พูดถึงโลหะชนิดต่างๆ และสิ่งที่เราใช้ในชีวิตประจำวัน
มาถึงคิวของเรื่อง “สนุก” กันอีกเรื่องหนึ่ง พอพูดคำว่า “โลหะ” เราจะรู้สึกว่า โอ้โฮ มีมากมายเหลือคณานับ โดยทั่วไปโลหะและโลหะผสมมักนำความร้อนและไฟฟ้าได้ดี มีความมันวาว และขึ้นรูปได้ แต่คุณสมบัติจริงแตกต่างกันมาก บางชนิดนิ่ม บางชนิดเปราะ บางชนิดหลอมเหลวที่อุณหภูมิไม่สูงนัก เราจึงมักแบ่งกว้าง ๆ เป็นโลหะที่มีเหล็กเป็นองค์ประกอบหลัก (Ferrous Metals) และโลหะนอกกลุ่มเหล็ก (Non-Ferrous Metals)
ถ้าว่ากันด้วยความเป็นทรัพยากรธรรมชาติ โลหะจำนวนมากไม่ได้อยู่เป็นก้อนบริสุทธิ์ให้หยิบมาใช้ได้ทันที แต่ปะปนอยู่ในสินแร่ เช่น ตะกั่วพบได้ในแร่กาลีนา อะลูมิเนียมผลิตจากแร่บอกไซต์ ส่วนเหล็ก ทองแดง ดีบุก แมงกานีส และโลหะอื่น ๆ ก็มีสินแร่และกระบวนการแต่งแร่ของตัวเอง
วิธีนำโลหะเหล่านี้ขึ้นมาใช้ต้องผ่านตั้งแต่การทำเหมือง การแต่งแร่ ไปจนถึงการถลุงและปรับคุณภาพ อะลูมิเนียมเป็นโลหะที่พบมากที่สุดในเปลือกโลก [5] แต่ถ้าวัดการใช้งานในอุตสาหกรรม เหล็กและเหล็กกล้ายังถูกใช้มากกว่า โดย USGS อธิบายว่าอะลูมิเนียมถูกใช้มากกว่าโลหะอื่นทุกชนิด “ยกเว้นเหล็ก” [6]
อะลูมิเนียม (ในธรรมชาติ พบในรูปแร่บอกไซต์) นั้น นำมาใช้ได้ตั้งแต่ใช้ในเครื่องใช้ไฟฟ้า เพราะอะลูมิเนียมบริสุทธิ์นำไฟฟ้าได้ดี ไปจนถึงใช้ในงานก่อสร้าง ตกแต่งบ้าน บรรจุภัณฑ์อาหาร เป็นต้น ส่วนเหล็ก ใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น ก่อสร้าง ยานยนต์
ด้วยความที่โลหะต่างๆ มีปริมาณมากน้อยต่างกัน คุณสมบัติที่เหมาะสมกับการใช้งานแตกต่างกัน ราคาก็แตกต่างกัน จึงมีข้อแนะนำ ข้อกำหนด หรือแม้กระทั่งคุณสมบัติเฉพาะของโลหะแต่ละชนิดเอง เป็นหลักเกณฑ์ว่าโลหะชนิดไหนควรนำไปใช้งานประเภทใด เราจะเห็นว่าสายไฟมักจะเป็นทองแดง ในขณะที่ทองคำนับเป็นโลหะที่มีมูลค่าสูงมาก เรามักจะคุ้นเคยทองคำในฐานะเครื่องประดับและสิ่งที่เอาไว้ใช้เพื่อเก็งกำไร หรือเก็บเป็นมูลค่าทดแทนเงินตรา แต่แท้จริงแล้ว ทองคำยังถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมไฟฟ้ามากมาย แต่ใช้ในปริมาณอันน้อยนิด แต่มีประสิทธิภาพสูง เราอาจพบแร่ทองคำได้ในเครื่องคิดเลข คอมพิวเตอร์ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กที่มีความซับซ้อนสูง (แต่แนะนำว่า อย่าเพิ่งรีบไปแกะ พังเครื่องมือเครื่องใช้เพื่อหาทองคำ เพราะไม่ใช่ทุกยี่ห้อ ทุกเครื่องที่ใช้ทองคำ จะกล่าวในเนื้อหาต่อไป) ในหนังสือเล่มนี้ ผู้เขียนตั้งใจว่าจะเขียนเรื่องใกล้ๆ ตัว และที่น่าประหลาดใจคือ พอวิเคราะห์วัสดุ วัตถุดิบต่างๆ ที่คิดว่าจะมาลงในฐานะที่เขาเป็นวัสดุเหลือใช้ (ขยะ) แล้วนั้น กลับกลายเป็นว่า อะไรก็ใกล้ตัวไปเสียหมด ทั้งนี้ ผู้เขียนจะไล่เรียงแร่โลหะที่มีใช้ใกล้ตัว และมีมากที่สุด ไปจนถึงแร่โลหะที่ไกลตัว หรือมีปริมาณน้อย
