Halogen Free

ปัจจุบัน สังคมเราต้องการผลิตภัณฑ์ที่ไม่เป็นอันตรายต่อสุขภาพ และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม  ในช่วงระยะเวลาที่ผ่านมา ได้มีการออกกฏระเบียบ มาตรฐานความปลอดภัย และมาตรฐานที่เกี่ยวข้องกับสิ่งแวดล้อมขึ้นมาเรื่อยๆ ไม่ว่าจะเป็น RoSH, Green Building, Green Label, Halogen Free เป็นต้น สินค้าประเภท Green Products จึงเป็นที่ต้องการมากขึ้น ทำให้ผู้ผลิตสินค้าเกือบทุกประเภทต้องพยายามสร้างนวัตกรรมในการผลิตสินค้าที่ปลอดภัย และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น ไม่ว่าจะเป็นการลดปริมาณการใช้สารเคมีที่อาจเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อมทั้งในระหว่างกระบวนการผลิต และในตัวผลิตภัณฑ์เอง ซึ่งหนึ่งในหัวข้อที่มีการพูดถึงบ่อยที่สุดคือ Halogen Free

ฮาโลเจน (Halogen) คือ?

ฮาโลเจน คือธาตุในหมู่ 7 ในตารางธาตุ เป็นอโลหะ โดยปกติจะไม่พบเป็นอะตอมเดี่ยว แต่จะจับตัวกันเองเป็นโมเลกุลคู่ (X₂) หรือเป็นสารประกอบ (เมื่อ X คืออะตอมของธาตุฮาโลเจน) เมื่อฮาโลเจนรวมตัวกับไฮโดรเจนอยู่ในสถานะกรด (HX)  จะเป็นกรดแก่ ยกเว้นไฮโดรเจนฟลูโอไรด์ (HF) ที่เป็นกรดอ่อนที่ใช้ในการกัดแก้ว ธาตุฮาโลเจนมี 5 ชนิดคือ

ฟลูออรีน (Fluorine, F)  มีสถานะเป็นก๊าซสีเหลืองอ่อน มีความไวต่อปฏิกิริยามากที่สุด สามารถทำปฏิกิริยาได้แม้กระทั่งกับก๊าซเฉื่อยอย่างซีนอน (Xe)  สารประกอบฟลูออไรด์ใช้ได้ในอุตสาหกรรมหลายประเภท เช่น ฟรีออน (CFC) ในอุตสาหกรรมปรับอากาศ ฟลูออไรด์เคลือบป้องกันฟันผุ เป็นต้น

คลอรีน (Chlorine, Cl)   มีสถานะเป็นก๊าซสีเขียวอ่อน  มีการใช้งานกว้างขวาง เช่นการฆ่าเชื้อโรค และใช้ปรับสภาพกรดในการทดลองเคมี เป็นต้น

โบรมีน (Bromine, Br)  มีสถานะเป็นของเหลวสีน้ำตาลแดง ใช้ประโยชน์ได้หลายด้าน เช่นใช้ในการผลิตสารกันไฟได้ เป็นต้น

ไอโอดีน (Iodine, I) มีสถานะเป็นของแข็งสีม่วงดำ เมื่อทำละลายในสารละลายมีขั้ว จะเป็นสีน้ำตาลแดง แต่เมื่อทำละลายในสารละลายไม่มีขั้วจะเป็นสีม่วง ประโยชน์ที่เป็นที่รู้จักกันทั่วไปคือสามารถใช้เป็นยาฆ่าเชื้อโรค (เบตาดีน) ได้

แอสทาทีน (Astatine, At) )  เป็นธาตุกัมมันตรังสีที่มีปริมาณน้อยมากในธรรมชาติ ไม่ค่อยมีการกล่าวถึงนัก

