นักวิทย์ วิเคราะห์ปัจจัย โรงงาน “พลุระเบิด” จ.สุพรรณบุรี รู้จักสารเคมีที่บรรจุในพลุดอกไม้ไฟ ทำปฏิกิริยาทางเคมีอย่างไร สารเคมีแต่ละชนิดให้สีสันต่างกัน
เหตุโรงงานผลิต “พลุ” ระเบิด เมื่อช่วงบ่ายแก่ ๆ ของวันที่ 17 ม.ค.2567 ในพื้นที่หมู่ 3 ต.ศาลาขาว อ.เมือง จ.สุพรรณบุรี ทำอาคารพังราบเป็นหน้ากลอง เหลือให้เห็นเพียงกลุ่มควันสีดำพวยพุ่งขึ้นท้องฟ้าจากระยะไกล แต่แม้จุดเกิดเหตุจะอยู่กลางทุ่งนา ไม่มีบ้านพักอาศัยอยู่ใกล้เคียง แต่กลับเกิดความสูญเสียที่ค่อนข้างรุนแรง
เหตุการณ์นี้ทำให้มีผู้เสียชีวิต ที่มีการยืนยันได้อยู่ที่ 21 คน แต่มีการแจ้งผู้สูญหาย 23 คน ยังค้นหาอีก 2 คน โดยตลอดช่วงเช้าวันนี้ (18 ม.ค.) เจ้าหน้าที่ได้ตรวจที่เกิดเหตุและเคลื่อนย้ายร่างผู้เสียชีวิตออกจากจุดเกิดเหตุนำไปตรวจสอบเพิ่ม
จากตรวจสอบพบว่า โรงงานดังกล่าวได้รับอนุญาตถูกต้องและเป็นโรงงานเดียวกับที่เคยเกิดเหตุระเบิดมาแล้วเมื่อวันที่ 30 พ.ย.2565 ครั้งนั้น มีผู้เสียชีวิต 1 คน คนงานบาดเจ็บอีก 3 คน
เหตุการณ์ระเบิดในช่วงแรกเจ้าหน้าที่กู้ภัยต้องรออยู่บริเวณปากทางเข้าโรงงาน เนื่องจากยังได้ยินเสียงระเบิดเป็นระยะ ๆ เมื่อเห็นว่า ความรุนแรงเริ่มคลี่คลาย เจ้าหน้าที่จึงนำรถดับเพลิงเข้าไประดมฉีดน้ำ โดยไม่ได้เข้าไปด้านในตัวอาคาร เพื่อความปลอดภัย
เหตุการณ์ระเบิดที่รุนแรงครั้ง นี้ มีสาเหตุและปัจจัย ใดบ้างที่ทำให้เกิดขึ้น ไทยพีบีเอสออนไลน์ ชวนมาฟังคำอธิบายเชิงวิทยาศาสตร์ จาก รศ.วีรชัย พุทธวงศ์ หรือ อ.อ๊อด อาจารย์ประจำภาควิชาเคมี คณะศิลปศาสตร์และวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ โดย รศ.วีรชัย อธิบายดังนี้
พลุเป็นสารเคมีที่มีความไวไฟมาก การจะติดไฟได้จะต้องมีองค์ประกอบ 3 อย่าง คือ 1. ความร้อน 2. เชื้อเพลิง (ในที่นี้คือ “พลุ”) และ 3. ออกซิเจน (อากาศ) ฉะนั้น ประกายไฟ แรงกระแทก การเสียดสี ที่จะสามารถทำให้เกิดการจุดประทุก็ทำให้เกิดการระเบิดได้เช่นกัน
รศ.วีรชัย กล่าวถึง สารเคมีที่อยู่ในพลุ องค์ประกอบหลัก คือ “โพแทสเซียมไนเตรต” ซึ่งมีคุณสมบัติคือ ให้ก๊าซออกซิเจนที่อุณหภูมิสูง ไม่ระเบิดด้วยตัวเอง ง่ายต่อการผลิต หรือบางสูตรจะใช้ “โพแทสเซียมคลอเรต” (ที่เกษตรกรใช้สำหรับเร่งต้นลำไย) ซึ่งมีคุณสมบัติดูดความชื้นได้ดี ระเบิดได้ด้วยตัวเองหากมีประกายไฟ