“อะลูมิเนียม – Aluminum”
อะลูมิเนียมผลิตจากแร่บอกไซต์ (Bauxite) และเป็นโลหะที่พบมากที่สุดในเปลือกโลก [5] หลายคนอาจแยกอะลูมิเนียม เหล็ก และสเตนเลสไม่ค่อยออก วิธีสังเกตคร่าว ๆ คืออะลูมิเนียมมักเบาและเกิดชั้นออกไซด์ช่วยต้านการกัดกร่อน ส่วนเหล็กกล้ามักหนักกว่าและอาจเกิดสนิมได้ ขณะที่สเตนเลสเป็นเหล็กกล้าผสมที่ออกแบบให้ต้านการกัดกร่อนดีขึ้น แต่ไม่ได้หมายความว่าจะไม่มีวันเป็นสนิมเลย
กลับมาคุยกันต่อในเรื่องที่เกี่ยวกับอะลูมิเนียม
อะลูมิเนียมที่เราใช้งานมีทั้งอะลูมิเนียมบริสุทธิ์และอะลูมิเนียมเจือหรืออะลูมิเนียมอัลลอย ระบบเลข 4 หลักสำหรับอะลูมิเนียมขึ้นรูปกำหนดโดย The Aluminum Association ไม่ใช่ JIS โดยเลขหลักแรกบอกตระกูลธาตุผสมหลัก ส่วนรายละเอียดของหลักอื่นใช้แยกเกรดและการปรับองค์ประกอบ [7] JIS เป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมญี่ปุ่นอีกระบบหนึ่ง จึงไม่ควรนำชื่อสองระบบนี้มารวมกัน
อะลูมิเนียมบริสุทธิ์ (1xxx Al)
เป็นอะลูมิเนียมที่มีความบริสุทธิ์สูงถึง 99.3%–99.7% จัดเป็นเกรดที่นิยมใช้มากที่สุดในเชิงพาณิชย์ คิดเป็นสัดส่วนประมาณ 99% ของตลาดอะลูมิเนียมทั้งหมด จุดเด่นคือมีคุณสมบัติการนำความร้อนและไฟฟ้าได้ดีเยี่ยม เหมาะสำหรับการทำแผ่นสะท้อนแสง ตัวนำไฟฟ้า ฟอยล์บรรจุภัณฑ์อาหาร และสายไฟบางชนิด
อะลูมิเนียมผสมทองแดง (2xxx Al-Cu)
เป็นกลุ่มที่มีความแข็งแรงเชิงกลสูง เหมาะสำหรับใช้งานด้านโครงสร้าง (structural applications) แต่มีค่าการนำความร้อนต่ำกว่ากลุ่มอื่น จึงไม่เหมาะกับงานที่เน้น thermal conductivity จุดเด่นคือใช้มากในอุตสาหกรรมการบินและยานยนต์
อะลูมิเนียมผสมแมงกานีส (3xxx Al-Mn)
มีคุณสมบัติขึ้นรูปง่าย รีดเป็นแผ่นได้ดี มีความแข็งแรงปานกลาง และทนการกัดกร่อนได้สูง จึงนิยมใช้ในงานก่อสร้าง เช่น หลังคา ผนังหุ้ม รวมถึงเครื่องครัวและอุปกรณ์ทั่วไป
อะลูมิเนียมผสมซิลิกอน (4xxx Al-Si)
อะลูมิเนียมกลุ่ม 4xxx ผสมซิลิกอนเพื่อช่วยลดช่วงอุณหภูมิหลอมเหลว จึงพบเด่นในลวดเชื่อมและวัสดุประสานแบบ brazing [7] ส่วนชิ้นส่วนเครื่องยนต์บางชนิดอาจใช้อะลูมิเนียม-ซิลิกอนเกรดหล่อ ซึ่งเป็นคนละระบบการเรียกเกรดกับอะลูมิเนียมขึ้นรูป
อะลูมิเนียมผสมแมกนีเซียม (5xxx Al-Mg)
