مُكونات الفحم وأنواعه

يعد الفحم مصدر من مصادر الوقود إنتاجًا للغازات التي تعد سبب للاحتباس الحراري، فتعد الدول المتقدمة السبب الأكبر، حيث تعد مصر من الدول الأكثر عرضة لتغيرات، وفي هذا المقال سنتحدث عن مُكونات الفحم وأنواعه.

مفهوم الفحم

• يعرف الفحم بأنه وقود غير متجدد للطاقة ويستخدم لإنتاج الكهرباء.
  • من مخاطر الفحم الحجري في طرق البحث عنه تحت الأرض، واحتراقه يسبب تهديدًا للبيئة والباحثين عنه.
• يعد الفحم الحجري أكثر شيوعًا لإنتاج الكهرباء حول العالم.
• ويعرف الفحم النباتي بأنه عبارة عن مخلفات كربونية تنتج عن نزع الماء من الموارد البيئية.

شاهد أيضًا: ما هي أدوات الرسم بالفحم والتظليل بالتفاصيل

مكونات الفحم الحجري

• يعد الفحم من أهم أنواع الوقود الأحفوري، وهي عبارة عن مادة صلبة غنية بالكربونات.
• يتكون الفحم الحجري من فحم الانثراسيت عند تعرضه للحرارة وضغط الشديد.
• تحدث عملية التفحيم تحت درجة حرارة شديدة وضغط شديد.
• يعد الفحم من أنواع المختلفة التي تسبب اختلاف أنواع المواد النباتية التي تتكون منها.
• تعد درجة تسخينه تحت سطح الأرض دورًا مهمًا في اختلاف نوع الفحم، وتغير جودة الفحم.
• ترتكز كربون الفحم داخل القشرة الأرضية التي لا تتجاوز 1% من حيث الوزن.

استخدامات الفحم

• توليد الكهرباء يستخدم مباشر لتوليد الطاقة، حيث يتحول الفحم إلى ماء ثم إلى بخار.
• يستخدم كميات كبيرة من الفحم واستخدامها لأغراض المشروعات الضخمة.
• تنقية بعض المعادن التي تحتاج إلى كربون نقي، يسبب احتراق فترة طويلة.
• إنتاج الصلب يستخدم لصناعة المواد الصلبة بشكل غير مباشر ومن خلال ذلك تتشكل إلى فحم الكوك، ويعد فحم الكوك مادة يستخدمها المصانع لصنع الحديد الخام.
• الصناعات يستخرج الفحم في الكثير من الصناعات، مثل الورق والصناعات الكيماوية الإسمنت والدوائية والألمنيوم وغيرها من الصناعات.
• صناعات تسييل الغاز يتحول الفحم إلى غاز اصطناعي ويحتوي تسييل الغاز إلى خليط من أول أكسيد الكربون والهيدروجين، حيث يتحول الفحم إلى سائل يسمى هذا الغاز (الوقود الاصطناعي).
• المنتجات المتخصصة حيث يعد الفحم من العناصر الأساسية في الإنتاج المنتجات المتخصصة مثل معدن السيليكون والكربون المنشط والياف الكربون.
• استخدام محلية يستخدم الفحم غالبًا في المنازل مثل الطهي ويستخدم للدول النامية

أنواع الفحم

• الجفت لا يكون الجفت من أنواع الفحم، ولكن يمكن أن يكون فحمًا، ويعد الجفت تراكم النباتات المتحللة مراحل قصيرة من الكربون.
• الفحم البني أو اللجنيت حيث يعد هذا الفحم اللجنيت أقل مرتبة، حيث يتكون من كميات قليلة من الطاقة، حيث يكون محتواه حوالي 35 – 25%.
• الفحم تحت البيتومين أو الفحم شبة قروي حيث يستخدم هذا الفحم لتوليد الكهرباء بصوره أساسية.
  • ويحتوي هذا الفحم حوالي 45 – 35%، يبلغ عمره هذا الفحم حوالي 100 مليون عام.
• الفحم البيتوميني أو الفحم الحجري يتكون هذا الفحم تحت الأكثر من الضغط والحرارة، ويحتوي تكوينه إلى فترة تتكون من 300 – 100 مليون عام.
• الفحم الصلب أو الانثراسايت حيث يعد هذا النوع أعلى مرتبة، ويعد الفحم الصلب أو الانثراسايت أكبر نسبة من الكربون ويصل إلى 97%، فهو يكون عالي الجودة.
• الجرافيت يتكون الجرافيت من ذرات كربون فقط، حيث تعد المرحلة الأخيرة من عملية الكربنة.
  • حيث يمكن استخدامه في البطاريات أيونات الليثيوم، ويستخدم أيضًا في صناعة الرصاص وتعد أكثر شيوعًا.

قد يهمك: الفحم الحجري كمصدر للطاقة

أضرار الفحم

السلطان

• حيث يعد شواء اللحم مسبب لإصابة الإنسان بالسلطان، حيث تتكون الدهون على اللحم، فقد تسبب إلى أورام السرطانية.

أمراض القلب

• قد تسبب العديد من المشكلات الصحية ومنها الأوعية الدموية والقلب.
  • حيث تتعرض مباشرتًا للأدخنة المتصاعدة على الفحم، فيجب على المصاب ارتداء الكمامة الطبية.

الحساسية الصدرية

• قد يسبب الفحم إلى زيادة أعراض المريض المصاب بالحساسية الصدرية.
  • ومنها ضيق التنفس وتهيج الهوائية والاختناق، يجب على المريض تناول جرعات الدواء لمعالجة الأعراض.

