الفحم هو مادة أساسية لقيام المدنية قديما حيث كان يستعمل كوقود لتوليد الطاقة ويستعمل الفحم النباتي في الحرق المباشر للحصول على الطاقة. ويستخدم في بعض الإغراض المنزلية أيضا يستخدم بالتدفئة والطهي والشواء. أما البلاد التي يوجد فيها فائض من خشب الغابات, فيمكن تحويله إلى فحم نباتي ثم استعماله في بعض المشاريع الكبيرة كتوليد الكهرباء.
تقنيات صناعة وإنتاج الفحم النباتي في العالم
عرف الناس الفحم منذ زمن طويل واستخدموه في كثير من الاستخدامات واعتمدوا عليه في تسيير القطارات والبواخر وإنتاج الطاقة وطهي الطعام وكثير من الاستخدامات الأخرى وإلى الآن ما زالوا يعتمدون عليه ونظرا لأهميته وارتباطه أيضا بالبيئة بشكل مباشر فقد أنشئنا هذا الموقع لتعريف زائرينا الكرام علي كل ما هو مرتبط بصناعة وإنتاج الفحم بدءا من طرق إنتاجه البدائية ووصولا إلي أحدث منظومات صناعته
كيف يتم تفحيم الخشب
يُجمع الخشب في أكوام ويُغطى بالتراب ويُسخن عشرة أيام تقريباً. ويتم التسخين بحرق جزء قليل من الخشب بسبب دخول كمية قليلة من الهواء. ويزود هذا الجزء المحترق بقية الخشب بالحرارة اللازمة لتسخينه وتحويله إلى فحم نباتي.
ولتحويل الخشب إلى فحم نباتي يلزم التخلص من الأوكسجين والهيدروجين الموجودين في مركبات الخشب العضوية (السليلوز). ويتم ذلك بتفاعل كيميائي بحيث ينزع الأوكسجين والهيدروجين من السليلوز فيتحول إلى مركب عضوي جديد يحتوي على كمية أقل من الأوكسجين والهيدروجين, فتزداد نسبة الكربون فيه.
مراحل تكون الفحم
يتم تسخين الخشب في الفرن حيث تمر عبر مراحل محددة في طريقها إلى التحول إلى فحم. وقد درس تشكيل الفحم تحت ظروف المختبر والتي تم الاعتراف بها في المراحل التالية من عملية التحويل.
من 20 إلى 110 درجة C
الخشب يمتص الحرارة ليجف والتخلص من رطوبتها كما بخار الماء (بخار). تبقى درجات الحرارة عند 100 درجة مئوية حتى يتحول الخشب إلى التصلب.
في 110-270 درجة مئوية
يتم التخلص النهائي من المياه ويبدأالخشب في التحلل وينتج بعض أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون وحامض الخليك والميثانول.
في 270-290 درجة مئوية
هذه هي النقطة التي يبدأ تحلل الخشب والانهيار يستمر من تلقاء نفسه، الخشب لا يبرد تحت درجة الحرارة هذه . تواصل الغازات المختلطة والأبخرة بالتصاعد جنبا إلى جنب مع بعض القطران.
في 290-400 درجة مئوية
مع استمرار انهيار هيكل الخشب، والأبخرة المنبعثة تتكون الغازات القابلة للاحتراق غاز أول أكسيد الكربون، والهيدروجين والميثان مع غاز ثاني أكسيد الكربون وأبخرة قابلة للتكثيف الماء وحامض الخليك، والميثانول، والأسيتون وغيرها، والقطران التي تبدأ في التصاعد مع ارتفاع درجة الحرارة.
في 400-500 درجة مئوية
في 400 °C تحول الخشب إلى فحم اكتمل عمليا. الفحم في درجة الحرارة هذه لا يزال يحتوي على كميات ملحوظة من القطران، وربما 30٪ من وزنه و المحاصر في الهيكل. وبالتالي نسبة الكربون ثابتة من الفحم إلى حوالي 75٪ وهو أمر طبيعي للفحم التجارية ذات نوعية جيدة. لتخلص نهائيامن القطران ترفع درجة حرارة الفحم حوالي 500 درجة مئوية لمدة معقولة.
مواصفات الفحم الجيد
وهناك عوامل كثيرة تحدد جودة الفحم المنتج بواسطة أي طريقة لإنتاجه وهذه العوامل هي :-
- نوعية الأخشاب المستخدمة: حيث لنوع الخشب أهمية كبري لجودته ومنذ قديم الأزل يعرف الفلاح المصري هذه المعلومة فمثلا في مصر والدول العربية يفضلون الفحم الناتج من خشب أشجار الحمضيات مثل شجر البرتقال والجوافة والمانجو وهي أفضل الأنواع لإنتاج فحم جيد وهذا يرجع لمكونات السيليوز المكون الرئيسي للخشب وتفاوت نسب امتصاصه لمكونات التربة.
- نسبة الكربون :ودرجات الحرارة لها أهميه كبري في جوده الفحم المنتج وكلما زادت درجات الحرارة عن 400 درجة مئوية قلت جودة الفحم الناتج حيث ينخفض الكربون وهو المكون الرئيسي للفحم الجيد.
- نسبة الرطوبة في الفحم : وهي أيضا من عوامل جوده الفحم فكلما زادت نسبة الرطوبة قلت جودته.
- كمية الرماد الناتج ولونه :ويحدده أيضا المكون الرئيسي للخشب المستخدم وكمية الأملاح والمكونات التي تتخلل السليوز.
- حجم الفحم :ينتج عن صناعة الفحم وتداوله ونقلة من مكان إلى أخر ينتج عن ذلك تكسر نسبة لا بأس بها من الفحم الذي لا يصلح للاستخدام فللحجم المناسب أهمية أيضا.
مقالات ذات صلة
- الفحم المضغوط
- الفحم النباتي
- الفحم النباتي الخشبي
- الفحم النفطي
- فحم حجري
- الفحم فى الصين
- قائمة الدول حسب إنتاج الفحم