สารทั้ง 2 ชนิด ต่อให้ไม่มีความร้อน แค่เกิดแรงกระแทก หรือเกิดการเสียดสี ที่มากพอก็สามารถจุดระเบิดได้ แล้วจะเกิดการเผาไหม้อย่างรุนแรง รวดเร็ว เกิดแรงดัน และกลายเป็นระเบิดได้
สารกลุ่มเหล่านี้หากมีการนำมาทำพลุโดยนำมาผสมกับเชื้อเพลิง คือ มีกำมะถัน สังกะสี ผงอลูมิเนียม และมีการใส่สารที่ให้สี ซึ่งมีความไวไฟเช่นกัน เช่น แบเรียมคลอเรต ให้ สีเขียว คอปเปอร์ซัลเฟต ให้ สีฟ้า และส่วนประกอบเหล่านี้เองที่ทำให้พลุมีประกายไฟที่มีสีสัน
สารเคมีที่อยู่ในพลุทุกอย่างมีความไวไฟหมด ซึ่งจัดอยู่ในหมวดระเบิดแรงดันต่ำ คือ มีความสามารถในการลุกไหม้อย่างรวดเร็ว ฉะนั้นหากเกิดการมีประกายไฟ มีการกระแทก เสียดสี จนเกิดความร้อนและทำให้ติดไฟ จะลุกไหม้อย่างรวดเร็ว
รศ.วีรชัย อธิบายว่า ระเบิดอำนาจต่ำ Low – Explosive โดยทั่วไปแล้วปฏิกิริยาการระเบิดวัตถุระเบิดประเภทนี้ จะเป็นการลุกไหม้อย่างรวดเร็ว (deflagration) ทำให้เกิดความร้อนและความดันก๊าซ โดยที่คลื่นกระแทก (shock wave) ที่เกิดจากการระเบิด มีความเร็วในการแล่นผ่านตัววัตถุระเบิดเอง น้อยกว่า 1,000 ม.ต่อวินาที วัตถุระเบิดที่จัดอยู่ในประเภทนี้ ได้แก่ ดินปืน
ระเบิดอำนาจสูง high – Explosive โดยทั่วไปแล้วปฏิกิริยาการระเบิดวัตถุระเบิดประเภทนี้ จะเป็นการสลายตัวรวดเร็วของสารระเบิด (detonation) ทำให้เกิดพลังงานที่เกิดความดันก๊าซ และคลื่นกระแทก (shock wave) ที่สูงมาก โดยที่คลื่นกระแทก (shock wave) มีความเร็วในการแล่นผ่านตัววัตถุระเบิดเอง มากกว่า 1,000 ม.ต่อวินาที วัตถุระเบิดที่จัดอยู่ในประเภทนี้ ได้แก่ TNT, P.E.T.N., Dynamite, RDX
ด้วยเหตุนี้ โรงงานทำพลุหรือดอกไม้ไฟ หรือ โรงงานที่ทำสารที่มีการระเบิด จึงจำเป็นที่จะต้องอยู่ห่างไกลแหล่งชุมชน ครั้งนี้เป็นอีกครั้งของเหตุการณ์ที่สร้างความสูญเสียให้เกิดขึ้น หน่วยงานภาครัฐต้องกำชับโรงงานผลิตพลุหรือวัตถุไวไฟ ไม่ให้เกิดเหตุการณ์ซ้ำขึ้นมาอีก
เหตุการณ์นี้แม้ยังไม่ได้สรุปสาเหตุที่ชัดเจน แต่ รศ.วีรชัย มองว่า โรงานพลุจะจัดเก็บสารเคมีที่ไวไฟอยู่ฉะนั้นจุดเริ่มต้นของเหตุระเบิดนี้ อาจเกิดจากประกายไฟ เกิดความร้อน หรือ เกิดการตกกระแทก เสียดสีและเกิดความร้อนเกิดขึ้น โดยอาจเกิดได้จากหลากหลายสาเหตุ
รวมถึง การที่ทำให้มีผู้เสียชีวิต มาจากความร้อนที่สูงมาก รวมกับแรงกระแทก และหากพลุมีปริมาณมากก็จะทำให้เป็นระเบิดแรงดันสูง ทำให้เกิดการเผาไหม้มากกว่า 1 กม./วินาที
