الفحم هو نوع من مصادر الوقود التي تنتج غازات تسبب الاحتباس الحراري، وتعد الدول المتقدمة المسؤولة الرئيسية، ومن بين هذه الدول، مصر تعد واحدة من الدول الأكثر عرضة للتغيرات المناخية.
مفهوم الفحم
- يعرف الفحم بأنه وقود غير متجدد للطاقة ويستخدم في إنتاج الكهرباء.
- من مخاطر استخراج الفحم الحجري تحت الأرض هو احتمالية تلوث البيئة وتهديد الباحثين عنه.
- يعتبر استخدام الفحم الحجري شائعا جدا في إنتاج الكهرباء حول العالم.
- يعرف الفحم النباتي بأنه مواد كربونية تتولد عند إزالة الماء من الموارد البيئية.
شاهد أيضًا: ما هي أدوات الرسم بالفحم والتظليل بالتفاصيل
مكونات الفحم الحجري
- يعتبر الفحم أحد أهم أنواع الوقود الأحفوري، وهو مادة صلبة غنية بالكربون.
- يتكون الفحم الحجري من الأنثراسيت عند تعرضه للحرارة والضغط الشديد.
- يحدث عملية التجفيف تحت درجة حرارة عالية وضغط مرتفع.
- يعد الفحم من أنواع مختلفة تسبب اختلافا في أنواع المواد النباتية التي تكونت منها.
- تلعب درجة تسخينه تحت سطح الأرض دورا مهما في اختلاف نوع الفحم وتغير جودته.
- يتمركز الكربون الذي يشكل الفحم داخل القشرة الأرضية بنسبة لا تتجاوز 1% من وزنها.
استخدامات الفحم
- يتم استخدام إنتاج الكهرباء بشكل مباشر لتوليد الطاقة، حيث يتم تحويل الفحم إلى ماء ثم إلى بخار.
- تستخدم كميات كبيرة من الفحم وتستخدم لأغراض المشروعات الضخمة.
- عند تنقية بعض المعادن التي تحتاج إلى كربون نقي، يحدث احتراق طويل.
- إنتاج الصلب يستخدم في تصنيع المواد الصلبة غير المباشرة، ومن خلال ذلك يتم تكوين فحم الكوك، وهو مادة تستخدمها المصانع في صنع الحديد الخام.
- يستخدم الفحم في العديد من الصناعات، مثل صناعة الورق والصناعات الكيميائية والإسمنت والأدوية والألمنيوم وغيرها من الصناعات.
- في صناعة تسييل الغاز، يتم تحويل الفحم إلى غاز اصطناعي، حيث يحتوي تسييل الغاز على مزيج من ثاني أكسيد الكربون والهيدروجين، وبذلك يتحول الفحم إلى سائل يسمى هذا الغاز بـ (الوقود الاصطناعي).
- في المنتجات المتخصصة، يعد الفحم أحد العناصر الرئيسية في إنتاج منتجات مثل معدن السيليكون والكربون المنشط وألياف الكربون.
- يستخدم الفحم عادة محليا في المنازل، مثل استخدامه في الطهي، ويستفاد منه في الدول النامية
أنواع الفحم
- الجفت ليس من نوع الفحم، ولكنه قد يكون فحما، والجفت هو تراكم قصير من الكربون الناتج عن تحلل النباتات.
- يعد الفحم البني أو اللجنيت بمستوى أقل، حيث يتكون من كميات قليلة من الطاقة، ويكون محتواه حوالي 35-25%.
- الفحم الموجود تحت البيتومين أو الفحم الريفي يستخدم بشكل أساسي لتوليد الكهرباء.
- ويحتوي هذا الفحم بنسبة تتراوح بين 35 إلى 45%، ويبلغ عمر هذا الفحم حوالي 100 مليون عام.
- يتكون الفحم البتوميني أو الفحم الحجري تحت الضغط والحرارة، وتشكله يستغرق فترة تتراوح بين ٣٠٠-١٠٠ مليون سنة.
- الفحم الصلب أو الأنثراسايت يعتبر هذا النوع الأعلى درجة، ويحتوي الفحم الصلب أو الأنثراسايت على نسبة أكبر من الكربون تصل إلى 97%، وهو ذو جودة عالية.
