แร่ชนิดใดนำมาใช้ประโยชน์ในการให้พลังงาน

อาหารหลัก 5 หมู่ เป็นเรื่องที่เราเรียนกันมาตั้งแต่สมัยเด็กๆ แต่เราอาจจะยังไม่รู้ว่าสารอาหารทั้ง 5 กลุ่มที่รับประทานเข้าไปนั้น แต่ละอย่างแตกต่างกันอย่างไร ให้พลังงานมากน้อยแค่ไหน อะไรให้พลังงานมากกว่ากัน วันนี้เราลองมาหาคำตอบกันครับ

1. ไขมัน

ไขมันเป็นสารอาหารที่ให้พลังงานแก่ร่างกายมากที่สุด ไขมัน 1 กรัม ให้พลังงานถึง 9 กิโลแคลอรี แต่ร่างกายไม่ได้นำไขมันมาเป็นแหล่งพลังงานลำดับแรก เนื่องจากการเปลี่ยนไขมันเป็นพลังงาน ต้องผ่านกระบวนการสลายไขมันหลายขั้นตอน แต่การกักเก็บพลังงานในรูปไขมันเป็นสิ่งที่ทำได้ง่ายกว่า และประหยัดพื้นที่กว่า นอกจากนี้การใช้ไขมันเป็นพลังงานจะทำให้ได้ของเสีย คือ คีโตน ซึ่งทำให้ร่างกายมีความเป็นกรดสูง เกิดภาวะที่เรียกว่า อะซิโดซิส ส่งผลต่อการทำงานของตับและไตได้ในระยะยาว ซึ่งมักเกิดในกรณีที่มีการกินแป้งต่ำ และกินโปรตีนและไขมันสูง แต่ร่างกายก็ยังต้องการไขมันเพื่อช่วยให้ระบบต่างๆในร่างกายทำงานได้เป็นปกติ นักโภชนาการจึงกำหนดความต้องการไขมันไว้ที่ 30% ของพลังงานที่เราต้องการในแต่ละวัน ด้วยเหตุนี้การรับประทานไขมันเข้าไปโดยตรงอาจไม่ใช่ทางเลือกที่ดีเท่าไรนัก

2. คาร์โบไฮเดรต

คาร์โบไฮเดรตเป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญของร่างกาย โดยร่างกายจะนำมาใช้เป็นอันดับแรก คาร์โบไฮเดรต 1 กรัม ให้พลังงาน 4 กิโลแคลอรี ร่างกายมีกระบวนการใช้คาร์โบไฮเดรตเป็นพลังงานประมาณครึ่งหนึ่ง ส่วนที่เหลือจะเก็บในรูปของแป้งที่เรียกว่า ไกลโคเจน และไขมัน โดยไกลโคเจนมักถูกเก็บสะสมไว้ในตับและกล้ามเนื้อ ส่วนไขมันจะถูกเก็บสะสมไว้ในเซลล์ไขมันทั่วร่างกาย

การใช้พลังงานจากคาร์โบไฮเดรตมีข้อดีคือ ได้ของเสียเป็นน้ำ ซึ่งสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ร่างกายจึงเลือกที่จะใช้คาร์โบไฮเดรตเป็นแหล่งพลังงานเป็นลำดับแรก นักโภชนาการได้กำหนดสัดส่วนของคาร์โบไฮเดรตไว้ที่ 60% ของพลังงานที่ต้องการใช้ในแต่ละวัน ดังนั้นหากคุณมีความจำเป็นต้องใช้พลังงานในแต่ละวันมากกว่าปกติ ควรรับประทานคาร์โบไฮเดรตให้มากกว่าปกติ เพราะถือว่าเป็นแหล่งพลังงานที่ดีแก่ร่างกายนั่นเอง

3. โปรตีน

โปรตีนเป็นแหล่งพลังงานที่ให้พลังงานเทียบเท่ากับคาร์โบไฮเดรต โดย 1 กรัมจะให้พลังงานประมาณ 4 กิโลแคลอรี  แต่จุดประสงค์หลักจริงๆ ของโปรตีนไม่ได้มีไว้เพื่อเป็นพลังงาน แต่จะช่วยซ่อมแซมส่วนต่างๆ ของร่างกายที่สึกหรอ และเป็นองค์ประกอบของร่างกาย ตลอดจนช่วยให้ระบบการทำงานของร่างกายทำงานได้เป็นปกติ การรับประทานแต่โปรตีนและหลีกเลี่ยงคาร์โบไฮเดรตเพื่อลดน้ำหนักไม่ใช่เรื่องที่ดี เนื่องจากโปรตีนกับคารโบไฮเดรตมีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิด โปรตีนต้องการคาร์โบไฮเดรตในระดับหนึ่งเพื่อช่วยการนำพาเข้าสู่เซลล์กล้ามเนื้อ ดังนั้นเมื่อกินโปรตีนเพื่อสร้างกล้ามเนื้อ ก็ต้องกินคาร์โบไฮเดรตเข้าไปด้วย