“พลุดอกไม้ไฟ” คืออะไร มีส่วนประกอบอะไร
“ดอกไม้ไฟ” หรือ “พลุ” สิ่งประดิษฐ์ในลักษณะของวัตถุระเบิดชนิดหนึ่งที่ออกแบบมาให้สามารถควบคุมการระเบิดและปรากฏให้เห็นเป็นสีสัน มีรูปแบบที่แตกต่างกัน ได้แก่ แสง เสียง ควัน และวัสดุลอยตัว
รูปทรงและสีสัน ของดอกไม้ไฟจะต้องมีส่วนผสมทางเคมีที่เหมาะสมเพื่อการเผาไหม้ในอุณหภูมิและเวลาที่เหมาะสม โดยส่วนผสมทางเคมีที่สำคัญมีอยู่ด้วยกัน 6 ชนิด ได้แก่ สารออกซิไดซ์ สารรีดิวซ์ เชื้อเพลิง สารสี สารควบคุมความเร็วในการเผาไหม้ และสารยึดเกาะ นอกจากนี้ยังมีสารที่ให้คุณสมบัติพิเศษอื่น ๆ อย่างแมกนีเซียม ที่ให้แสงสว่าง พลวงให้แสงระยิบระยับ เป็นต้น
ส่วนประกอบที่สำคัญของ “ดอกไม้ไฟ” มีด้วยกัน 4 ส่วนหลัก ๆ ดังนี้
• Lift charge หรือส่วนของฐาน (หรือส่วนของหาง) เป็นแท่งไม้ตรงหรือแท่งพลาสติกยื่นออกมาจากด้านล่างของตัวพลุ ทำหน้าที่นำดอกไม้ไฟขึ้นสู่ท้องฟ้าในทิศทางที่เป็นเส้นตรงก่อนการระเบิดกลางอากาศ
• Burst charge หรือเชื้อปะทุระเบิด มักประกอบไปด้วยดินปืนอย่างหยาบที่อัดแน่นอยู่ภายในตัวของดอกไม้ไฟ ซึ่งดินปืนที่ใช้ทำดอกไม้ไฟส่วนใหญ่จะเป็นโพแทสเซียมไนเตรตร้อยละ 75 รวมกับถ่านกัมมันต์ร้อยละ 15 และกำมะถันร้อยละ 10 แต่สำหรับดอกไม้ไฟในปัจจุบันอาจมีการใช้ส่วนผสมอื่น ๆ หรือสารเคมีอื่นแทน
• Fuse หรือชนวนหน่วงเวลา เป็นส่วนเริ่มต้นในการเผาไหม้ในส่วนหลักของดอกไม้ไฟ ซึ่งจะทำหน้าที่หน่วงเวลาเพื่อให้ดอกไม้ไฟระเบิดที่ระดับความสูงที่ต้องการ
• Star หรือส่วนให้สี ซึ่งส่วนประกอบไปด้วยสารเคมีชนิดต่างๆ ผสมกับดินปืน พร้อมสำหรับการเกิดปฏิกิริยาหลังการระเบิด ได้เป็นสีสันของดอกไม้ไฟ
ปฏิกิริยาเคมีของพลุไฟ
ทำความเข้าใจกลไกที่ทำให้ พลุหรือดอกไม้ไฟ มีสีและแสงที่แตกต่าง ประกอบด้วยสารเคมีหลายชนิด
พลุหรือดอกไม้ไฟถูกอัดด้วย ดินประสิว (โพแทสเซียมไนเตรต, KNO3) ผสมกับกำมะถัน และยังมีส่วนประกอบอื่น ๆ ด้วย และส่วนประกอบเหล่านี้เองที่ทำให้พลุมีประกายไฟที่มีสีสัน
ดินปืน คือส่วนผสมหลักของพลุ รวมถึงเม็ดดาวที่เป็นก้อนกลมเล็ก ๆ ของเกล็ดสารประกอบซึ่งเมื่อลุกไหม้จะให้แสงสีต่างๆ เช่น สีขาว สีแดง สีเหลือง สีเขียว และสีน้ำเงิน ซึ่งเป็นกลไกและปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นภายในของพลุ ขณะที่การทำพลุแต่ละลูกมีความซับซ้อนและใช้เวลา เพื่อสร้างความตื่นตาตื่นใจให้แก่ผู้ชม เป็นสาเหตุว่าทำไมพลุบางลูกถึงมีราคาสูงถึงหลักแสนหรือล้าน
