محتويات
الفحم
يعتبر الفحم من المواد الكربونية التي كانت تستخدم كأساس لتوليد الطاقة منذ القدم، حيث يستخدم من خلال حرقه للعديد من الاستخدامات كالطهي والتدفئة والشواء وغيرها، ويوجد بعض الدول التي لديها كميات كبيرة من الفحم التي تقوم باستخدامه بمشاريع كبيرة لتوليد الكهرباء. قديماً كان يستخدم في تسيير السفن الكبيرة والقطارات، وفي هذا المقال سوف نتحدث عن طريقة تصنيع وإنتاج الفحم.
أنواع الفحم
- فحم حجري: وهو عبارة عن وقود أحفوري.
- فحم نفطي أو كما يسمى بالفحم الأسود الكربوني.
- فحم مضغوط: وهو الفحم المصنّع من مخلفات الفحم الحجري.
- الفحم الأسود أو اللجنيت: عبارة عن وقود كربوني.
- فحم نباتي: عبارة عن بقايا كربونية ورمادية متبقية من حرق النباتات.
الطريقة التقليدية لتفحيم الخشب
يُجمع الخشب على شكل أكوام ويتم تغطيته بالتراب لمدة أسبوعين تقريباً، وذلك من خلال حرق بعض الخشب والذي بدوره يُزوّد بقيّة الخشب بالحرارة لتحويله لفحم نباتي، وذلك من خلال تخليص الخشب من عنصري الهيدروجين والأوكسجين الموجودين في مركبات الخشب ويطلق عليها ( السليلوز).
يكون ذلك بواسطة حدوث تفاعل كيميائي يعمل على نزع الهيدروجين والأوكسجين من السليلوز، فيصبح الخشب مركباً عضوياً آخر يحتوي على كميات قليلة جداً من الهيدروجين والأوكسجين، ممّا يزيد من معدلات الكربون في المركب الجديد.
مراحل تصنيع الفحم بالطرق الحديثة
يُسخن الفحم بالفرن من خلال عدة مراحل يمر بها داخل الفرن ليتحوّل الخشب إلى فحم وهي كما يلي:
- التسخين المبدئي: يوضع في درجة حرارة ما بين ( 20-110) ليمتص الخشب الحرارة ويجف من الرطوبة، ويبقى على درجة حرارة (100) ليصبح صلباً.
- التحلل: يُنقل لدرجة حرارة (110-270) ليتخلص الخشب من الماء بشكل نهائي ويتحلل وينتج عنه ثاني وأول أوكسيد الكربون وميثانول وحامض الخليك.
- انهيار هيكل الخشب: يوضع على درجة حرارة ما بين (270-290) فينهار الخشب وتصعد منه غازات وأبخرة وقطران.
- تشكّل الغازات: ترفع درجة الحرارة ما بين (290-400) لتتشكل الغازات القابلة للاحتراق مثل الميثان والأسيتون والقطران.
- تكوّن الفحم عملياً: حيث يوضع على درجة حرارة (500) فتصبح نسبة القطران فيه قلية، ونسبة الكربون فيه تكون عالية تصل لـ (75%) وكلما زادت الحرارة ينقص القطران وتزيد جودة الفحم.
مواصفات الفحم الجيد
- نوع الخشب: وأفضلها هو خشب أشجار الحمضيات مثل المنجا والجوافة والبرتقال.
- كمية الكربون: فكلما زاد الكربون فيه أصبح فحماً جيداً.
- الرطوبة: فكلما قلت الرطوبة زادت جودته.
- نسبة ولون الرماد الناتج عن الفحم.
- حجم الفحم وكيفية تخزينه ونقله وقلة نسبة الكسر فيه.