มีคุณสมบัติเด่นด้านการทนการกัดกร่อน โดยเฉพาะในน้ำทะเล ความแข็งแรงปานกลาง เชื่อมง่าย จึงนิยมใช้ทำเรือ ถังเก็บน้ำมัน และโครงสร้างกลางแจ้ง
อะลูมิเนียมผสมแมกนีเซียม-ซิลิกอน (6xxx Al-Mg-Si)
มีความแข็งแรงปานกลางถึงสูง ทนการกัดกร่อนดี ขึ้นรูปง่าย และยังมีค่าการนำความร้อนที่ดีด้วย ใช้งานอย่างกว้างขวางในโครงสร้างอาคาร รถยนต์ ท่อ หน้าต่าง และวัสดุก่อสร้างอื่น ๆ
อะลูมิเนียมผสมสังกะสี (7xxx Al-Zn-Mg (Cu))
จัดเป็นกลุ่มที่มีความแข็งแรงสูงที่สุดในบรรดาอะลูมิเนียมอัลลอยทั้งหมด ใช้สังกะสีร่วมกับแมกนีเซียมและทองแดง ทำให้ทนแรงกระแทกและรับน้ำหนักได้มาก นิยมใช้ในโครงสร้างอากาศยาน อวกาศ และงานที่ต้องการความแข็งแรงเป็นพิเศษ
อะลูมิเนียมผสมแร่อื่น ๆ (8xxx Alloys)
กลุ่ม 8xxx เป็นกลุ่มโลหะผสมเบ็ดเตล็ดที่พัฒนาเพื่อการใช้งานเฉพาะ มีทั้งเกรดสำหรับฟอยล์บรรจุภัณฑ์ ตัวนำไฟฟ้า และงานอื่น ๆ จึงไม่ควรสรุปว่าทั้งกลุ่มใช้แพร่หลายที่สุดในงานบรรจุภัณฑ์ เพียงแต่บางเกรด เช่น 8011 พบได้บ่อยในผลิตภัณฑ์ฟอยล์ [7]
เอาล่ะ มาถึงบรรทัดนี้แล้วเรียกได้ว่า เราก้าวเข้ามาในโลกของอะลูมิเนียมมากพอสมควร เรียกได้ว่า อะลูมิเนียมเอาไปทำ สายไฟ ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ทำกระป๋องเครื่องดื่ม ผลิตเป็นแผ่นอะลูมิเนียมฟอยล์ ทำเครื่องครัว ใช้ทำโครงประตู หน้าต่าง (อ้อ เดี๋ยวนี้มีอะลูมิเนียมลายไม้ สวยๆ ดูเผินๆ แล้วมองไม่ออกเลยว่าเป็นอะลูมิเนียม) ทำเครื่องยนต์ และอุปกรณ์ที่ใช้ในยานยนต์ เครื่องบิน ยานอวกาศ เรียกได้ว่า Aluminum to the moon กันเลยทีเดียว
ทีนี้ย่อลงมาใกล้ตัวอีกนิด คำถามยอดฮิตคือ อะลูมิเนียมรีไซเคิลได้ไหม? ตอบแบบไม่ลังเลว่ารีไซเคิลได้ และถ้าคัดแยกดี ควบคุมสิ่งเจือปนและส่วนผสมได้เหมาะสม ก็สามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้หลายรอบ การรีไซเคิลอะลูมิเนียมยังประหยัดพลังงานเกือบ 95% เมื่อเทียบกับการผลิตโลหะใหม่ [28] เห็นประโยชน์ขนาดนี้แล้ว ก็อย่าลืมช่วยกันแยกวัสดุเหลือใช้ประเภทอะลูมิเนียมเข้าสู่ระบบ เพื่อช่วยลดทั้งการใช้ทรัพยากรธรรมชาติ พลังงาน และภาระการจัดการขยะ
Tip: กระป๋องอะลูมิเนียมชนิด 2 ชิ้น (สังเกตคือตัวกระป๋องไม่มีตะเข็บ) ประกอบด้วยอะลูมิเนียม 2 เกรดคือ ฝากระป๋องทำจากอะลูมิเนียมเกรด 5182 มีคุณสมบัติที่แข็งแรงเหมาะสำหรับการใช้ทำฝาซึ่งมีส่วนที่ใช้สำหรับเปิดกระป๋องด้านบน (Pull Top) ในขณะที่ตัวกระป๋องทำจากอะลูมิเนียมเกรด 3004 มีคุณสมบัติขึ้นรูปได้ง่าย