ธาตุหมู่ 7 (Halogen) นี้เป็นธาตุที่ไวต่อปฏิกริยาเคมีมาก และเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตหากได้รับในปริมาณมาก มักอยู่ในรูปของ”เกลือฮาโลเจน” และเนื่องจาก แอสทาทีน (At)  เป็นธาตุกัมมันตรังสีที่มีปริมาณน้อยมากในธรรมชาติ ส่วนใหญ่เมื่อพูดถึง Halogen Free จึงมักหมายถึง ฟลูออรีน คลอรีน โบรมีน และ ไอโอดีน เท่านั้น และที่พบมากเป็นพิเศษคือกลุ่มคลอรีน และโบรมีน ซึ่งหาง่ายและมีราคาถูกกว่าตัวอื่น

Halogen-Free คือ?

โดยทั่วไป คำว่า  Halogen-Free จะหมายถึงวัสดุที่ไม่มีการจงใจเติมสารประกอบฮาโลเจนลงไป เว้นแต่จะเกิดจากความไม่บริสุทธิ์ของวัสดุเอง ซึ่งมักมีปริมาณที่น้อยมากจนตรวจแทบไม่พบ หรือวัสดุที่มีการปล่อยสารฮาโลเจนออกมาในรูปผลิตภัณฑ์ผลพลอยได้ (by-product) ในระหว่างกระบวนการผลิต แต่ผลิตภัณฑ์สุดท้ายที่ได้ออกมาไม่มีฮาโลเจน ซึ่งโดยปกติแล้วในการทดสอบจะยอมรับได้หากฮาโลเจนที่ตรวจพบมีปริมาณน้อยมากๆ

ฮาโลเจนชนิดใดที่มักก่อให้เกิดปัญหาต่อสิ่งแวดล้อม?

ไม่ใช่ฮาโลเจนหรือสารประกอบฮาโลเจนทุกชนิดที่เป็นอันตราย สารประกอบฮาโลเจนบางชนิดกลับมีประโยชน์ด้วยซ้ำ เช่น คลอรีน และไอโอดีนในเกลือแกง (NaCl)  ไอโอดีนในยาเบตาดีน และฟลูออไรด์ที่ใช้เคลือบป้องกันฟันผุ (แต่หากให้มากไปในเด็กเล็ก จะก่อให้เกิดโรคฟันตกกระในฟันแท้ภายหลังได้) เป็นต้น

สารประกอบฮาโลเจน กลุ่มที่ก่อให้เกิดปัญหาต่อสิ่งแวดล้อมมักอยู่ในรูปสารประกอบอินทรีย์ (Organo Halogen Compounds) หรือกลุ่มพอลิเมอร์ที่มีฮาโลเจนเป็นส่วนประกอบ หรือที่เรียกกันสั้นๆว่า “ฮาโลคาร์บอน” ตัวอย่างฮาโลคาร์บอน นักวิทยาศาสตร์พบว่าฮาโลคาร์บอนหลายชนิดก่อปัญหาต่อมนุษย์และสิ่งแวดล้อม  อย่างตัวที่เป็นอันตรายและมีกฎหมายห้ามใช้แล้ว เช่น PCB (Polychlorinated Biphenyl), PBB (Polybrominated Biphenyl), PBDE (Polybrominated Diphenyl Ethers), DDT (dichloro-diphenyl-trichloroethane) และสารประกอบคลอรีนและโบรมีน บางชนิดที่จัดอยู่ในกลุ่มสารทำลายชั้นโอโซน เช่นสารในกลุ่ม CFC และ HCFC ที่ใช้มากในวงจรทำความเย็น เป็นต้น

ตารางที่ 1  ตัวอย่างพิษภัยของฮาโลคาร์บอนบางชนิด*

*  ข้อมูลจาก ThaiRoSH.org

ฮาโลคาร์บอนหลายชนิดก็มีประโยชน์มาก และใช้กันอยู่ทั่วไปในชีวิตประจำวัน แต่ก็สามารถปล่อยสารพิษได้หากสัมผัสเปลวไฟ เช่น

