น้ำแข็งแห้งต่างจากน้ำแข็งธรรมดายังไง?

         

          น้ำแข็งแห้งคืออะไร? เหมือนหรือแตกต่างจากน้ำแข็งธรรมดาทั่วไปอย่างไร? มีอันตรายมากน้อยแค่ไหน? คำถามเหล่านี้อาจจะเกิดขึ้นในใจผู้อ่านหลาย ๆ ท่าน หลังจากที่มีข่าวคราวผลกระทบจากน้ำแข็งแห้งเกิดขึ้นหลายครั้งในช่วงที่ผ่านมา

          น้ำแข็งแห้ง (dry ice)   เป็นคาร์บอนไดออกไซด์ในสถานะของแข็ง เรียกอีกชื่อหนึ่งว่า คาร์บอนไดออกไซด์แข็ง หรือ solid carbon dioxide    เตรียมได้จากการนำก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มาผ่านกระบวนการอัดและทำให้เย็นลงภายใต้ความดันสูงกลายเป็นคาร์บอนไดออกไซด์เหลว แล้วลดความดันลงอย่างรวดเร็วโดยการพ่นคาร์บอนไดออกไซด์เหลวสู่ความดันบรรยากาศ ผลที่ได้คือเกล็ดน้ำแข็งคล้ายเกล็ดหิมะ แล้วจึงนำมาอัดเป็นรูปแบบและขนาดต่าง ๆ ตามวัตถุประสงค์ของการนำไปใช้ ซึ่งมีทั้งรูปแบบเป็นก้อน (block) ขนาดครึ่งถึง 15 กิโลกรัม เป็นแผ่น (slice) ขนาดตั้งแต่ครึ่งถึง 1 กิโลกรัมเป็นแท่ง (pellet) ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 3 มิลลิเมตร 9 มิลลิเมตร และ 15 มิลลิเมตร เป็นต้น


Carbon dioxide

          น้ำแข็งแห้งแตกต่างจากน้ำแข็งธรรมดาทั่วไปคือ มีอุณหภูมิเย็นจัดถึง -79°C ในขณะที่น้ำแข็งธรรมดาทั่วไปมีอุณหภูมิประมาณ 0°C  ที่อุณหภูมิห้องน้ำแข็งแห้งจะระเหิดกลายเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์  โดยไม่หลอมละลายเป็นของเหลวเหมือนน้ำแข็งธรรมดาทั่วไป จึงเป็นเหตุผลว่าทำไมเราจึงเรียก "น้ำแข็งแห้ง" น้ำแข็งแห้งจะให้ความเย็นมากกว่าน้ำแข็งธรรมดาทั่วไปถึง 2 หรือ 3 เท่าเมื่อเทียบโดยน้ำหนักหรือปริมาตรที่เท่ากัน

         
น้ำแข็งแห้งถูกนำมาใช้ประโยชน์หลาย ๆ ด้าน เช่น ในอุตสาหกรรมอาหารประเภทไอศกรีม นม เบเกอรี่ ไส้กรอก และเนื้อสัตว์ เพื่อถนอมอาหารในขั้นตอนการผลิตหรือในการขนส่งหรือเก็บอาหารสำหรับเสิร์ฟบนเครื่องบิน ใช้ในการขนส่งเวชภัณฑ์ใช้ในการทำความสะอาดเครื่องจักร แบบหล่อหรือแม่พิมพ์ หรือใช้ในการบดเย็นวัสดุสังเคราะห์ที่แตกยาก นอกจากนี้ยังใช้ในการทำหมอก ควัน ในการแสดงต่าง ๆ และอาจใช้ผสมในเครื่องดื่มเพื่อให้เกิดฟองปุด และให้เกิดความเย็น เป็นต้น

