فحم الخشب Wood charcoal

فحم الخشب Wood charcoal

فحم الخشب يختلف عن الفحم الحجري المستخرج من الأرض بأن الفحم الحجري يحتوي على مكونات غير موجودة في فحم الخشب كالعناصر الثقيلة، لذا يكون الفحم الحجري أثقل من  فحم الخشب، إن وجود الأنسجة النباتية في الفحم الحجري يدل على أنه من أصل نباتي.

الفحم النباتي هو مخلفات مكونة من كربون صرف تنتج عن عملية نزع الماء من المواد النباتية، والفحم النباتي يصنعه الإنسان بتسخين الخشب إلى درجة حرارة عالية 400-500 مئوية فيتحلل سليلوز الخشب إلى مواد جديدة بالتفكك ونزع الهيدروجين والأوكسجين ليبقى الكاربون في النهاية, طبعا في ظروف تصنيع فحم الخشب لا يتحلل كامل محتويات الخشب من السليلوز، وكلما كان التحلل أكثر كانت نسبة الكاربون في الفحم أكثر، وبالتالي يكون الفحم أجود، اللون الأسود للفحم سببه وجود عنصر الكربون، والفحم أخف من الخشب لأن الخشب يفقد كمية من الماء عند تحويله إلى فحم نباتي وتزداد نسبة المسامات فيه.

يحضر فحم الخشب بطريقتين:

الطريقة القديمة وتسمي بالتقطير الاتلافي (الحرق بمعزل عن الهواء) الطريقة المسماة عند العرب المردومة.

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. في هذه الطريقة تتبدد المكونات الناتجة من تحلل السليلوز في الفضاء فتسبب التلوث علاوة على خسارة فوائد هذه المواد.

الطريقة الحديثة:

يدخل قطع الخشب في عربات من الحديد إلى فرن يصمم ليعزل تماما عن الهواء (الأوكسجين)، ويسخن إلى درجة حرارة عالية 1000 درجة مئوية، وتمرر الغازات الناتجة إلى جهاز تقطير متدرج لعزل المواد الثانوية الناتجة، وأهمها كحول الخشب (معظمه ميثانول) والقطران، وزيت الصنوبر والتربنتين وحامض الخليك.

وبعد انتزاع ما في الخشب من هيدروجين واوكسجين ينتج الفحم النباتي، ويكون انقى وأجود من الطريقة القديمة علاوة على الاستفادة من النواتج الثانوية وحفظ البيئة من التلوث .

استعمالات الفحم النباتي

1-يستعمل الفحم النباتي في الحرق المباشر للحصول على الطاقة. وعادة ما يقتصر على استعماله بعض الأغراض المنزلية كالتدفئة أو الطهو أو الشواء. أما البلاد التي يوجد فيها فائض من خشب الغابات, فيمكن تحويله إلى فحم نباتي ثم استعماله في بعض المشاريع الكبيرة كتوليد الكهرباء. للفحم النباتي قيمة حرارية أكبر من الخشب بسبب أنّ زمن احتراق كمية من الفحم النباتي أطول من زمن احتراق كمية مماثلة من الخشب .

2-ويُستخدم شكل من أشكال الفحم الخشبي يدعى الكربون المنشط في المرشّحات وأقنعة الغاز لإزالة الأبخرة السامة. فهو يضم ثقوباً صغيرة لا تحصى على سطحه وهي مثالية لحبس الأبخرة . وحيث أن الفحم النباتي المنشّط ذو قدرة امتزازية عالية، أي أنه يجتذب المواد إلى سطحه، فيمكنه بذلك إزالة الغازات السامة والروائح الكريهة من الهواء لذا يستخدم هذا الفحم منظومات التهوية في العربات الفضائية وكمامات مواقد المطبخ، كما يستخدم أيضاً في تنقية السوائل، كالماء في أحواض السمك. فيمر ماء الحوض المتسخ فوق الفحم النباتي المنشّط لإزالة أوساخه، ثم يُعاد نقياً إلى الحوض.

يُصنع الفحم المنشط بالسماح للفحم الخشبي بالاحتراق لفترة وجيزة مع الأكسجين في نهاية عملية صنع الفحم الخشبي. وهناك طريقة حديثة بتسخين الفحم بمعزل عن الهواء وإمرار بخار الماء عليه.

3-ويمكن تشكيله في عيدان ليستخدم مادة للرسم .

مواصفات الفحم الجيد

وهناك عوامل كثيرة تحدد جودة الفحم المنتج بواسطة أي طريقة لإنتاجه وهذه العوامل هي :-

1- نوعية الأخشاب المستخدمة: حيث لنوع الخشب أهمية لجودته فمثلا في مصر والدول العربية يفضلون الفحم الناتج من خشب أشجار الحمضيات مثل شجر البرتقال والجوافة والمانجو والزيتون وهي أفضل الأنواع لإنتاج فحم جيد وهذا يرجع لمكونات السيليوز المكون الرئيسي للخشب وتفاوت نسب امتصاصه لمكونات التربة.

2- نسبة الكربون: في الطريقة القديمة كلما زادت درجات الحرارة عن 400 درجة مئوية قلت جودة الفحم الناتج حيث ينخفض الكربون وهو المكون الرئيسي للفحم الجيد. ولا يضر ارتفاع حرارة التصنيع في الطريقة الحديثة .

3- نسبة الرطوبة في الفحم: وهي أيضا من عوامل جوده الفحم فكلما ذادت نسبة الرطوبة قلت جودته.

4- كمية الرماد الناتج ولونه: ويحدده أيضا المكون الرئيسي للخشب المستخدم وكمية الأملاح والمكونات التي تتخلل السليوز.

5- حجم الفحم: ينتج عن صناعة الفحم وتداوله ونقلة من مكان إلي أخر ينتج عن ذلك تكسر نسبة لا بأس بها من الفحم الذي لا يصلح للاستخدام فللحجم المناسب أهمية أيضا. والكتلة الحرجة لاحتراق الفحم 0.6 غرام .

التأثيرات الصحية الناتجة عن صناعة الفحم

ينجم الضرر الرئيسي على صحة الإنسان من استنشاقه للغازات المنبعثة من عملية الحرق. وتتسبب هذه الغازات بأمراض تنفسية عديدة تختلف بحسب نوع الغاز المستنشق. وإليك أضرار الغازات الناتجة من عملية حرق الخشب والفحم:

1-غاز أول أكسيد الكربون: له قدرة على الاتحاد مع الهيموجلوبين 200 مرة أكثر من الأكسجين، وبالتالي لذا يؤدي استنشاقه إلى التسمم الحاد والصداع والدوخة والغثيان والفشل التنفسي. وفي حالة ارتفاع تركيز الغاز واستمرار تعرض الجسم له فإنه يؤدي لعوارض مزمنة، مثل ضعف الذاكرة، نقص الإنتاجية في العمل، اضطرابات في النوم وفي السلوك، وارتفاع في مستوى الكولسترول.

2-غاز ثاني أكسيد الكربون: تواجده في الجو بتركيز منخفض قد يؤدي إلى تسارع في التنفس والصداع والتشويش الذهني والشلل الارتخائي. أما إذا زاد تركيزه عن 5% فإنه يؤدي إلى فقدان الوعي والوفاه.

3-غاز أكسيد الكبريت، هذا الغاز يتحول إلى حامض الكبريتيك عند ملامسته للسطوح الرطبة للأغشية المخاطية، وينجم عن ذلك التهابات وأمراض مزمنة في الجهاز التنفسي.

4-أكاسيد النيتروجين لها أثر ضار بتهييج الحويصلات الهوائية في الرئتين، في حين يمكن أن يؤدي تراكم الغاز فيهما إلى التليف والوفاة.

ويتضح مما تقدم أن المشكلة في صناعة الفحم هي الآثار السلبية لها على الصحة العامة وعلى البيئة، حيث تنبعث منها غازات كثيرة مثل أول اكسيد الكربون وثاني اكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت وبعض المخلفات الأخرى التي تؤثر على الثروة الزراعية والمائية. وتكون أكثر خطورة إذا كانت مناطق إنتاج الفحم قريبة من التجمعات السكنية، حيث تؤثر هذه الغازات والأبخرة ليس على العاملين في الإنتاج فقط بل وعلى سكان المنطقة بأسرها.

فحم مضغوط

الفحم المضغوط هو فحم يمكن التحكم في اشكاله بصورة أصابع اسطوانية أنبوبية قطرها 3/4 بوصة بطول من 10 إلي 20 سم .

صناعة الفحم المضغوط تتم بطريقتين :-

    الطريقة الأولى: تعتمد علي مخلفات الاخشاب حيث يتم فرم مخلفات الاخشاب وكبسها بمكابس خاصة لهذا الغرض ثم يتم بعد ذلك تفحيم الناتج من هذه المكابس بافران تفحيم مخصصة لهذا الغرض ، بيحث تكون متوافقة بيئيا ولا تصدر اي تلوثات أو غازات ملوثه للبيئة كما في الطرق القديمة للتفحيم .

    الطريقة الثانية: تعتمد في الأساس علي مخلفات وبقايا الفحم الصغيرة الناتجة عن استخراجة وتكون بكميات كبيرة ، التي يتم كبسها وضغطها إما في هيئة قوالب أو أشكال بيضاوية في حجم البيضة فيسهل استعمالها بنظافة من دون التسبب في انتشار الغبار . وتعد هذه الطريقة من المشروعات الصغيرة المربحة وتتوفر لها مكائن صغيرة لأصحاب الدخل المحدود .