ตัวกระป๋องและฝากระป๋องอะลูมิเนียมอาจเป็นคนละเกรด แต่สามารถเข้าสู่ระบบหลอมร่วมกันได้ โดยโรงงานจะคัดแยกและปรับองค์ประกอบโลหะให้ตรงกับผลิตภัณฑ์ที่จะผลิต ไม่ได้หมายความว่าผู้บริโภคต้องแยกฝากับตัวกระป๋องทุกครั้ง
“เหล็ก – Iron”
เหล็กนับเป็นโลหะที่ใช้กันมากทั่วโลก ทั้งงานก่อสร้างและอุตสาหกรรมยานยนต์ สัญลักษณ์ Fe มาจากคำละตินว่า ferrum ไม่ได้ย่อมาจาก ferrous ส่วน “ธาตุเหล็ก” ที่ร่างกายต้องการคือธาตุเดียวกันในเชิงเคมี แต่ต้องอยู่ในรูปและปริมาณที่เหมาะกับร่างกาย ไม่ได้หมายความว่าเราจะนำสินแร่หรือชิ้นโลหะมากินได้
ในการใช้งานประจำวัน สิ่งที่เราเรียกกันว่า “เหล็ก” จำนวนมากแท้จริงคือเหล็กกล้า (Steel) ซึ่งเป็นโลหะผสมที่มีเหล็กเป็นหลักและมีคาร์บอนโดยทั่วไปต่ำกว่า 2% [8] คุณสมบัติของเหล็กกล้าเปลี่ยนได้ตามปริมาณคาร์บอน ธาตุผสม และกระบวนการผลิต จึงไม่อาจสรุปง่าย ๆ ว่าเหล็กบริสุทธิ์แข็งกว่าหรือแข็งแรงกว่าเสมอไป ในงานบรรจุอาหารมีทั้งกระป๋องเหล็กเคลือบดีบุกและกระป๋องเคลือบสารภายใน ซึ่งต้องเลือกให้เหมาะกับอาหารและเป็นไปตามมาตรฐานความปลอดภัยของ “สำนักงานคณะกรรมการอาหารและยา” หรือ อย. [9]
แล้วเราจะรู้ได้อย่างไรว่าโลหะที่จับอยู่นั้นเป็นเหล็กหรือโลหะชนิดอื่น? แม่เหล็กช่วยคัดกรองเบื้องต้นได้ ถ้าดูดติดก็มักมีเหล็กเป็นองค์ประกอบ แต่ไม่ใช่ข้อสรุปแน่นอน เพราะสเตนเลสบางเกรดดูดแม่เหล็กน้อยหรือไม่ดูด ขณะที่โลหะผสมบางชนิดก็อาจตอบสนองต่อแม่เหล็กได้
ในการเตรียมคัดแยกส่งรีไซเคิล ควรแยกกระป๋องอะลูมิเนียมออกจากกระป๋องเหล็ก เพราะเป็นวัตถุดิบคนละกลุ่ม ส่วนห่วงดึงของกระป๋องอะลูมิเนียมควรเก็บติดไว้กับตัวกระป๋อง จะได้ไม่กลายเป็นชิ้นเล็กที่หลุดจากระบบคัดแยก หากเป็นกระป๋องเหล็กที่มีชิ้นส่วนอะลูมิเนียม หรือเป็นโครงการรับบริจาคห่วงโดยเฉพาะ ก็ควรทำตามคำแนะนำของผู้รับปลายทางนั้น ๆ
สำหรับกระบวนการรีไซเคิล เหล็กทั้งหมดก็จะถูกนำกลับมารีไซเคิลเป็นเหล็ก วนไปได้เรื่อยๆ และที่สำคัญ การรีไซเคิลเป็นการลดการใช้พลังงานมาก เมื่อเทียบกับการผลิตเหล็กใหม่ ไม่ว่าจะเป็นขั้นตอนการถลุงแร่ หรือขั้นตอนการหลอมก็ตาม
ดีบุก (Tin)
ดีบุกเป็นโลหะที่มนุษย์รู้จักและใช้มาตั้งแต่สมัยโบราณ โดยเฉพาะการนำมาผสมกับทองแดงเพื่อทำ “สำริด” (Bronze) ซึ่งเป็นวัสดุสำคัญในยุคสำริด คุณสมบัติของดีบุกคือมีจุดหลอมเหลวต่ำ (~232 °C) ไม่เป็นสนิมง่าย และเคลือบผิวโลหะอื่นเพื่อป้องกันการกัดกร่อนได้ดี ปัจจุบันดีบุกถูกใช้ทำบรรจุภัณฑ์อาหาร (เช่น กระป๋องดีบุก ซึ่งจริง ๆ คือเหล็กเคลือบดีบุก), อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และงานบัดกรี
ทองคำ (Gold)