เทฟล่อน (Teflon) หรือที่มีชื่อเรียกทางเคมีว่า Polytetrafluoroethylene (PTFE) เป็นวัสดุทนความร้อนสูง และมีความปลอดภัยมาก เนื่องจากมีโครงสร้างทางเคมีที่เสถียร แต่เมื่อโดนความเผา จะเกิดก๊าซพิษรุนแรงเรียกว่า เพอร์ฟลูออโรไอโซบิวทิลีน (Perfluoroisobutylene, PFIB) ซึ่งใช้เป็นอาวุธเคมี หากสูดดมในปริมาณมาก จะทำให้เกิดอาการปอดบวมน้ำ เป็นอันตรายถึงแก่ชีวิต

พีวีซี มีชื่อเรียกทางเคมีว่า Polyvinyl Chloride เป็นหนึ่งในพอลิเมอร์ที่มีการใช้งานแพร่หลาย กว้างขวางที่สุด เนื่องจากมีราคาถูก แต่ไม่เสถียร และไม่ทนความร้อนมากเท่าเทฟล่อน เมื่อถูกเผาไหม้ ควันไฟที่ได้จะมีองค์ประกอบของกรดไฮโดรคลอริก ซึ่งก่อให้เกิดการระคายเคืองอย่างรุนแรงแม้ความเข้มข้นต่ำที่ประมาณ 100 ppm แต่จะทำให้เสียชีวิตได้ต้องมีความเข้มข้นสูงขึ้นที่ 2600 ppm (ทดลองกับหนูเป็นเวลา 30 นาที)

สารกันไฟที่มีส่วนประกอบของโบรมีน (Brominated Flame Retardants, BFRs) เช่น polybrominated

diphenyl ethers (PBDEs) และ polybrominated biphenyls (PBBs) เป็นต้น มักใช้ผสมในพอลิเมอร์เพื่อลดปริมาณควันและลดการลามไฟ แต่ควันที่ออกมาก็มีสารพิษปริมาณมากเช่นกัน

ภัยจากฮาโลเจน

ปัญหาของฮาโลคาร์บอน มีทั้งปัญหาที่เกิดจากตัวสารประกอบเอง และปัญหาที่เกิดจากการสลายตัวของฮาโลคาร์บอน ทำให้เกิดการปลดปล่อยฮาโลเจน ในสภาวะที่ควบคุมไม่ได้หรือไม่มีการควบคุมดีพอ เช่นการเกิดเพลิงไหม้ อาจเกิดสารประกอบฮาไลด์ที่มีฤทธิ์กัดกร่อนรุนแรง หรือสารประกอบอื่นเช่นสารไดออกซิน (Dioxins) และฟูแรน (Furans) หลุดออกจากโครงสร้างไปสู่สิ่งแวดล้อม สารประกอบเหล่านี้ เมื่อสะสมในร่างกายมนุษย์ ทำให้เกิดการผิดปกติทางพันธุกรรม ทำให้ภูมิคุ้มกันบกพร่อง ทำให้เป็นโรคเบาหวานและมะเร็ง เป็นต้น

สารประกอบฮาโลเจนจะสามารถปล่อยสารกัดกร่อนได้หากสัมผัสตัวทำละลาย หรือถูกไฟเผา ดังนั้นในกรณีที่เกิดเพลิงไหม้ วัสดุที่มีฮาโลเจนเป็นส่วนประกอบจะถูกสันดาปเกิดควันพิษที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ที่ทำให้เกิดการระคายเคืองต่อเยื่อบุต่างๆ เช่น เยื่อบุทางเดินหายใจ ทำให้หายใจไม่สะดวก, เยื่อบุนัยน์ตาทำให้แสบตา รวมๆแล้วคือทำให้ความสามารถการหลบหนีจากกองเพลิงลดลง และกรณีที่ร้ายแรงยิ่งขึ้นคือเมื่อสูดเอาก๊าซที่เป็นกรดเหล่านี้มากเกินไป จะทำให้เนื้อปอดเสียหาย หายใจไม่ออก น้ำท่วมปอดและเสียชีวิตได้ในที่สุด