          ในการขนส่งน้ำแข็งแห้งปริมาณมาก ๆ จะต้องเก็บในภาชนะบรรจุน้ำแข็งโดยเฉพาะที่มีช่องระบายอากาศ
ซึ่งนอกจากจะเป็นการป้องกันการระเบิดแล้วยังช่วยลดอัตราการระเหิดของน้ำแข็งได้ ผลกระทบอีกอย่างที่จะเกิดขึ้นได้ก็คือ การเก็บน้ำแข็งแห้งปริมาณมากในห้องแคบ ๆ หรือห้องเพดานต่ำที่การระบายอากาศไม่ดีพ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ระเหิดออกมาจะแทนที่ออกซิเจนที่ทำให้ขาดอากาศหายใจได้   ดังนั้นห้องที่ใช้หรือเก็บรักษาน้ำแข็งแห้ง หรือห้องแสดงคอนเสิร์ตที่ต้องใช้น้ำแข็งแห้งในปริมาณมาก ๆ จึงควรที่จะจัดให้มีที่ระบายอากาศอย่างเพียงพอ โดยปกติก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะหนักกว่าอากาศ  จึงควรที่จะจัดให้มีที่ระบายอากาศอย่างเพียงพอ โดยปกติก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะหนักกว่าอากาศจึงมักจะลอยอยู่ในระดับต่ำ ดังนั้นการระบายอากาศที่ดีจึงควรมีการระบายอากาศทางด้านล่าง

       
จะเห็นได้ว่า  การใช้น้ำแข็งแห้งในปริมาณมากส่วนใหญ่จะนำมาใช้ในทางอุตสาหกรรม ผู้บริโภคโดยทั่วไปอาจมีโอกาสสัมผัสน้ำแข็งแห้งได้จากรถจำหน่ายไอศกรีม น้ำแข็งแห้งที่แช่มากับอาหารหรือไอศกรีม ซึ่งเป็นปริมาณที่น้อยเมื่อเทียบกับการใช้ในภาคอุตสาหกรรม

          แต่อย่างไรก็ตาม สิ่งที่ต้องพึงระวังก็คือ น้ำแข็งแห้งไม่ใช่น้ำแข็งหรือไอศกรีมห้ามบริโภคโดยตรงโดยเด็ดขาด อย่าหยิบจับน้ำแข็งแห้งด้วยมือเปล่า หากน้ำแข็งแห้งนั้นห่อด้วยกระดาษจะเป็นการป้องกันการสัมผัสได้อีกทางหนึ่ง แต่ถ้าหากเกิดอาการน้ำแข็งกัดจากการสัมผัสให้ล้างด้วยน้ำปริมาณมาก ๆ ก่อนไปพบแพทย์ ข้อพึงระวังอีกประการหนึ่งก็คือ อย่านำน้ำแข็งแห้งมาเป็นอุปกรณ์เล่นสนุก  โดยเฉพาะต้องระวังในเด็ก ๆ ที่อาจรู้เท่าไม่ถึงการณ์ เช่น การบรรจุในขวดปิดสนิทซึ่งจะทำให้เกิดการระเบิดได้ นอกจากนี้อย่านำน้ำแข็งแห้งเก็บในตู้เย็นเพราะจะทำให้ระบบทำความเย็นหยุดการทำงานได้เนื่องจากน้ำแข็งแห้งมีความเย็นมากกว่าความเย็นในตู้เย็น

น้ำแข็งแห้งมีอันตรายมากน้อยแค่ไหน

          ถีงแม้น้ำแข็งแห้งมีประโยชน์นานับปการ หากการใช้โดยขาดความระมัดระวังหรือรู้เท่าไม่ถึงการณ์ก็อาจก่อให้เกิดโทษได้เช่นกัน ผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นได้จากน้ำแข็ง ได้แก่

  จากการสัมผัส : หากจับต้องน้ำแข้งแห้งด้วยมือเปล่าหรือสัมผัสกับผิวหนังโดยตรงก็จะทำให้ผิวหนังไหม้ได้จากความเย็นจัด ( frost – bite ) ได้น้ำแข็งถือว่าเป็นวัตถุอันตรายชนิดหนึ่ง

  จากการะเบิด : ซึ่งเกิดจากการบรรจุน้ำแข็งแห้งในภาชนะปิดสนิทไม่มีช่องระบายอาจทำให้เกิดการสะสมของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ระเหิดออกมา เมือถึงระดับหนึ่งจะเกิดแรงดันและระเบิดในที่สุด ดังนั้นในการขนส่งน้ำแข็งแห้งปริมาณมากๆ จะต้องเก็บในภาชนะบรรจุน้ำแข็งโดยเฉพาะที่มีช่องระบายอากาศ นอกจากจะเป็นการป้องกันการระเบิดแล้วยังช่วยลดอัตราการระเหิดของน้ำแข็งได้

  การเก็บน้ำแข็งแห้งปริมาณมากๆในห้องแคบๆ หรือห้องเพดานต่ำที่การระบายอากาศไม่ดีพ :คาร์บอนไดออกไซด์ที่ระเหิดออกมาแทนที่ออกซิเจนที่ทำให้ขาดอากาศหายใจได้ ดังนั้นห้องที่ใช้หรือเก็บรักษาน้ำแข็งแห้งหรือห้องคอนเสิร์ตที่ต้องใช้น้ำแข็งแห้งในปริมาณมากๆ จึงควรที่จะจัดให้มีการระบายอากาศอย่างเพียงพอ โดยปกติก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะหนักว่าอากาศจึงมักจะลอยอยู่ในระดับต่ำ ดังนั้นการระบายอากาศที่ดีจึงควรมีการระบายอากาศทางด้านล่าง   อากาศปกติ จะประกอบด้วยก๊าซไนโตรเจน 78 % ก๊าซออกซิเจน 21 % และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 0.035 % ถ้าในอากาศมีประมาณคาร์บอนไดออกไซด์มากกว่า 5 % จะทำให้เกิดพิษได้

เกร็ดนอกเรื่อง (คาร์บอนไดออกไซด์เหลว )

          ประโยชน์อีกด้านหนึ่งของคาร์บอนไดออกไซด์ ( ที่ไม่ได้อยู่ในรุปของน้ำแข็งแห้งแล้ว ) ซึ่งมักจะไม่ค่อยได้ยินกันมากนักก็คือ สามารถนำไปใช้ในกระบวนการสกัดได้  เช่นการสกัดคาเฟอีนนอกจากเมล็ดกาแฟ  เพื่อผลิตกาแฟไร้คาเฟอีน ซึ่งการสกัดนั้นไม่ได้ใช้น้ำแข็งแห้งโดย ตรง แต่เป็นการสกัดสารด้วยคาร์บอนไดออไซด์ที่อยู่ในรูปของ “ ของไหลยิ่งยวด “ หรือเรียกอีกชื่อหนึ่งว่า “ super fluid  ซึ่งก็คือก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เราเพิ่มความดันและอุณหภูมิจนถึงจุดหนึ่งที่ทำให้คาร์บอนไดออกไซด์ในรูปของก๊าซและเหลวไม่มีความแตกต่างกัน เราเรียกจุดดังกล่าวนี้ว่า จุดวิกฤติ  ซึ่ง ณ จุดที่เหนือจุดวิกฤตินี้คาร์บอนไดออกไซด์จะเป็นของไหลยิ่งยวด นั้นคือ ไม่แสดงลักษณะที่เด่นชัดว่าเป็นก๊าซหรือของเหลว แต่จะมีลักษณะและสมบัติทางกายภาพผสมกันระหว่างสถานะก๊าซกับสถานะของเหลว  เช่น ฟุ้งกระจายได้เหมือนก๊าซ แต่มีความหนาแน่นมากกว่าก๊าซทั่วไป และสามารถทำสารละลายอื่นได้เหมือนของเหลว จากสมบัติข้อนี้ จึงสามารถนำไปใช้ในสารสกัดต่างๆ ออกจากกันได้ โดยมันจะไปละลายสารที่เราต้องการสกัดออกมา ซึ่งถ้าเราใช้การสกัดคาเฟอีนจากเมล็ดกาแฟ ก็จะมีคาแฟอีนเป็นส่วนใหญ่ที่ละลายออกมาทำให้สมบัติอื่น ๆ เช่น สี กลิ่น หรือรสของกาแฟยังคงเดิม

อ้างอิง  
หนังสือความรู้เกี่ยวกับสิ่งเป็นพิษ เล่มที่ 17  กลุ่มพิษวิทยาและชีวเคมี สถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์สาธารณสุขกรมวิทยาศาสตร์การแพทย์
http://www.dryicesupply.com/index.php?lay=show&ac=article&Id=229601&Ntype=2
http://www.freezco.com/index.php?option=com_content&view=article&id=79&Itemid=163