หลักการเกิดปฏิกิริยาเคมีของพลุไฟนั้น เมื่อจุดไฟที่ชนวนของพลุแล้ว ไฟจะลุกไหม้กระทั่งไปถึงดินปืน เมื่อโพแทสเซียมไนเตรตในดินปืนได้รับความร้อนก็จะปลดปล่อยออกซิเจนออกมา และทำให้ไฟติด เกิดการเผาไหม้และแรงปะทุส่งให้ไส้พลุพุ่งทะยานขึ้นสู่ท้องฟ้า
สีของพลุมาจากไหน
ขณะที่ไส้พลุเดินทางขึ้นสู่ท้องฟ้า ชนวนควบคุมเวลาการระเบิดจะเกิดการเผาไหม้ เมื่อสัมผัสกับส่วนผสมต่าง ๆ ภายในไส้พลุ และระเบิดออก ทำให้เม็ดดาวแตกกระจายให้สีสันอย่างที่เห็นบนท้องฟ้า
สารเคมีแต่ละชนิดจะให้สีสันต่าง ๆ กัน เช่น
– สตรอนเชียมคาร์บอเนต (SrCO3) ให้ สีแดง
– ลิเทียมคาร์บอเนต (Li2CO3) ให้ สีแดง
– แบเรียมคลอเรต (BaClO3) ให้ สีเขียว
– คอปเปอร์ซัลเฟต (CuSO4) ให้ สีฟ้า
– แคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO3) ให้ สีเหลือง
– โซเดียมออกซาเลต (Na2C2O4) ให้ สีเหลือง
– แคลเซียมคลอไรด์ (CaCl2) ให้ สีส้ม
ขณะที่ สีสันจากดอกไม้ไฟเกิดจากสารเคมีที่อยู่ในส่วนให้สี โดยสารประกอบโลหะแต่ละชนิดจะมีการปลดปล่อยแสงสีที่แตกต่างกันเมื่อได้รับความร้อน ดังนี้
สีเหลือง – โซเดียม การเผาไหม้ของโซเดียมจากความร้อนจะทำให้เกิดการระเบิดสีเหลืองที่สดใส
แสงสีแดง – โลหะสตรอนเชียม สตรอนเซียมถูกนำมาใช้ในหน้าจอแก้วของโทรทัศน์สีรุ่นเก่า เพราะมันจะช่วยป้องกันรังสีเอกซ์ที่จะมากระทบคนดู ถึงแม้ว่าตัวของสารจะเป็นสีเหลือง แต่เวลาเผาไหม้มันกลับให้สีแดงแทน
สีเขียว – โลหะแบเรียม พลุดอกไม้ไฟสีเขียวส่วนใหญ่ทำมาจากแบเรียมไนเตรทซึ่งเป็นพิษต่อการสูดดมดังนั้นสารนี้จึงไม่นิยมใช้สำหรับสิ่งอื่น ๆ
สีน้ำเงิน – ทองแดง เฉดสีน้ำเงินถือเป็นความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ของการผลิตพลุดอกไม้ไฟ เพราะมันมีข้อจำกัดด้านฟิสิกส์และเคมี และต้องมีอุณหภูมิที่แม่นยำจึงจะทำให้เกิดเฉดสีน้ำเงินบนท้องฟ้า
สีขาว – อะลูมิเนียม หรือแมกนีเซียม องค์ประกอบทางเคมีเหล่านี้มีอุณหภูมิการเผาไหม้ที่สูงที่สุด และการเพิ่มสารที่สร้างสีขาวนี้กับสีอื่น ๆ ก็จะทำให้เกิดเฉดสีที่อ่อนลง
ข้อมูลอ้างอิง สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.)
