องค์ความรู้
มองขยะ (จากอดีต) ผ่านเลนส์ 
เมื่อ “ตะกรัน” เปรียบเสมือนกล่องดำ ที่บันทึกภูมิปัญญา พฤติกรรม และทักษะของช่างถลุงเหล็กสมัยโบราณ
.
เรียบเรียงโดย นายยอดดนัย สุขเกษม 
นักโบราณคดีชำนาญการ สำนักศิลปากรที่ 7 เชียงใหม่
.
ตะกรัน (Slag) เป็นหนึ่งในผลผลิตที่เกิดขึ้นจากกระบวนการถลุงเหล็กสมัยโบราณ ได้รับการขนานนามว่าเป็น "ขยะจากอดีต"  ด้วยไม่ได้เป็นผลผลิตอันดับหนึ่ง (โลหะบริสุทธิ์) ที่คนโบราณต้องการ จึงถูกทิ้งเกลื่อนกลาดทั่วไปในแหล่งผลิตโลหกรรม หลงเหลือมาจนกระทั่งถึงทุกวันนี้
.
อย่างไรก็ตามถึงแม้ตะกรัน จะดูเหมือนเป็นขยะไร้มูลค่าจากอดีต แต่ด้วยความก้าวหน้าของงานวิทยาศาสตร์โบราณคดีในปัจจุบัน ส่งผลให้ตะกรันกลายเป็นหลักฐานอันทรงคุณค่า ที่บันทึกเรื่องราวข้ามกาลเวลา เปรียบเสมือน “กล่องดำ” ที่บันทึกข้อมูลการบินและพฤติกรรมของนักบินตั้งแต่ Take off จนกระทั่ง Landing ฉันใดก็ฉันนั้น
.
เพื่อไขปริศนาเรื่องราวภูมิปัญญา พฤติกรรม และทักษะของกลุ่มช่างถลุงเหล็กโบราณใต้ลานพิธีกรรมเลี้ยงดงผีปู่แสะ ย่าแสะ เมืองเชียงใหม่ ทีมนักโบราณคดี ได้เก็บตัวอย่างตะกรันและแร่เหล็ก จากแหล่งกลุ่มถลุงเหล็กโบราณดอยคำ-ดอยเหล็ก อำเภอเมือง จังหวัดเชียงใหม่ ไปศึกษาวิเคราะห์เชิงลึกในห้องปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์ ด้วยเทคนิคขั้นตอน ดังนี้
.
1. การวิเคราะห์ลักษณะและโครงสร้างของโลหะ (Metallography) พบลักษณะโครงสร้างภายในเนื้อของตะกรัน ประกอบด้วย 1) เม็ดโลหะเหล็กขนาดเล็ก ตกค้างอยู่ภายในเนื้อตะกรันจำนวนมาก 2) ผลึกของวูชไทต์ ที่มีโครงสร้างแบบ Dendrites กระจายตัวอย่างหนาแน่นภายในเนื้อตะกรัน 3) ผลึกฟายาไลต์ โครงสร้างค่อนข้างเล็กและเรียวจำนวนมาก และ 4) ผลึกของแก้ว 
.
2. การวิเคราะห์วัสดุด้วยกล้องจุลทัศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดและอุปกรณ์วิเคราะห์ธาตุ (Scanning electron microscope: SEM - EDS) พบว่า โครงสร้างต่าง ๆ ภายในเนื้อตะกรัน มีปริมาณธาตุเหล็ก ดังนี้ 1) เม็ดโลหะเหล็กขนาดเล็ก มีปริมาณเหล็ก 96.88 wt% 2) ผลึกของวูชไทต์ มีโครงสร้างแบบ Dendrites มีปริมาณเหล็ก 77.5 wt% และ 3) ผลึกฟายาไลต์ มีปริมาณเหล็ก 24.19 wt% ตามลำดับ
.
3. การวิเคราะห์วัสดุด้วยรังสีเอ็กส์ โดยเทคนิค X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) พบว่า ตะกรัน มีปริมาณเหล็กออกไซด์ ค่าMAX 62.5 wt% ค่าMIN 58.5 wt% และค่าMEAN 60.2 wt% ส่วนแร่เหล็กที่นำมาใช้เป็นวัตถุดิบ เป็นแร่กลุ่มฮีมาไทต์ (Hematite) ที่มีปริมาณเหล็กออกไซด์ ค่าMAX 69.6 wt% ค่าMIN 61.8 wt% และค่าMEAN 65.7 wt%
.