ทองคำคือโลหะที่มีค่าและเป็นสัญลักษณ์แห่งความมั่งคั่ง ใช้เป็นเครื่องประดับและสะสมมูลค่า จุดเด่นคือ ไม่ทำปฏิกิริยากับอากาศหรือสารเคมีส่วนใหญ่ จึงไม่หมองหรือเป็นสนิม อีกทั้งยังเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีมาก จึงถูกนำมาใช้ในวงการอิเล็กทรอนิกส์ขั้นสูง เช่น ชิ้นส่วนโทรศัพท์มือถือ คอมพิวเตอร์ และอุปกรณ์การแพทย์ นอกจากคุณค่าทางเศรษฐกิจ ทองคำยังเป็นโลหะที่รีไซเคิลได้เกือบ 100%
เงิน (Silver)
เงินมีคุณสมบัติพิเศษคือเป็นตัวนำไฟฟ้าและความร้อนดีที่สุดในบรรดาโลหะทั้งหมด จึงนิยมใช้ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ แผงโซลาร์เซลล์ และอุปกรณ์การแพทย์ นอกจากนี้ยังถูกใช้ทำเครื่องประดับและเครื่องใช้บนโต๊ะอาหารมาตั้งแต่อดีต อย่างไรก็ตามเงินมีข้อเสียคือ หมองง่าย เพราะทำปฏิกิริยากับกำมะถันในอากาศกลายเป็นเงินซัลไฟด์
ตะกั่ว (Lead)
ตะกั่วเป็นโลหะหนักที่มีจุดหลอมเหลวต่ำ (~327 °C) และมีความหนาแน่นนสูง จึงถูกนำมาใช้ทำแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด (lead-acid batteries), วัสดุป้องกันรังสี และตะกั่วถ่วงน้ำหนัก แต่เนื่องจากตะกั่วมีพิษและเป็นอันตรายต่อสุขภาพ จึงมีการจำกัดการใช้มากขึ้น โดยเฉพาะในของเล่น เด็ก และเครื่องใช้ในครัวเรือน การจัดการตะกั่วอย่างถูกวิธีจึงเป็นสิ่งสำคัญมาก
สังกะสี (Zinc)
สังกะสีมีคุณสมบัติเด่นคือ ป้องกันการเกิดสนิม เมื่อนำไปชุบเคลือบผิวเหล็ก (เรียกว่า เหล็กชุบสังกะสี หรือ Galvanized steel) จึงถูกใช้กันอย่างกว้างขวางในงานก่อสร้างและโครงสร้างกลางแจ้ง นอกจากนี้สังกะสียังถูกใช้ทำโลหะผสม เช่น ทองเหลือง (ทองแดง + สังกะสี) และเป็นธาตุอาหารที่จำเป็นต่อร่างกายมนุษย์
ทองแดง (Copper)
ทองแดงเป็นโลหะที่มนุษย์ใช้กันมาตั้งแต่โบราณ มีสีแดงอมส้ม คุณสมบัติเด่นคือเป็นตัวนำไฟฟ้าและความร้อนที่ดีมาก รองจากเงิน ใช้งานหลักคือการทำสายไฟ สายเคเบิล ท่อน้ำ และโลหะผสม เช่น สำริด (ทองแดง + ดีบุก) และทองเหลือง (ทองแดง + สังกะสี) ทองแดงสามารถรีไซเคิลได้โดยไม่สูญเสียคุณสมบัติ ทำให้เป็นหนึ่งในโลหะที่ถูกรีไซเคิลมากที่สุดในโลก
เมื่อมองรอบตัว เราจะพบว่าโลหะอยู่แทบทุกที่ ไม่ว่าจะเป็นกระป๋องน้ำอัดลม สายไฟ หรือเครื่องประดับชิ้นเล็ก ๆ สิ่งเหล่านี้ล้วนมีคุณค่าเกินกว่าจะเป็นเพียง “ขยะ” โลหะหลายชนิดรีไซเคิลซ้ำได้ดี แต่คุณภาพของผลผลิตยังขึ้นอยู่กับการคัดแยก สิ่งเจือปน และการควบคุมส่วนผสม ดังนั้น ก้าวเล็ก ๆ ที่เราทำได้คือแยก คัด และส่งกลับเข้าสู่ระบบให้ถูกประเภท เพื่อให้โลหะหมุนเวียนต่อไปได้อย่างคุ้มค่าที่สุด