ไฮโดรเจนคลอไรด์ (Hydrogen Chloride, HCl) และไฮโดรเจนโบรไมด์ (Halogen Bromide, HBr) เป็นกรดรุนแรงที่แตกตัวได้เป็นอย่างดีในน้ำ ก๊าซที่เป็นกรดดังกล่าวสามารถก่อให้เกิดการระคายเคืองอย่างรุนแรงแม้ที่ความเข้มข้นต่ำที่ประมาณ 100 ppm แต่จะทำให้เสียชีวิตได้ต้องมีความเข้มข้นสูงขึ้นที่ 2600 ppm (ทดลองกับหนูเป็นเวลา 30 นาที)

มีรายงานฉบับหนึ่งรายงานว่ามนุษย์สามารถทน HCl ได้ที่ 10 ppm เมื่อความเข้มข้นสูงขึ้นเป็น 70 -100 ppm มนุษย์ต้องรีบหนีออกจากห้องเพราะเกิดการระคายเคืองอย่างรุนแรง โดยมีอาการไอ และเจ็บหน้าอกร่วมด้วย รายงานดังกล่าวรายงานอีกว่ามนุษย์สามารถทน  HCl ได้ 1 ชั่วโมงที่ความเข้มข้น 50 ppm และจะเป็นอันตรายมากเมื่อมีความเข้มข้น 1000 – 2000 ppm แม้ในระยะสั้นๆ ตารางด้านล่างนี้เป็นการสรุปเรื่องของผลของ HCl ที่มีต่อมนุษย์ในระดับความเข้มข้นต่างๆ

ตารางที่ 2  ผลต่อมนุษย์ของปริมาณไฮโดรเจนคลอไรด์ในอากาศในระดับต่างๆกัน

Source: National Research Council of the National Academies, Hydrogen Chloride: Acute exposure guideline level, Acute Exposure Guideline Levels for Selected Airborne Chemicals, Vol.4, The National Academies Press, Washington, DC, 2004, 79.

ควันที่มีไฮโดรเจนเฮไลด์อย่าง HCl และ HBr ซึ่งเป็นกรดจะสามารถทำลายอุปกรณ์อิเล็คทรอนิคส์ที่อยู่บริเวณที่ควันสัมผัสโดน เนื่องจากการกัดกร่อนจะเกิดขึ้นได้ทุกซอกทุกมุมที่ควันแทรกซึมเข้าไปได้ ดังนั้น ในอาคารที่ถูกไฟไหม้ ส่วนที่ไม่ได้สัมผัสเปลวไฟก็สามารถเกิดความเสียหายได้มาก หากมีควันที่เต็มไปด้วยฮาโลเจนไปสัมผัสเครื่องมืออิเล็คทรอนิคเหล่านั้น

นอกจากนี้ อันตรายจากควันพิษจะถูกคำนึงถึงเป็นอย่างมากโดยเฉพาะในบริเวณพื้นที่ปิดหรือจำกัด  เช่น เรือ รถไฟ จรวด แท่นขุดเจาะน้ำมันกลางทะเล เป็นต้น ตัวอย่างความสูญเสียร้ายแรงเช่นเหตุที่เกิดในสถานีรถไฟใต้ดินในเกาหลีใต้ ในเดือนกุมภาพันธ์ ปี 2003 ที่คร่าชีวิตผู้คนไปถึง 120 คน บาดเจ็บอีกจำนวนมาก เนื่องจากก๊าซพิษ และควันดำที่เป็นอุปสรรคในการเข้าไปช่วยเหลือของพนักงานดับเพลิง

