الثلج الجاف
اسم يطلق على ثاني أكسيد الكربون في الحالة الصلبة، ويصل ثاني أكسيد الكربون درجة التجمد عند حرارة -78 درجة مئوية، ويتسامى عند درجة حرارة الجو العادية والضغط الجوي، أي أنّه يتحوّل من صلب إلى غاز دون أن يمرّ بالحالة السائلة، وما يميّزه عن الثلج العادي أنه لا يترك أثراً أو حتى رطوبة أو رائحة.
يستخدم كثيراً في عمليات التبريد وحفظ الأطعمة، عرف منذ القرن التاسع عشر ولكنه لم يستغل بالشكل التجاري إلا في القرن العشرين.
طريقة إعداد الثلج الجاف
عادة ما يتم إقامة مصانع الثلج الجاف بالقرب من مصدر لإنتاج غاز ثاني أكسيد الكربون بكميات كبيرة، مثل محطات تنقية النفط ومصانع الكحول، فتقوم المصانع بجمع غاز ثاني أكسيد الكربون المتصاعد من خطوط إنتاجها، وتعبئته في خزانات ضخمة بصورة سائلة.
- ينقل الغاز من تلك المصانع إلى مصانع إنتاج الثلج الجاف بصهاريج مصممة لهذا الغرض.
- يتم تفريغ الصهاريج في خزانات ضخمة سعة كل خزان 60 طناً تقريباً، مرتبطة بخط الإنتاج لكن هذه الخزانات تكون خارجية، وللخزانات مواصفات خاصة من حيث قدرتها على ضبط الضغط ودرجة الحرارة لتبقى على ثاني أكسيد الكربون في حالته السائلة.
- يضخ ثاني أكسيد الكربون السائل من الخزانات فيمر عبر فلاتر لتنقيته، ومنظم للضغط لضبط الضغط عند حد معين.
- يتم حقن السائل في غرف داخل الماكينة، ما أن يصلها السائل حتى يتمدد، عملية التمدد تستهلك طاقة وحرارة من الجو المحيط فينتج عنها تحول جزء من السائل إلى ثلج جاف مقابل الجزء الذي تحول إلى غاز.
- الثلج الناتج يصب في قوالب ويكبس بهدف تشكيلة، فيصبح على شكل مكعبات أو ألواح أو كريات أو أي شكل آخر.
- ولتقليل كلفة العملية وزيادة كفاءتها يتم جمع الغاز الناتج وتحويله إلى سائل مرة أخرى، ليدخل في العملية التصنيعية مرة أخرى.
التطبيقات الصناعية على الثلج الجاف
التطبيقات الصناعية على الثلج الجاف كثيرة ومتنوعة يمكن تلخيصها بآلاتي:
- حفظ الأطعمة المجمدة، خصوصاً في عمليات الشحن بدون وسائل تبريد أو في الطائرات.
- حرق الثآليل في الجلد.
- نقل اللقاح والأعضاء البشرية والدم.
- وسم المواشي والخيول بالأختام.
- لعمل الضباب وإضفاء أجواء جميلة في الحفلات والأفراح، فالغاز الأبيض الناتج عن خلط الثلج الجاف بالماء يتركز قرب الأرض لأن كثافة ثاني أكسيد الكربون أعلى من كثافة الهواء.
- التعشيق في الصناعة: أي إدخال قطعة داخل قطعة، حيث يتم وضع القطعة داخل الثلج فتنكمش ويصغر حجمها ثم تلبس داخل المكان المخصص لها، وعندما ترتفع درجة حرارتها تتمدد وتمسك جيداً وتصبح ثابتة من الصعب نزعها.
- التنظيف الجاف لخطوط الإنتاج دون تآكل الماكينات.
- في عمليات جرش البلاستيك والمطاط، يخلط الثلج الجاف مع المواد فيعمل على خفض درجة حرارتها لتصبح هشة سهلة الطحن، وأيضاً يساعد على خفض درجة حرارة رأس الجاروشة فتتم العملية بسهولة.
- إبعاد القوارض، ثاني أكسيد الكربون المتجمد يتحول إلى غاز مباشرة في درجة حرارة الجو والضغط الطبيعيين، فيتجمع مثل سحابة حول سطح الأرض لأن كثافته أعلى من الهواء وتقل نسبة الأكسجين حوله، فيمنع القوارض من التنفس فتبتعد عنه، أما العاملين فيكونوا بمستوى أعلى فلا يتأذون من هذا الغاز.
- إطفاء الحريق حيث من المعروف أن النار تحتاج الأكسجين حتى تشتعل وغاز ثاني أكسيد الكربون يعمل على خنقها فتهمد وتنطفئ، ويمنع انتشار النار وارتفاع الحرارة لأنه أصلاً منخفض الحرارة.