توليد برف مصنوعى به روش مهندسى شيمى

توليد برف مصنوعى كار چندان مشكلى نبود و برخى مى توانستند به سادگى با آسياب كردن يا ساييدن و خرد كردن قالب هاى بزرگ يخ، اين مواد ساييده شده را در هر جايى كه دوست داشتند پخش كنند، يا از مواد جانشين مانند پودر سلولز و يا تكه هاى كاغذ استفاده كنند. هم اكنون با ظهور ابزارها و مواد بهتر همچون مواد سفيد كركى مردم را خيلى بيشتر جذب مى كند، وجود هزارها روش براى توليد برف منجر به ايجاد شغل هايى شده كه با برف سروكار دارد و از برف هاى ماشين ساز يا مصنوعى در كاربردهاى داخلى و بيرونى استفاده مى شود.

طراحى و ساخت ماشين برف ساز به ويژه با توجه به كاربردهاى آن در ورزش اسكى در طول سال هاى گذشته بهينه سازى شده است. صنعت برف سازى براى خدمت رسانى به ورزش هايى مانند هاكى روى يخ و اسكى (در سالن هاى ويژه) در فصل هايى كه هوا گرم است و برفى در كار نيست، توسعه يافته، ولى آن زمان كه به كنترل حالت هاى برف نياز باشد اهميت بيشترى پيدا مى كند، مثلاً زمانى كه تعداد اسكى بازها افزايش چشمگير مى يابد يا نياز به تغيير روش استفاده از شيب يا توسعه به دليل استفاده از تيوب يا تخته اسكى و سورتمه رفتن باشد. علاوه بر آن ماشين توليد برف در آزمايشگاه ها براى يادگيرى پيش بينى توفان ها به كار گرفته مى شود. براى توليد برف، آب تا سر حد انجماد خنك مى شود و بعد از طريق دهانه تفنگ برف با فشار بالا پمپاژ مى شود. هواى فشرده يا پنكه هاى الكتريكى معمولاً براى كمك به پودر شدن آب و تبديل به قطره هاى كوچك به كار مى رود تا آنها را به اطراف بپاشد. در اين حالت قطره ها پيش از آنكه به زمين برسند منجمد مى شوند، به شرطى كه برف زياد خيس نباشد. روش ديگرى هم وجود دارد و آن ساختن برف از به كارگيرى تركيب آب با هواى فشرده است كه با استفاده از محلول نيتروژن منجمد مى شود. اين روش بيشتر در مراكز ورزشى و سالن هاى ورزش به كار گرفته مى شود. در ضمن با استفاده از دى اكسيد كربن هم مى توان برف توليد كرد. مطلب بسيار مهم در ساختن برف براى اسكى، اطمينان از تركيب صحيح دما و رطوبت است. رطوبت پايين به همراه دماى زياد اطراف مى تواند در شكل گرفتن و توليد برف نقش داشته باشد. مقدارى آب پالايش نشده و دمايى در حدود هشت درجه سانتى گراد براى اين كار نياز است. عامل مهم ديگر ايجاد تعداد كافى مكان هاى هسته سازى است تا كريستال هاى يخ شكل گيرند. مكان هاى هسته سازى مى توانند مقدارى از مولكول هاى آب باشند كه يون هاى كليسم، منيزيم يا ساير يون ها را با يكديگر مخلوط مى كنند يا مى توانند ناخالصى هايى مانند يك ذره خاك باشند. 
زمانى كه دما به اندازه كافى سرد نيست (در حدود ۵- درجه سانتى گراد) ماشين هاى برف ساز به مواد دانه اى نياز دارند تا به عنوان مكان هاى هسته ساز به آب افزوده شوند. كائولين، صابون، قارچ ها و نوعى گياه خاص از جمله موادى هستند كه در اين مورد به كار برده مى شوند.
امروزه رايج ترين افزودنى ها در اين مورد اسنومكس (Snowmax) است. پودر پروتئين خشك شده و منجمد كه از طريق شركت «يورك اسنو» در نيويورك فروخته مى شود، از ديگر موادى است كه استفاده مى شود. اسنومكس كه از «syringa» تهيه مى شود، نوعى باكترى است كه از تجزيه علف، درختان و سبزيجات به دست مى آيد.در سال ۱۹۷۰ چند آسيب شناس گياهى در بررسى هاى خود در مورد حساسيت برفك بر روى گياهان ذرت در دانشگاه «ويسكانسين مديسون»، به اين مسئله پى بردند كه باكترى در انعقاد كريستال هاى يخ نقش بسيار مهمى دارد.