ส่วนในกรณีทั่วๆไป วัสดุที่มีฮาโลเจนเจือปนอยู่ หากสัมผัสกับโลหะนานๆ จะออกซิไดซ์ทำให้โลหะดำและผุกร่อนได้ ตัวอย่างเช่นในระบบปรับอากาศ หรือ รีแอคเตอร์เคมี ที่มีการใช้ฉนวนหุ้มบนท่อหรืออุปกรณ์ที่เป็นโลหะ ก็จำเป็นต้องคำนึงถึงเรื่องการผุกร่อนภายใต้ฉนวนที่มีฮาโลเจนผสมอยู่ด้วย โดยเฉพาะหากอยู่ในสภาวะที่มีตัวทำละลาย หรือไอระเหยของตัวทำละลายอยู่ด้วย เช่น ไอน้ำหรือน้ำที่ควบแน่นในระบบปรับอากาศ จะทำละลายเอาฮาโลเจนออกมากลายเป็นกรดทีละน้อย ฮาโลเจนที่มักพบในฉนวนก็เช่น คลอรีนจากพีวีซี หรือโบรมีนจากสารกันไฟ เป็นต้น

อย่างไรก็ตามความเร็วการเกิดปฏิกิริยาไม่ได้เกิดขึ้นอย่างฉับพลัน แต่จะค่อยๆเกิด ซึ่งกว่าท่อโลหะจะผุจนใช้งานไม่ได้ก็กินเวลานานมาก ดังนั้นผู้ที่เลือกฉนวนและวัสดุที่ปลอดฮาโลเจน จึงมักคำนึงถึงความปลอดภัยหากเกิดเพลิงไหม้มากกว่า ซึ่งแม้โบรมีน และคลอรีนจะเป็นส่วนผสมของสารกันไฟและลดควัน แต่เมื่อถูกเผาไหม้ ก็ก่อให้เกิดไอระเหยของกรดที่เป็นอันตรายดังที่ได้กล่าวมาแล้ว

จากที่กล่าวมาทั้งหมดนี้อันตรายจากวัสดุที่มีฮาโลเจนนั้นมักเกิดขึ้นเมื่อถูกเผาไหม้ เกิดควันพิษ มิเช่นนั้นแล้วฮาโลเจนก็จัดเป็นธาตุที่มีความสำคัญมาก เนื่องจากทำปฏิกิริยาได้หลากหลาย ใช้เป็นสารปรับสภาพกรดเบสได้เป็นอย่างดี

อุบัติเหตุน้ำมันรั่วที่อ่าวเม็กซิโก ก่อให้เกิดไฟไหม้

สินค้าปลอดภัยที่กำลังเป็นที่ต้องการในตลาด ทำให้ผู้ผลิตต้องพยายามหาทางลดปริมาณสารเคมีที่สามารถก่อให้เกิดอันตรายต่อชีวิต และหาเคมีหรือวัสดุทดแทนที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมาใช้แทน แต่ดังที่กล่าวมาแล้วคือ ฮาโลเจนนั้น มีทั้งคุณและโทษ ขอให้พิจารณาผลดีผลเสียของวัสดุที่ใช้ตามความเหมาะสม เพราะคงเป็นไปได้ยากที่วัสดุทุกชนิดในโลกจะผลิตโดยไม่มีสารฮาโลเจนเจือปนอยู่เลย แต่หากการใช้นั้นอาจก่อให้เกิดผลเสีย หรืออันตรายเช่นควันพิษในอาคารขณะเกิดเพลิงไหม้อาจทำให้จำนวนผู้เสียชีวิตเพิ่มขึ้น ผู้ออกแบบ และผู้รับเหมาก่อสร้างก็ควรพิจารณาประเด็นนี้เช่นกัน

อุบัติเหตุไฟไหม้อพาร์ตเมนท์ในประเทศจีน ปี 2009 

โดย รวีณา วิทูรปกรณ์

บริษัท แอร์โรเฟลกซ์ จำกัด