مواصفات الفحم الجيد ومراحل تكونه

لقد تم استخدام الفحم منذ القدم في الحضارات القديمة كوقود حفري لتوليد الطاقة الحرارية للتدفئة والطهي وشواء الطعام وغيرها من الاحتياجات.

صناعة الفحم النباتي
ظل الفحم النباتي مصدرا جيدا للطاقة الحرارية لفترات طويلة حتى الآن، واستخدمت الدول على مر العصور الفحم النباتي في تشغيل القطارات والسفن وإنتاج الطاقة للطهي والاستخدامات الأخرى. وبما أن الفحم النباتي يعتبر وسيلة هامة لإنتاج الطاقة، فقد ابتكرت العديد من البلدان طرقا للحصول عليه وتجهيزه عن طريق تفحيم الخشب مباشرة وإزالة السوائل والمواد الأخرى. فيما يلي نشرح كيفية تفحيمه

1- يتم تجميع كميات كبيرة من سيقان الأشجار الضخمة وتكسيرها ووضعها في أكوام، ثم يتم تغطيتها بالتراب بشكل كامل، ثم يتم تسخين تلك الأكوام بشكل مكثف لمدة عشرة أيام متواصلة، ومن أجل تسخين تلك الأكوام نقوم بحرق جزء صغير من الخشب، وبذلك تنتقل الحرارة منه إلى باقي الأخشاب لتسهيل تحويلها 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.

كلما زادت نسبة الكربون في الخشب، كلما كان أفضل عند تحويله إلى فحم، وتعتبر درجات الحرارة العامل المسيطر على نسبة الكربون في الفحم. فكلما زادت درجات الحرارة عن 400 درجة مئوية، كلما قلت جودة الفحم الناتج، حيث ينخفض الكربون وهو المكون الرئيسي للفحم الجيد.

تؤدي الرطوبة إلى تغيير جودة الفحم، حيث يقل جودة الفحم كلما ارتفعت نسبة الرطوبة في الأخشاب، والعكس صحيح.

يمكن تقييم جودة الفحم المحترق من خلال كمية الرماد الناتجة ولونه، ويمكن استخدام الرماد لتحديد المكون الرئيسي للخشب المستخدم وكمية الأملاح والمواد الأخرى الموجودة في الخشب.

يتعرض الفحم غالبًا للكسر عند نقله وشحنه، ولكن من مواصفات الفحم الجيد تلك القطع الكبيرة غير المتفتتة.

مراحل تكون الفحم
سواء تم إنتاج الفحم بطرق يدوية أو طبيعية، فإن غناه يمر بمراحل معينة تتعلق جميعها بدرجات الحرارة ومدى تخلص الأخشاب من السوائل الموجودة بها، وتلك المراحل هي:

عند تعرض الأخشاب لدرجة حرارة من 20 إلى 110 درجة مئوية، يبدأ الخشب في امتصاص الحرارة ويتخلص من الرطوبة الموجودة به على شكل بخار ماء، ثم يتعرض الخشب للتصلب.

يتم تحليل المعلومة والتأكد من أنها غير مكتملة، حيث لا يوجد رقم أو كلمة مفقودة في نهاية الجملة، ولا يوجد سياق يشير إلى العدد المفقود، لذلك لا يمكن إعادة صياغة المعلومة بدون معرفة العدد الصحيح المفقود. يرجى توفير المعلومات الكاملة لإعادة صياغة الجملة.

عند تعرض الأخشاب لدرجة حرارة تتراوح بين 270 و 290 درجة مئوية، فإنها تتحلل تمامًا وتنهار، وتزداد درجة حرارتها بصورة متزايدة في ظل تصاعد الغازات المختلطة والأبخرة والقطران.

عند تعرض الأخشاب لدرجة حرارة تتراوح بين 290 إلى 400 درجة مئوية، يتكون الغاز المساعد على الاشتعال بفعل حرارة السليلوز، وتتصاعد بكثافة في الجو وتنتشر في التربة، مثل غاز أول أكسيد الكربون وغاز الهيدروجين وغاز الميثان وغاز ثاني أكسيد الكربون، وتختلف كميات أحماض الخليك والميثانول والأسيتون وغيرها.

عند تعرض الخشب لدرجة حرارة تتراوح بين ٤٠٠ إلى ٥٠٠ درجة مئوية، يتحول الخشب تماماً إلى فحم نباتي، ويفقد نحو ٣٠٪ من وزنه الأصلي.