- الجرافيت يتألف من ذرات الكربون فقط، وهو المرحلة الأخيرة في عملية الكربنة.
- يمكن استخدام أيونات الليثيوم في البطاريات، ويستخدم أيضا في صناعة الرصاص ويعتبر شائعا بشكل كبير.
قد يهمك: الفحم الحجري كمصدر للطاقة
أضرار الفحم
السلطان
- إن شواء اللحم يعتبر سببا لإصابة الإنسان بالسرطان، حيث تتراكم الدهون في اللحم ويمكن أن تؤدي إلى تشكل الأورام السرطانية.
أمراض القلب
- قد يتسبب في العديد من المشكلات الصحية، بما في ذلك الأوعية الدموية والقلب.
- عندما يتعرض المصاب مباشرة لأدخنة الفحم، يجب عليه ارتداء الكمامة الطبية.
الحساسية الصدرية
- قد يؤدي استخدام الفحم إلى زيادة أعراض المرضى المصابين بالحساسية الصدرية.
- من بين الأعراض التي قد تظهر للمريض: ضيق التنفس وتهيج الجهاز التنفسي والاختناق، ويجب على المريض أخذ الدواء لعلاج تلك الأعراض.
تلوث الهواء
- يعد الفحم مصدرا لتلوث الهواء، ويتكون من النشاء والحجر الجيري ونترات الصوديوم ومادة البوراكس، التي تسبب مشكلات عند استنشاقها من قبل الإنسان.
شاهد أيضًا: استخدامات الفحم النباتي للبشرة
فوائد وأهمية الفحم
تبييض الأسنان
- يمكن للفحم أن يؤثر في درجة الحموضة في الفم ويمنع زيادة البكتيريا المسببة لالتهاب اللثة.
تخفيف الانتفاخ
- يتم استخدام الفحم في علاج الانتفاخ والغازات.
علاج التهاب الجلد
- يساعد الفحم في تخفيف تهيج الجلد الناتج عن الالتهاب والاحمرار الشديد.
يبطئ الشيخوخة
- يساعد الفحم في تباطؤ ظهور علامات الشيخوخة ويحول دون تقدمها.
تقليل مستويات الكوليسترول
- يساعد الفحم في تقليل نسبة الكوليسترول الضار LDL وزيادة كمية الكوليسترول الجيد HDL.
تعزيز وظائف الكلى
- يساعد الفحم في تجنب الأضرار المستقبلية، ويمكن أن يساعد في التخلص من النفايات عن طريق الكلى، مما ينتج موادا قابلة للذوبان في الماء.
تنقية الماء
- يساعد الفحم في تنقية الماء، حيث يساعد في امتصاص المواد الكيميائية الضارة والسامة.
- مزيل للعرق يستخدم الفحم المختلط كمزيل عرقي طبيعي، لأنه يساعد على منع البكتيريا من النمو.
علاج الإسهال
- يساعد استهلاك الفحم بانتظام في علاج الإسهال.
كيفية صنع الفحم
- عند إشعال النار، يجب تحديد منطقة للخروج وإشعال النار فيها.
- ثم قم بجلب أسطوانة محددة، وهذا يعني جلب إناء ووضع الخشب فيه، اختر كمية الفحم التي ترغب في إنتاجها.
- ثم اختر نوع الخشب الذي ترغب في تحويله إلى فحم، مثل خشب البلوط أو خشب الجوز أو خشب الكرز.
- بعد ذلك، قم بملء الأسطوانة بالخشب بأكمله وأغلقها بإحكام بالغطاء.
- ثم قم بالتحضير لإشعال النار بشراء حطب إضافي وستستغرق العملية من ثلاث إلى خمس ساعات.
- اشعل النار واتركها مشتعلة لمدة ثلاث ساعات أو أكثر على الأقل.
- ثم افتح الغطاء واخرج الفحم، ستجد كمية من الفحم النقي.
اخترنا لك: كيفية إشعال الفحم بسرعة
كيفية صنع الفحم النباتي
- طريقة تجفيف الخشب (بالطريقة التقليدية) تتم عن طريق وضع الخشب في تشكيلات من أكوام ثم تغطيته بالتراب، ثم يتم تسخينه لمدة عشرة أيام عن طريق حرق كمية قليلة من الخشب.