جديدترين فرآورده هايى كه به صورت بارشى عرضه شده است، برف انباشت (Drift) ناميده مى شود. اين دريفت همانند يك عامل فعال عمل مى كند تا ميزان پيوند هيدروژنى در آب كاهش يابد. از زمان توليد برف مصنوعى و شكل گيرى تجارت برف مصنوعى، يخ، برفك، بيش از صدها ماده مختلف براى كاربرد در اين زمينه به وجود آمده است. به طور مثال يك شركت انگليسى ويژه تهيه برف مصنوعى براى فيلم هاى سينمايى تاسيس شده است. از جمله مواد مختلفى كه به اين منظور به كار مى رود مى توان به كاغذ، پلاستيك، نشاسته و كف يا سلولز اشاره كرد. در فيلم هاى سينمايى معمولاً چندين محصول در تركيب به كار گرفته شده و يا توسط ماشين برف ساز، جلوه هاى موردنظر ساخته مى شود. البته برف ماشينى در اينگونه موارد به كار گرفته نمى شود، زيرا زود ذوب شده و در زمان بارش از ماشين به صورت دانه دانه ديده نمى شود. كاغذ نشاسته و سلولز بهترين مواد براى بارش برف مصنوعى هستند. آنها را مى توان به خوبى به روى صحنه پاشيده و با وزش هواى پنكه اين مواد را در هوا پخش كرد. تنها مشكلى كه هنگام استفاده از پنكه ممكن است ايجاد شود، تداخل صداى پنكه با ديالوگ هاى فيلم است. معمولاً در زمان صحنه هاى بارش برف، براى فيلم ديالوگ نمى گيرند بلكه ديالوگ به صورت دوبله روى آن گذاشته مى شود. كاغذ در اين مورد به علت مقاومتى كه در برابر تغييرات جوى دارد يكى از مواد انتخابى همه كاره به حساب مى آيد. نشاسته و سلولز مى توانند جلوه اى تقريباً به رنگ خاكسترى ارائه دهند و همچنين برفك گياهان و زمين را القا مى كند، اما هنگام راه رفتن روى آن لغزنده است و هم به يك ماده درهم چسبناك تبديل مى شود. در ضمن برفى كه از تراشه پلاستيك توليد شده است براى كاربرد در مناظر كوچك همانند استوديو مناسب است، ولى بسيار گران قيمت است. كف مخصوص آتش نشان ها نيز در ايجاد برف هاى شديد خوب عمل كرده است و كاربرد آن نيز سريع و ارزان است ولى راه رفتن روى آن مشكل است.
يكى از مواد مطلوب در اين زمينه تراشه هاى سيب زمينى است. دانه هاى برف در اينگونه موارد خيلى جذاب و واقعى به نظر مى رسند. تنها ايرادى كه اين روش دارد، اين است كه وقتى شروع به بارش مى كند روى زمين يا هر جايى كه باشد آنجا را خيس و تر مى كند و در ضمن خيلى نفوذپذير هم هستند. همچنين در صحنه هاى نماى نزديك، دانه هاى برف مانند خود سيب زمينى به نظر مى رسند و بر روى اشيا نيز منظره خوبى ندارند. نوع ديگرى از برف هاى مصنوعى هم وجود دارد كه شامل موادى مانند چوب، پلاستيك يا فلز است كه معمولاً به صورت داربست در فضاهاى باز كار گذاشته مى شوند كه البته بيشتر در اسكى هاى غير فصل و يا مناطقى كه در آنجا برف نيست، كاربرد دارد. در اين گونه موارد در زير سطح برف از مواد سختى استفاده مى شود كه مى تواند خطر صدمه ديدن ورزشكاران و افراد را در پى داشته باشد. مواد جديدى كه در اين زمينه مى تواند تا حدودى مشكل را رفع كند، مواد پليمرى است كه به صورت لايه روى هم فرش مى شوند. دو فرآورده ديگر از جمله «اسنوفلكس» در شركت يورك شاير انگلستان و ديگرى به نام پودرپك (powderpak) كه توسط شركت آتلانتا و با همان نام براى همين كاربرد توليد مى شوند.
Chemistrynews.com

ترجمه : عليرضا سزاوار
منبع : روزنامه شرق