านกัมมันต์ ในภาษาอังกฤษคือ แอ็คทิเวตเท็ด คาร์บอน (Activated Carbon บางครั้งก็เรียกว่า Activated Charcoal หรือ Activated coal) ถ่านชนิดนี้เป็นถ่านที่ผ่านกระบวนการที่ทำให้เกิดรูพรุนขึ้นในตัวมันเองมากมาย  ซึ่งรูพรุนนั้นเองทำให้เกิดพื้นที่ผิวเพิ่มมากขึ้น มีคุณสมบัติในการดูดซับสิ่งต่างๆ ที่อยู่ในของเหลว หรือก๊าซได้ปริมาณสูง

แอ็คทิเวตเท็ด คาร์บอน

การผลิตแอ็คทิเวตเท็ด คาร์บอน จะใช้วัตถุดิบจากอินทรียวัตถุต่างๆ กัน เช่น ไม้ เอามาเผาเป็นถ่าน และทำการ activate ภายใต้ความร้อนสูงและไอน้ำในสภาวะปราศจากออกซิเจน เพื่อเป็นการกำจัดสารประกอบต่างๆ ที่ยังหลงเหลืออยู่ ให้มีเพียงคาร์บอนบริสุทธิ์อย่างเดียว และเป็นการเพิ่มพื้นที่ผิวในการดูดซับให้มากที่สุด แอ็คทิเวตเท็ด คาร์บอนถูกนำไปใช้ในการกรองเอาสารประกอบอินทรีย์ต่างๆ ที่ไม่ต้องการออกจากของเหลว หรือก๊าซ เช่น ใช้ในการกรองน้ำดื่มให้สะอาดปราศจากสี กลิ่น กรดบางชนิด ยาฆ่าแมลง ฯลฯ ใช้ในการฟอกสีของเหลวต่างๆ ใช้ในการทดลองวิจัยเพื่อแยกและเตรียมสารเคมี ทางการแพทย์นำไปใช้ในการกำจัดพิษ การฟอกเลือด และอื่นๆ ใช้กรองกลิ่นและก๊าซที่ไม่ต้องการ ในหน้ากากกรองสารพิษ และเครื่องฟอกอากาศ

ถ่านที่อยู่ในระบบกรอง

ปัจจุบันนี้ แอ็คทิเวตเท็ด คาร์บอนเข้ามาเกี่ยวข้องกับชีวิตคนเรามากขึ้นเรื่อยๆ เช่น

• เครื่องกรองน้ำขนาดเล็กที่ใช้กันตามบ้านแบบสองท่อหรือสามท่อก็ตาม จะต้องมีท่อหนึ่งที่มีไส้กรองข้างในเป็นไส้กรองถ่าน เพื่อกรองสีและกลิ่น สารคลอรีน และโลหะหนักบางชนิด ทำให้น้ำที่ผ่านออกมาสะอาดปราศจากสิ่งปนเปื้อนดังกล่าว ไส้กรองถ่านที่ว่าก็บรรจุแอ็คทิเวตเท็ด คาร์บอนไว้ข้างในนั่นเอง 
• ในเครื่องฟอกอากาศหรือเครื่องปรับอากาศบางรุ่นก็มีไส้กรองที่บรรจุแอ็คทิเวตเท็ด คาร์บอนไว้ข้างใน เพื่อดักจับกลิ่นที่ไม่พึงประสงค์ ทำให้อากาศในห้องบริสุทธิ์สะอาดขึ้น

หลายปีที่ผ่านมา มีการใช้แอ็คทิเวตเท็ด คาร์บอนในการทำความสะอาดแผล และการค้นพบใหม่ล่าสุด แสดงให้เห็นว่าแอ็คทิเวตเท็ด คาร์บอนสามารถดูดซับและกำจัดแบคทีเรีย ไวรัส และสิ่งปฏิกูลที่หลั่งออกมาจากเชื้อราหรือแบคทีเรียได้ด้วย

แอ็คทิเวตเท็ด คาร์บอน
ถูกนำมาใช้ประโยชน์อย่างกว้างขวาง
เช่น ผสมในแชมพูสระผม

หรืออย่างเวลาเรารับประทานอาหารเป็นพิษ แล้วเกิดอาการปวดท้อง สิ่งที่จะช่วยให้อาการดีขึ้นอย่างรวดเร็ว ก็คือ การกลืนยาเม็ดสีดำ ซึ่งก็คือ แอ็คทิเวตเท็ด คาร์บอน นั่นเองลงไป มันจะเข้าไปช่วยดูดซับเอาพิษที่ยังคงอยู่ในกระเพาะเข้าไปไว้ที่ตัวมัน เพื่อลดปริมาณของพิษที่จะถูกดูดซึมเข้ากระแสเลือด ก่อนจะถูกขับถ่ายออกจากร่างกาย ข้อมูลทางการแพทย์บอกว่า โดยเฉลี่ยมันสามารถลดพิษได้ถึง 60% จากสารพิษที่กินเข้าไป (ลดได้ราว 90% ในสามสิบนาทีแรกหลังจากกิน และลดได้ 37% หลังจากกินไป 1 ชั่วโมง)


นอกจากในรูปแบบที่กล่าวมาแล้ว แอ็คทิเวตเท็ด คาร์บอนยังถูกนำไปผลิตเป็นแผ่นทำความสะอาดรูขุมขน สบู่อาบน้ำ และแชมพูสระผมด้วย ในยุคที่มลพิษรายล้อมอยู่รอบตัวอย่างนี้   เราสัมผัสกับสารพิษต่างๆโดยที่รู้ตัวบ้างไม่รู้ตัวบ้าง โดยเฉพาะคนในเมืองที่ต้องผจญกับอากาศที่เต็มไปด้วยไอเสียจากรถตามท้องถนน แชมพูซึ่งผสมแอ็ค-ทิเวตเท็ด คาร์บอนดังกล่าว จึงช่วยดูดซับสิ่งสกปรก ช่วยทำให้รูขุมขนบนหนังศีรษะสะอาด ปราศจากน้ำมัน สิ่งสกปรก สิ่งตกค้างอุดตัน ที่ก่อให้เกิดรังแคบนหนังศีรษะ ในต่างประเทศอย่างญี่ปุ่นและสหรัฐอเมริกา แชมพูชนิดนี้กำลังได้รับความนิยมมาก

ไม่น่าเชื่อเลยว่า ถ่านที่บางคนรังเกียจที่จะจับต้องเพราะกลัวเปื้อนเปรอะเลอะมือ จะเป็นคาร์บอนเหมือนกับเพชร และถ่านดำๆก็ยังนำมาทำเป็นผลิตภัณฑ์เพื่อขจัดพิษ เพื่อความสะอาดและความสวยความงามได้เป็นอย่างดีอีกด้วย

บอกแล้วไงล่ะว่า “ถ่าน” น่ะไม่ธรรมดา

แหล่งที่มา     เว็บไซตืไทยรัฐออนไลน์ โดยลุงดำ และทีมงานนิตยสาร ต่วย'ตูน 15 กรกฎาคม 2555, 00:03 น.