- أما الأسلوب الحديث، فيتم تسخين الخشب داخل الفرن، حيث يمر بعدة مراحل ليتحول إلى فحم.
- حيث يكون تحت درجة حرارة تتراوح بين 110 و 20، حتى يتحول إلى صلب.
- يتم وضعها في درجة حرارة تتراوح ما بين 210 و 270 درجة، للتخلص نهائيا من الماء، ثم يتم تحليلها.
- تنبعث منها غازات مثل حمض الميثانول وحمض الخليك وأول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون.
- ثم يتم وضعه بدرجة حرارة تتراوح ما بين (290 – 270)، ليبدأ في التحلل.
- ثم يحدث ارتفاع في درجة الحرارة إلى (400 – 290)، مما يؤدي إلى انهيار الخشب وانبعاث الغازات، حتى تتحول إلى غازات قابلة للاحتراق.
- ثم يتم وضعها في درجة حرارة تتراوح بين (500 – 400)، وبذلك يتحول الخشب تماما إلى فحم.
- يمكن وضعها تحت درجة حرارة إلى (500).
أنواع الفحم النباتي
- فحم العظام أو الفحم الحيواني
- فحم الخشب
مواصفات الفحم الجيد
- نوع الخشب المستخدم في صنع الفحم يلعب دورا هاما في جودته، فالأشجار الحمضية مثل الجوافة والبرتقال والزيتون والمانجو يمكن استخدامها لإنتاج الفحم.
- الكربون هو المكون الرئيسي للفحم، ونسبة الكربون ذات أهمية كبيرة للفحم.
- كلما زادت درجة الحرارة عن 400 درجة مئوية، تنخفض جودة الفحم وتقل درجة حرارة الاحتراق.
- كلما زادت نسبة الرطوبة في الفحم، قلت جودته.
- كمية الرماد المتولدة ولونها تشكل المكون الرئيسي للخشب، وتحتوي السليلوز على كميات من الملح والمواد الأخرى.
- ينتج حجم الفحم نتيجة تداوله وانتقاله من مكان إلى آخر.
كيفية صنع الفحم الخشبي
- لصنع الفحم الخشبي، يجب التخلص من الأكسجين والهيدروجين الموجودين في السليلوز الموجود في الخشب.
- وتحدث ذلك عن طريق التفاعل الكيميائي، حيث تصبح نسبة الأكسجين قليلة جدا.
- تزداد نسبة الكربون التي تؤدي إلى الاحتراق، ويتم جمع عدد كبير من أخشاب الأشجار وتغطيتها بالتراب، ثم تسخينها بدرجة حرارة عالية.
- وتترك لمدة عشرة أيام، حيث يتم تسخينها بحرق عدد قليل من الأخشاب للسماح بدخول كمية قليلة من الهواء.
لا يفوتك قراءة: ما الذي ينتج عن اتحاد الصوديوم والكلور والفحم
استخدامات الفحم الخشبي
- يستخدم في صناعة عيدان الرسم.
- تستخدم في صناعة أقنعة الغاز لإزالة البخار السام وتصنيع المرشحات.
- تستخدم للتخلص من الرائحة الكريهة التي تنبعث من الأجهزة الكهربائية.
- يستخدم أيضا لتنقية السوائل من الملوثات الضارة.
- كما أنه يستخدم للحصول على الطاقة.
- يدخل في الاستعمالات المنزلية، مثل الطهي.
- أيضا يستخدم في صناعة أنظمة التهوية الموجودة في المركبات الفضائية.
طريقة صنع الفحم الحجري
- يتم استخراج الفحم الحجري من تحت الأرض عن طريق عمل مناجم على السطح أو تحت الأرض، حتى يتم استخراج الفحم الحجري.
- ثم يتحدل المركبات العضوية جزئيا بفعل البكتيريا اللاهوائية ويزداد الكربون الذي فقدها بما فيه الهيدروجين والأكسجين.
شاهد أيضا: فوائد اقراص الفحم واضرارها
كما ذكرنا سابقا في المقالة عن تركيب الفحم وأنواعه، ومكوناته، واستخداماته، وأنواعه المختلفة، وأضراره وفوائده وأهميته، وكيفية صنع الفحم والفحم النباتي، وأنواع الفحم النباتي، وخصائص الفحم الجيد، وكيفية صنع الفحم الخشبي وغيرها.