ย้อนเหตุ 1 ปี เกิดพลุระเบิด 3 ครั้ง
ก่อนหน้านี้เมื่อเดือน ก.ค.2566 เกิดเหตุโศกนาฏกรรม โรงงานผลิตพลุระเบิด ในพื้นที่บ้านมูโนะ อ.สุไหงโก-ลก จ.นราธิวาส มีผู้เสียชีวิตอย่างน้อย 12 คน และบาดเจ็บนับร้อยคน ทำลายอาคารบ้านเรือนในพื้นที่โดยรอบอย่างน้อย 200 หลังคาเรือน
ในห้วงเวลาเดียวกัน ยังเกิดเหตุโรงงานพลุและดอกไม้ไฟระเบิดที่บ้านสันทุ่งใหม่ ต.สันปูเลย อ.ดอยสะเก็ด จ.เชียงใหม่ มีผู้ได้รับบาดเจ็บนับ 10 คน นอกจากนี้ยังมีเกิดโรงงานพลุระเบิด ใน อ.สันทราย โรงงานพังราบเสียหายทั้งหลัง มีผู้เสียชีวิต 1 คน
สำหรับการขออนุญาตตั้งโรงงาน มีกฎหมายควบคุม กำกับ ดูแลการผลิต การค้า การครอบครอง และการขนส่งดอกไม้เพลิงและวัตถุดิบ มีประกาศจากหลายกระทรวงกำหนดไว้ ได้แก่ ประกาศกระทรวงกลาโหม, กระทรวงมหาดไทย,กระทรวง สาธารณสุข และกระทรวงแรงงาน พ.ศ.2547 โดยกำหนดให้
กำหนดลักษณะอาคาร สถานที่ หรือบริเวณที่ผลิตดอกไม้ไฟ ต้องไม่ตั้งอยู่ในชุมชน กำหนดระยะห่างจากอาคารอื่น ๆ และห่างจากแนวรั้วอย่างน้อย 20 ม. โดยรอบต้องเป็นอาคารเอกเทศชั้นเดียว ต้องติดสายล่อฟ้าที่มีประสิทธิภาพ
อาคารต้องสร้างด้วยวัสดุไม่ติดไฟ มั่นคง แข็งแรง ป้องกันไฟจากภายนอก ลุกลามเข้าภายในได้ พื้นต้องเป็นวัสดุที่ไม่ก่อประกายไฟ ราบเรียบ ไม่ลื่น ไม่แตก ทำความสะอาดง่าย ไม่ดูดซับของเหลวหรือสารเคมี
ถ่ายเทอากาศได้ดี และกำหนด ห้ามทำการใดๆหรือกิจการใด ๆ ที่อาจทำให้เกิดประกายไฟหรือความร้อน เช่น การปรุงอาหาร การจุดธูปเทียน การเจาะ การเชื่อมและประสานโลหะหรือสิ่งอื่นใด
อย่างไรก็ตามเหตุการณ์โรงงานพลุระเบิด ที่ จ.สุพรรณบุรี ครั้งนี้ยังไม่มีข้อสรุปถึงสาเหตุของเหตุการณ์ที่ชัดเจน ยังต้องรอผลพิสูจน์อย่างเป็นทางการจากเจ้าหน้าที่ตำรวจ และหน่วยงานที่เกี่ยวข้อง
——————————————————————————————————————————————————–
ที่มา : ThaiPBS / วันที่เผยแพร่ 18 ม.ค.67
Link : https://www.thaipbs.or.th/news/content/336087
