مواصفات الفحم الجيد ومراحل تكونه
لطالما تم استعمال الفحم قديما في الحضارات العريقة كوقود حفري من أجل
توليد الطاقة
الحرارية للتدفئة والطهي وشواء المأكولات وما إلى ذلك من احتياجات.
صناعة الفحم النباتي
ظل الفحم النباتي لفترات طويلة وإلى وقتنا هذا مصدرا جيدا للطاقة الحرارية، وقامت الدول على مر العصور باستعماله في تسيير القطارات والبواخر وإنتاج الطاقة من أجل طهي الطعام وكثير من الاستخدامات الأخرى، ولأن الفحم النباتي من أهم وسائل إنتاج الطاقة فإن الكثير من البلدان لجأت لابتداع طرق عديدة للحصول عليه بل وحتى تفحيمه مباشرة عبر استعمال الخشب وتخليصه من السوائل وغير ذلك من مواد، وفيما يلي نوضح كيف يتم تفحيمه :
1- يتم جمع كميات كبيرة من سيقان الأشجار الضخمة وكسرها ووضعها في أكوام، ثم تتم تغطيتها تماما بالتراب، ثم يتم تسخين تلك الأكوام جدا لمدة عشرة أيام متواصلة، ولكي يتم تسخين تلك الأكوام نقوم بحرق جزء قليل من الخشب، وعليه فإن الحرارة تنتقل منه إلى باقي الأخشاب فيسهل تحوله إلى
الفحم النباتي
.
2- لإتمام عملية تحويل الأخشاب إلى فحم نباتي، فإننا يجب أن نتخلص من عناصر الأكسجين والهيدروجين الموجودة في مركبات الخشب، وهناك بعض التفاعلات الكيميائية التي تقوم بذلك؛ وعليه يتحول السليلوز الموجود بالخشب إلى مركب عضوي جديد يحتوي على كمية أقل من الأوكسجين والهيدروجين، فتزداد نسبة الكربون فيه.
مواصفات الفحم الجيد
1- يعتبر الفحم جيدا كلما كانت نوعية الأخشاب المستخدمة في إنتاجه جيدة؛ فلنوعية الأخشاب أهمية كبيرة للغاية وعلى سبيل المثال نجد ان أشجار الحمضيات مثل شجر البرتقال والجوافة والمانجو تعد هي أفضل الأنواع لإنتاج فحم جيد، وهذا يرجع في الغالب لمادة السليلوز في الخشب وتفاوت نسب امتصاصها لمكونات التربة.
2- كلما زادت نسبة الكربون في الخشب كلما كان أفضل عند تحوله لفحم، وتعتبر درجات الحرارة هي المسيطر على نسبة الكربون؛ فكلما زادت درجات الحرارة عن 400 درجة مئوية، كلما قلت جودة الفحم الناتج حيث ينخفض الكربون وهو المكون الرئيسي للفحم الجيد.
3- تتسبب الرطوبة كذلك في تغيير جودة الفحم، فكلما كانت نسبة
الرطوبة
مرتفعة في الأخشاب كلما كانت جودة الفحم أقل، والعكس صحيح.
4- عند حرق الفحم فإنه يمكننا تقييم مدى جودته من خلال كمية الرماد الناتج ولونه، كما أن الرماد هذا يمكن من خلاله تحديد المكون الرئيسي للخشب المستخدم وكمية الأملاح والمكونات التي تتخلل السليوز.
5- غالبا ما يتعرض الفحم للكسر عند نقله وشحنه هنا وهناك، ولكن من مواصفات الفحم الجيد تلك القطع الكبرى الغير متفتتة.
مراحل تكون الفحم
سواء تم إنتاج الفحم بطرق يدوية او طبيعية، فغنه غالبا يمر بمراحل معينة تتعلق جميعها بدرجات الحرارة ومدى تخلص الأخشاب من السوائل الموجودة بها، وتلك المراحل هي :
1- عند تعرض الأخشاب لدرجة حرارة من 20 إلى 110 درجة مئوية، فغن الخشب يبدأ بامتصاص الحرارة ويتخلص من كميات الرطوبة الموجودة بها على هيئة بخار مائ، ثم يتعرض الخشب للتصلب.
2- عند تعرض الأخشاب لدرجة حرارة من 110 إلى 270 درجة مئوية، فإن الخشب المتصلب يكون قد تخلص نهائيا من المياه الموجودة به، ويبدأ في التحلل، ومن ثم ينتج كمية من عنصر أول وثاني أكسيد الكربون وحامض الخليك والميثانول.
3- عند تعرض الأخشاب لدرجة حرارة من 270 إلى 290 درجة مئوية، يكون قد تحلل تماما وبدأ ينهار وتزداد درجة حرارته أكثر فأكثر، في ظل تصاعد الغازات المختلطة والأبخرة وكذا القطران.
4- عند تعرض
الأخشاب
لدرجة حرارة من 290 إلى 400 درجة مئوية تبدأ الغازات المساعدة على الاشتعال في التكون بفعل حرارة السليلوز، وتتصاعد بشكل كثيف في الجو وتنتشر في التربة كذلك، مثل غاز أول أكسيد الكربون، وغاز الهيدروجين، وغاز الميثان، وغاز ثاني أكسيد الكربون، وكميات متفاوتة من أحماض الخليك، والميثانول، والأسيتون وغيرها.
5- عند تعرض الأخشاب لدرجة حرارة من 400 إلى 500 درجة مئوية، يكون الخشب قد تحول بالكامل غلى فحم نباتي ويكون قد فقد كمية كبيرة من وزنه تصل لحوالي 30 %.