كيف يصنع الفحم الخشبي؟ يُسخّن الخشب مع ضبط دخول الهواء، فيتحلل حراريًا ويترك فحمًا بدل احتراقه إلى رماد. تسمى هذه العملية الكربنة أو التفحيم. [1]
الخلاصة السريعة
يتكون الفحم الخشبي من الكربنة؛ إزالة الرطوبة تسبق التحلل الكيميائي للخشب. [1]
- التجفيف يزيل الماء، بينما الكربنة تغيّر مادة الخشب وتنتج الفحم. [1]
- لا يصبح كل الخشب فحمًا؛ تخرج أيضًا غازات وأبخرة ومركبات قطرانية. [2]
- قد يرفع التسخين الإضافي نسبة الكربون الثابت، مع انخفاض مردود الفحم وزيادة قابليته للتفتت. [1]
- في مثال افتراضي: 12 كغ فحم جاف من 50 كغ خشب بها 10 كغ ماء تعني 24% على الأساس الرطب و30% على الجاف.
- لا تحرق الفحم في المنزل أو المرآب أو المركبة أو الخيمة؛ أول أكسيد الكربون قد يكون قاتلًا. [3]
التجفيف والكربنة مرحلتان مختلفتان
يحتاج إخراج الماء من الخشب إلى طاقة. بعد التجفيف، يؤدي التسخين إلى تفكك مكونات الخشب وتكوّن الفحم. ويُضبط الهواء حتى لا تستهلك النار المادة كلها إلى رماد؛ مجرد جفاف القطعة لا يعني أنها تفحمت. [1]
إلى أين تذهب بقية مادة الخشب؟
يصف مرجع وكالة حماية البيئة الفحم بأنه البقايا الصلبة الناتجة عن التحلل الحراري. ويعدد إلى جانبه الماء والغازات غير القابلة للتكثيف والمركبات الحمضية والقطران والزيوت الثقيلة. وتختلف نسب هذه النواتج مع المادة الخام وظروف التصنيع. [2]
لذلك يجب قراءة مخطط المصنع بوصفه عدة مسارات للمواد، وليس سهمًا تتحول فيه كتلة الخشب كاملة إلى فحم. وتحتاج الغازات والأبخرة المصاحبة إلى إدارة ضمن تجهيزات العملية. لا تعني الاستفادة من الخشب أن العملية تخلو تلقائيًا من الانبعاثات. [2]
هل زيادة الحرارة تعطي دائمًا فحمًا أكثر؟
يبين دليل منظمة الأغذية والزراعة أن التسخين الإضافي يطرد مزيدًا من المواد المتطايرة، فترتفع نسبة الكربون الثابت في الفحم. لكن كتلة الفحم المتبقية تنخفض، وقد تزداد قابليته للتفتت. إذن زيادة النسبة الكربونية لا تعني زيادة كمية المنتج. [1]
مثال حسابي: النسبة تتغير بتغير أساس الوزن
يعرض دليل التصنيع مردود الفحم نسبةً إلى كتلة الخشب الجاف. لذلك يجب تحديد أساس الكتلة قبل مقارنة النسب. [1]
اخترنا للتوضيح أرقامًا افتراضية: 50 كغ خشب قبل التجفيف، تتكون من 40 كغ مادة خشبية جافة و10 كغ ماء. وافترضنا الحصول على 12 كغ فحم جاف. هذه ليست قياسات لتجربة أو توقعًا لإنتاج نوع خشب معين.
إذا قسمنا 12 على 50 ثم ضربنا الناتج في 100، فالمردود 24% على أساس الخشب قبل التجفيف. وإذا قسمنا 12 على 40 ثم ضربنا في 100، فالمردود 30% على أساس المادة الجافة. كمية الفحم واحدة؛ الذي تغير هو مقام النسبة.
لا تمثل أي من النسبتين نسبة الكربون الكيميائية في الفحم. كما أن المثال لا يحسب وقود التسخين أو خسائر النقل؛ الغرض منه توضيح أساس الحساب فقط.
إنتاج الفحم لا يجعله آمنًا للحرق داخل المنزل
تحذر لجنة سلامة المنتجات الاستهلاكية الأمريكية من استخدام الفحم للطهي أو التدفئة داخل المنازل والمرائب والمركبات والخيام، بسبب خطر أول أكسيد الكربون. وتؤكد أن شوايات الفحم تستخدم في الخارج فقط. [3]
وصف الكربنة هنا شرح للعملية الصناعية، وليس تعليمات لبناء فرن أو تشغيل تفحيم منزلي.
المصادر ومتابعة القراءة
- FAO: كربنة الخشب ومردود الفحم وتركيبه (يفتح في نافذة جديدة)fao.org
- EPA: وصف تصنيع الفحم والنواتج المصاحبة (يفتح في نافذة جديدة)epa.gov
- CPSC: مخاطر حرق الفحم في الأماكن المغلقة (يفتح في نافذة جديدة)cpsc.gov
أُعدّ هذا المقال بصياغة عربية أصلية بالاستناد إلى المصادر أعلاه، وهو مدخل تمهيدي إلى الموضوع. اقرأ منهجية المحتوى وحدوده.