การเลือกชนิดโปรตีนก็เป็นเรื่องสำคัญเช่นกัน โปรตีนจากเนื้อสัตว์โดยเฉพาะเนื้อแดงมักมีไขมันปนอยู่ด้วย ทำให้เราได้พลังงานจากโปรตีนและไขมันไปพร้อมๆ กัน และอาจได้มากกว่าที่คิด การบริโภคโปรตีนจากพืชจึงเป็นอีกหนึ่งทางเลือกในการควบคุมการได้รับพลังงานจากไขมันส่วนเกินจากเนื้อสัตว์ เช่น โปรตีนจากถั่วเหลืองจะมีกรดไขมันไม่อิ่มตัว ซึ่งเป็นกรดไขมันจำเป็นที่ร่างกายไม่สามารถสร้างเองได้ และในถั่วเหลืองยังมีกรดอะมิโนที่จำเป็นต่อร่างกายอยู่หลายชนิดอีกด้วย

4. วิตามินและเกลือแร่

วิตามินและเกลือแร่เป็นสารอาหารที่ไม่ให้พลังงาน แต่เป็นสารอาหารที่ขาดไม่ได้ เพราะมีส่วนช่วยให้ระบบต่างๆ ของร่างกายทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ  เช่น บำรุงสายตา พัฒนาการมองเห็น หรือช่วยควบคุมหัวใจให้เต้นเป็นปกติ เป็นต้น โดยเฉพาะเป็นตัวช่วยในกระบวนการสร้างพลังงานและการเผาผลาญ วิตามินที่มีส่วนสำคัญได้แก่ กลุ่มวิตามินบี เช่น บี1 บี2 บี3 เป็นต้น รวมไปถึงเกลือแร่ชนิดต่างๆ เช่น แมกนีเซียม วิตามินและเกลือแร่จึงเป็นส่วนสำคัญที่จะขาดไปไม่ได้เลยในการดูแลรูปร่างและการควบคุมน้ำหนัก

จะเห็นได้ว่านอกจากสารอาหารแต่ละชนิดจะให้พลังงานไม่เท่ากันแล้ว แต่ละชนิดยังมีคุณสมบัติที่ช่วยให้ร่างกายของเราเกิดความสมดุลอีกด้วย การกินอาหารจึงควรกินให้ครบ 5 หมู่ และได้ปริมาณที่เพียงพอต่อการทำกิจกรรมในแต่ละวัน ไม่ควรกินอย่างใดอย่างหนึ่งมากเกินไป เพราะจะส่งผลเสียต่อการควบคุมน้ำหนักในระยะยาวได้

นอกจากนี้ยังสามารถจำแนกออกได้อีกหลายระบบ ระบบที่มักจะใช้ในการจำแนกอย่างหนึ่ง คือ จำแนกโดยยึดหลักการใช้ประโยชน์และพิจารณาสมบัติทางด้านฟิสิกส์ ทำให้สามารถจำแนกออกเป็น
3 กลุ่มใหญ่ๆ ได้แก่ กลุ่มแร่โลหะ ( Metalliferous mineral) แร่อโลหะ (Non – metalliferous mineral) และแร่พลังงาน (Energy mineral) แร่ธาตุแต่ละกลุ่มจะมีลักษณะและชนิดของแร่ดังนี้

1. แร่โลหะ
เป็นแร่ที่มีความสำคัญและมีค่ามาก มีคุณสมบัติคือมีความเหนียว แข็ง รีดหรือตีออกเป็นแผ่น และหลอมตัวได้ มีความทึบแสง เป็นตัวนำความร้อนและไฟฟ้าได้ดี เคาะมีเสียงดังกังวาน เช่น เหล็ก อะลูมิเนียม แมงกานีส แมกนีเซียม โครเมียม ติตาเนียม ทองแดง ตะกั่ว สังกะสี นิกเกิล ทองคำ เงิน พลาตินั่ม วุลแฟรม ดีบุก เป็นต้น 