ผลจากการศึกษาด้วยกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ 3 วิธีข้างต้น ให้ผลสอดคล้องเป็นไปในทิศทางเดียวกัน สามารถให้ข้อสังเกตและตีความเบื้องต้นเกี่ยวกับภูมิปัญญา พฤติกรรม และทักษะของช่างถลุงเหล็กสมัยโบราณ ได้ดังนี้
1) เทคนิคการถลุงเหล็ก รูปแบบผลึกและโครงสร้างที่ปรากฏภายในเนื้อตะกรัน บ่งชี้ว่าเป็นการถลุงเหล็กโดยเทคนิคแบบทางตรง (Direct Iron Smelting Process)
2) ผลผลิตที่ได้ น่าจะเป็นก้อนโลหะเหล็ก (Bloom) แบบมีรูพรุน ซึ่งจะต้องนำไปผ่านกระบวนการตีไล่มลทินก่อนตีขึ้นรูปเป็นผลิตภัณฑ์
3) ชุดองค์ความรู้ของช่างถลุง จากโครงสร้างภายในทั้งหมดบ่งชี้ว่าตะกรันทุกตัวอย่างก่อตัวภายใต้การจัดการเตาในลักษณะเดียวกัน หรือไม่แตกต่างกันอย่างมีนัย บ่งชี้ว่าช่างในอดีตที่แหล่งโบราณคดีแห่งนี้ มีองค์ความรู้ชุดเดียวกันในกระบวนการถลุงเหล็ก
4) พฤติกรรมการถลุง โครงสร้างภายในตะกรันทุกตัวอย่างแสดงถึงนัยการเย็นอย่างรวดเร็วภายหลังจากการได้รับความร้อนสูง บ่งชี้ว่า ช่างน่าจะระบายตะกรันหรือทุบเตาทันทีหลังจากเสร็จสิ้นกระบวนการถลุงเหล็ก โดยไม่ได้ทิ้งให้เตาถลุงค่อย ๆ เย็นตัวลง 
5) ประสิทธิภาพการถลุง การพบโครงสร้างเม็ดโลหะเหล็ก ผลึกของวูชไทต์ กระจายตัวอยู่ในเนื้อตะกรันจำนวนมาก ทั้งโครงสร้างต่าง ๆ ยังมีปริมาณออกไซด์เหล็กที่สูง แสดงให้เห็นถึงปริมาณเหล็กออกไซด์ที่ยังคงตกค้างหลงเหลือในตะกรันจำนวนมาก บ่งชี้ว่าประสิทธิภาพการถลุงเหล็กทำได้ไม่ดีมากนัก 
.
ในส่วนประเด็นประสิทธิภาพการถลุง เมื่อนำผลการวิเคราะห์ XRF ตัวอย่างตะกรันและแร่เหล็ก จากกลุ่มแหล่งถลุงเหล็กโบราณดอยคำ-ดอยเหล็ก อำเภอเมือง จังหวัดเชียงใหม่ ไปเปรียบเทียบกับผลการวิเคราะห์ XRF ตัวอย่างตะกรันและแร่เหล็ก จากกลุ่มแหล่งถลุงเหล็กโบราณแม่โถ อำเภอฮอด จังหวัดเชียงใหม่ จะพบข้อสังเกตว่า กลุ่มแหล่งถลุงเหล็กโบราณดอยคำ-ดอยเหล็ก สามารถแยกสกัดโลหะเหล็กออกมาได้ 5.5% ส่วน  กลุ่มแหล่งถลุงเหล็กโบราณแม่โถ สามารถแยกสกัดโลหะเหล็กออกมาได้ 18.1% ข้อมูลดังกล่าวเป็นข้อสังเกตหรือนัยที่ทำให้ตั้งข้อสันนิษฐานเบื้องต้นได้ว่า กลุ่มช่างผลิตเหล็กโบราณดอยคำ-ดอยเหล็ก ซึ่งเป็นกลุ่มช่างที่เข้ามาทำการผลิตใกล้ราชธานีเชียงใหม่แบบเฉพาะกิจ อาจมีประสิทธิภาพ ทักษะหรือความชำนาญด้านการถลุงเหล็กที่น้อยกว่ากลุ่มช่างผลิตเหล็กที่ดอยแม่โถ ซึ่งเป็นแหล่งผลิตเหล็กมหาศาลให้กับอาณาจักรล้านนามาอย่างต่อเนื่อง แต่อย่างไรก็ตามประเด็นที่กล่าวมานี้ ยังไม่ถือว่าเป็นที่ยุติ ควรมีการศึกษาตัวอย่างเพิ่มเติมเพื่อการตีความที่ชัดเจนยิ่งขึ้นต่อไปในอนาคต
.
สำนักศิลปากรที่ 7 เชียงใหม่ ขอขอบพระคุณ
กองโบราณคดี กรมศิลปากร
คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยอุบลราชธานี
ศูนย์เครื่องมือวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยอุบลราชธานี