كيفية تصنيع فحم الأرجيلة بطريقة سهلة
مقدمة
منذ العصور القديمة، كان الفحم معروفًا واستخدم في مجموعة متنوعة من التطبيقات، ولا يزال له أهمية كبيرة حتى اليوم بسبب ارتباطه بالبيئة المحيطة. يُعتبر الفحم شكلًا من أشكال الطاقة الحرارية، وهو مادة تشتعل بسرعة. يتكون الفحم بشكل أساسي من عنصر الكربون، بالإضافة إلى نسب مختلفة من عناصر أخرى مثل الكبريت، الهيدروجين، الأكسجين، والنيتروجين. يتم استخراج الفحم من باطن الأرض إما عبر المناجم التقليدية أو المناجم السطحية، كما يمكن الحصول عليه أيضًا من الخشب الناتج عن النباتات المختلفة. ومنذ عام 1983، تُعتبر الصين المصدر الرئيسي للفحم على مستوى العالم. ولعب الفحم دورًا محوريًا في تشكيل الحياة المدنية منذ العصور القديمة، ويُستخدم في الكثير من الأنشطة اليومية كطهي الطعام، التدفئة، والشواء.
عملية إنتاج الفحم النباتي
تتطلب عملية تصنيع الفحم النباتي اتباع خطوات معينة لضمان جودته. تتمثل الخطوات الأساسية فيما يلي
- جمع الأخشاب من الأشجار وتكديسها في أكوام ثم تغطيتها بالتربة.
- إشعال نسبة محدودة من الأخشاب مع التحكم في دخول الهواء، مما يؤدي إلى تسخين الخشب.
- يستمر الخشب في التعرض لدرجات الحرارة الناتجة عن التسخين لمدة 10 أيام، حيث تؤدي هذه الحرارة إلى تحويل الخشب إلى فحم نباتي.
- خلال عملية التسخين، يتم إزالة الأكسجين والهيدروجين من مركبات السليولوز في الأخشاب عبر تفاعل كيميائي، مما يؤدي إلى إنتاج مركب عضوي يحتوي على نسبة أعلى من الكربون.
درجات الحرارة المختلفة في التحويل
يتم تسخين الخشب المراد تحويله في فرن ساخن على مراحل معينة
(20-110) درجة مئوية يمتص الخشب الحرارة لتبخر الرطوبة، وتتزايد الحرارة تدريجيًا حتى تصل إلى النقطة التي يتصلب فيها الخشب.
(110-270) درجة مئوية تسهم درجات الحرارة العالية في إزالة الماء تمامًا من الخشب، مما يؤدي إلى بداية عملية التحلل وتحرير غازات مثل أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون، وحامض الخليك، والميثانول.
(270-290) درجة مئوية تستمر عملية التحلل، وترتفع نسبة الغازات الناتجة بما في ذلك القطران مع زيادة الحرارة.
- (400-500) درجة مئوية عند وصول درجة الحرارة إلى 400، يكون الفحم شبه جاهز، لكن نسبة من القطران تبقى. لذلك يُرفع درجة الحرارة إلى 500 للقضاء على هذه المادة نهائيًا.
عوامل تؤثر على جودة الفحم
تؤثر مجموعة من العوامل على جودة الفحم المنتج، ومن أبرز هذه العوامل
نوع الخشب المستخدم يُفضل استخدام أخشاب أشجار الحمضيات مثل الليمون والبرتقال، لاحتوائها على نسب عالية من السليولوز، مما يزيد من قابلية الفحم للاشتعال.
نسبة الكربون تلعب درجات الحرارة المرتفعة دورًا كبيرًا في تحديد جودة الفحم. زيادة درجة الحرارة فوق 400 درجة مئوية قد تؤدي إلى تقليل نسبة الكربون وبالتالي انخفاض الجودة.
محتوى الرطوبة كلما زادت نسبة الرطوبة في الفحم، انخفضت جودة المنتج.
- كمية الرماد الناتج يجب أن تكون حجم الفحم متوازنًا، حيث إن حجم الفحم الكبير أو الصغير يمكن أن يؤثر سلبًا على جودته.
خاتمة
في الختام، يُعتبر الفحم مادة أساسية ذات تاريخ طويل وأهمية استراتيجية في العديد من التطبيقات. وبدلًا من الاكتفاء باستخدام الفحم في حالته الطبيعية، تتطلب الحاجة الحالية إلى تحسين العملية الإنتاجية والتركيز على جودة الفحم لضمان استدامة استخدامه ومراعاة تأثيره على البيئة.