2. แร่อโลหะ 
เป็นแร่ที่มีลักษณะเปราะ แตก หรือหักง่าย โปร่งแสง ยอมให้แสงหรือรังสีผ่านได้ ไม่เป็นตัวนำ ความร้อนหรือไฟฟ้า เมื่อเคาะไม่มีเสียงดังกังวาน แร่อโลหะเป็นกลุ่มธาตุที่มีความสำคัญในการ ทำอุตสาหกรรมหลายชนิด เช่น อุตสาหกรรมทำปุ๋ย การก่อสร้าง เคมี เครื่องปั้นดินเผา และทำสี
เป็นต้น มีหลายชนิด เช่น หิน ทราย ยิปซัม แบไรต์ ดินขาว เพชรพลอย เกลือ กำมะถัน ปูน เฟลสปาร์
ซิลิกา แคลเซียม ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส โปแตสเซียม ฯลฯ 

3. แร่พลังงาน
เป็นแร่ธรรมชาติที่นำมาทำเป็นเชื้อเพลิงเพื่อก่อให้เกิดพลังงาน ได้แก่ ถ่านหิน ( Coal ) น้ำมันดิบ (Petroleum ) ก๊าซธรรมชาติ ( Nature gas ) และแร่นิวเคลียร์ ( Nuclear ) 

– ถ่านหิน เป็นแร่เชื้อเพลิงที่มีสถานะเป็นของแข็ง มีความเปราะมีสีต่างๆ เช่น สีดำ น้ำตาล น้ำตาลแกมดำ และน้ำตาลเข้ม เกิดจากการทับถมและแปรสภาพจากพืช มี 4 ชนิด คือ

• พีท เป็นถ่านหินขั้นเริ่มแรก เนื้อยังไม่แข็ง มีความพรุน มีคาร์บอนอยู่ประมาณ 60 % ใช้เป็นเชื้อเพลิงไม่ดีนัก
• ลิกไนต์ หรือถ่านหินสีน้ำตาลไม่ค่อยแข็ง เปราะ แตกหักง่าย มีเปอร์เซนต์ความชื้น ก๊าซและเขม่าควัน มาก หากไม่รวมพีทซึ่งมักจะนำมาใช้ประโยชน์ไม่ค่อยได้แล้ว ลิกไนต์จะเป็นถ่านหินที่มีอายุน้อยที่สุด และมีคุณภาพต่ำสุด มีคาร์บอนน้อยคือประมาณ 65 – 70 % จึงให้ความร้อนน้อยกว่าถ่านหินชนิดอื่นๆ เมื่อเผามีควันและเถ้า ปัจจุบันนำมาใช้มากในโรงงานผลิตกระแสไฟฟ้า ใช้เป็นเชื้อเพลิงแทนถ่านไม้ ในการบ่มใบยาสูบ โรงงานกลั่นน้ำมัน พบที่จังหวัดลำปาง สงขลา สุราษฎร์ธานี กระบี่ ลำพูน การนำถ่านหินลิกไนต์มาใช้จะก่อให้เกิดปัญหาทางสิ่งแวดล้อมได้ เช่น ในอากาศจะมีสารซัลเฟอร์ไดออกไซด์เพิ่มขึ้น
• บิทูมินัส เป็นถ่านหินที่มีสีน้ำตาลแกมดำ มีคาร์บอนอยู่ประมาณ 80 % มีคุณภาพปานกลาง อยู่ระหว่างลิกไนต์และแอนทราไซต์ให้ความร้อนสูงแต่มีเขม่าควันมาก กลิ่นแรง เปลวไฟสีเหลือง เป็นถ่านหินที่ใช้กันมากในโรงงานอุตสาหกรรมทั่วไป เช่น โรงงานอุตสาหกรรมถลุงเหล็กและเหล็กกล้า
• แอนทราไซท์ เป็นถ่านหินที่มีคุณภาพดีมาก มีสีดำ มีความแววเป็นมัน มีคาร์บอนร้อยละ 85 – 93 % ให้ความร้อนสูงสุดแต่ติดไฟยากกว่าชนิดอื่นๆ เกิดการลุกไหม้ช้าๆ และนานกว่าชนิดอื่น มีควันน้อย กลิ่นน้อย เปลวไฟสีอ่อน จึงนิยมนำมาใช้ในเตาผิงเพื่อให้ความร้อนและความอบอุ่นในบ้านเรือน ของเขตอากาศหนาว

– น้ำมันดิบ เป็นแร่เชื้อเพลิงที่มีสถานะเป็นของเหลว มีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นสารประกอบของ ไฮโดรเจนและคาร์บอน จึงถูกเรียกว่าเป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่พบบ่อยที่สุดที่มีสีน้ำตาลแกมเขียว แต่อาจพบสีอื่นบ้าง เช่น สีเหลืองเข้ม น้ำตาลเกือบดำ

เมื่อนำน้ำมันดิบมากลั่นแยกจะได้น้ำมันเชื้อเพลิง และน้ำมันหล่อลื่น สำหรับเครื่องยนต์ประเภทต่างๆ ให้พลังงานความร้อนและแสงสว่าง ส่วนที่เหลือ จากการกลั่นน้ำมันและก๊าซหุงต้มแล้ว นำไปใช้เป็นวัตถุดิบของอุตสาหกรรมปิโตรเคมิคัลนำมาใช้ประดิษฐ์ ของใช้สำเร็จรูปอื่นๆ อีกประมาณ 300 ชนิด เช่น สารพวกพลาสติก ไนลอน เส้นใยสังเคราะห์ ปุ๋ย ยารักษาโรค สี ผงซักฟอก เป็นต้น กากที่เหลือตกค้างซึ่งเป็นส่วนที่หนักที่สุดจะได้แก่ ยางมะตอย ซึ่งนิยมนำมาทำผิวถนนลาดยาง น้ำมันดิบเกิดจากการทับถมของสิ่งมีชีวิตทั้งพืชและสัตว์ในสมัยอดีต มีหินปูน ดินเหนียว ทรายและอื่นๆ ตกตะกอนทับถมมาเป็นชั้นๆ ต่อมาเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงทางด้าน ของแรงกดดันและอุณหภูมิในชั้นหิน ทำให้เกิดการแปรสภาพทางเคมีและฟิสิกส์กลายเป็นสารประกอบ ไฮโดรคาร์บอนเป็นน้ำมันดิบแทรกตัวอยู่ในเนื้อของหินดินดาน หินทรายและหินปูนที่มีเนื้อพรุน แหล่งที่พบมาก คือ อำเภอฝาง จังหวัดเชียงใหม่และในอ่าวไทย

– ก๊าซธรรมชาติ เกิดเช่นเดียวกับน้ำมันและถ่านหินเป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่อยู่ในสถานะของก๊าซ ส่วนใหญ่ประกอบไปด้วยก๊าซมีเทน ก๊าซนี้นอกจากจะได้จากแหล่งธรรมชาติแล้วยังได้จากการกลั่นน้ำมัน และอาจกลั่นหรือสกัดจากขยะหรือโรงกำจัดของเสียต่างๆ แต่ได้ปริมาณน้อย สามารถนำมาใช้เป็น พลังงานแทนน้ำมันดิบได้ การใช้ก๊าซธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิงหุงต้มประกอบอาหารหรือให้ความอบอุ่น หรืออื่นๆ ต้องใช้ความระมัดระวัง ถ้าเกิดการรั่วอาจติดไฟและระเบิดได้ง่าย 

การเจาะหาแหล่ง น้ำมันในอ่าวไทยปรากฏพบก๊าซธรรมชาติเป็นจำนวนมาก และสามารถนำมาใช้ได้ ตั้งแต่เดือนกันยายน พ.ศ. 2524 ถึงปัจจุบัน ก๊าซธรรมชาติเมื่อถูกอัดด้วยความดันสูงและส่งผ่าน ท่อจากบ่อน้ำมัน หรือถูกทำให้เป็นของเหลวและเก็บเป็น LNG ( Liguefied Petroleum Gas ) จัดเป็นก๊าซ ธรรมชาติซึ่งได้จากการกลั่นแล้วบรรจุในภาชนะในสภาพที่เป็นของเหลวภายใต้ความดันสูง มีองค์ประกอบที่สำคัญคือโพรเพนและบิวเทน ซึ่งมีชื่อเรียกทางการค้าหลายชื่อ เช่น ก๊าซปิโตรเลียมเหลว ก๊าซหุงต้ม ก๊าซเหลว เป็นต้น ใช้ในครัวเรือนและวงการอุตสาหกรรมมาก ปกติ LPG เป็นก๊าซที่ไม่มีกลิ่น ฉะนั้นเพื่อความปลอดภัยจึงเติมกลิ่นลงไปเพื่อเตือนให้ทราบในกรณีที่ก๊าซรั่ว สารที่เติมลงไป คือ Ethyl mercaptan , Thiophane sulphide เป็นต้น โดยเติม 680 กรัมต่อ 1,000 แกลลอนของ LPG