تلوث الهواء

• يعد الفحم لتلوث الهواء، ويتكون الفحم من النشا والحجر الجيري ونترات الصوديوم ومادة البوراكس، التي تسبب مشكلات عند استنشاقه الإنسان.

شاهد أيضًا: استخدامات الفحم النباتي للبشرة

فوائد وأهمية الفحم

تبييض الأسنان

• يستطيع الفحم على تغير درجة الحموضة في الفم، ويمنع الفحم على زيادة البكتريا المسببة لالتهاب اللثة.

تخفيف الانتفاخ

• يستخدم الفحم في معالجة الانتفاخ وعلاج الغازات.

علاج التهاب الجلد

• يساعد الفحم على تخفيف التهيج الجلد الناتج عن الالتهاب والاحمرار المفرط.

يبطئ الشيخوخة

• يساعد الفحم على تبطئ علامات الكبر ويمنع نشط الشيخوخة.

تقليل مستويات الكوليسترول

• يساعد الفحم على تقليل نسبة الكوليسترول السيئ LDL، وزيادة كمية HDL.

تعزيز وظائف الكلى

• يساعد الفحم على تجنب الأضرار اللاحقة، ويمكن أن يساعد في إزالة النفايات عن طريق الكلى، مما تنتج مواد قابلة للذوبان في الماء.

تنقية الماء

• يساعد الفحم في تقنيه الماء، فإنه يساعد على امتصاص المواد الكيماوية السامة والضارة.
• مزيل للعرق يستخدم الفحم المختلط كمزيل عرق طبيعي، لأنه يساعد على منع البكتيريا من النمو.

علاج الإسهال

• يساعد الفحم استهلاكه بطريقة منتظمة لعلاج الإسهال.

 كيفية صنع الفحم

• إشعال موقد النار يجب تحديد منطقة في خروج لإشعال النار.
• ثم أحضر أسطوانة معينة وهو عبارة عن إحضار إناء ونضع فيه الخشب، قم باختيار كمية الفحم التي تريد إنتاجها.
• ثم اختر نوع الخشب الذي تريد تحويلة إلى فحم، مثل خشب شجر البلوط أو خشب الجوزيَة أو خشب شجر الكرز.
• بعد ذلك املأ الأسطوانة بالخشب كلها بالخشب ثم أغلقها بالغطاء جيدًا.
• ثم استعداد لإشعال موقد النار قم بشراء خشب إضافي لإشعال النار وسوف يستغرق الأمر من ثلاث إلى خمس ساعات.
• أشعل موقد النار فقم بتركه مشتعلًا على الأقل ثلاث ساعات أو أكثر.
• ثم قم بإخراج قطع الفحم عند فتح الغطاء، ستجد كمية من قطع الفحم الخالص.

اخترنا لك: كيفية إشعال الفحم بسرعة

كيفية صنع الفحم النباتي

• طريقة تفحيم الخشب (بالطريقة التقليدية) يتم وضع الخشب على اشكال أكوام وثم مغطى بالتراب، ثم يسخن لمدة عشرة أيام، من خلال حرق قليل من الخشب.
• أما طريقة الحديثة تقوم بتسخين الخشب داخل الفرن، حيث يوجد العديد من المراحل تحويله إلى فحم.
  • حيث يكون تحت درجة حرارة من (110 – 20)، حتى يتحول إلى مادة صلبة.
• يتم وضع في درجة حرارة (270 – 210)، للتخلص نهائيًا من الماء، ثم يتم تحليلها.
  • ويخرج منها غازات مثل حامض الميثانول، وحامض الخليك، وأول أكسيد الكربون، وثاني أكسيد الكربون.
• ثم يوضع بدرجة حرارة تتراوح ما بين (290 – 270)، ليبدأ في التحلل.
• بعد ذلك تقوم بارتفاع درجة الحرارة إلى (400 – 290)، يتم انهيار الخشب، والغازات المنبعثة، حتى تصبح غازات قابلة للحق.
• ثم يقوم بوضعها بدرجة حرارة تتراوح ما بين (500 – 400)، وبذلك يكون الخشب تحول تمامًا 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 يعد نوع الخشب أهمية كبيرة لجودته، حيث ينتج الفحم من الخشب أشجار الحمضيات مثل شجر الجوافة والبرتقال والزيتون والمانجو.
• نسبة الكربون هو المكون الرئيسي للفحم، تعد نسبة الكربون أهمية كبيرة للفحم.
  • وكلما زادت درجة الحرارة عن 400 درجة مئوية تقلل جودة الفحم وتنخفض درجة الجرارة الكربون.
• نسبة الرطوبة في الفحم كلما زادت نسبة الرطوبة قلت جودة الفحم.
• كمية الرماد الناتج ولونه هو المكون الرئيسي للخشب، وكمية الأملاح والمكونات التي تتخلل السليلوز.
• حجم الفحم ينتج عن تداوله وانتقاله من مكان إلى آخر.

كيفية صنع الفحم الخشبي

• لكي تصنع الفحم الخشبي يجب إن تتخلص من الأكسجين والهيدروجين الموجود في السليلوز الموجود في الخشب.
  • ويحدث ذلك عن طريق التفاعل الكيميائي، فسوف تصبح نسبة الأكسجين قليلة جدًا.
• تزداد نسبة الكربون التي تؤدي إلى الاشتعال، وجمع عدد كبير من أخشاب الأشجار، وتغطيتها بالتراب، وتسخينها بدرجة حرارة عالية.
  • وتركها لمدة عشر أيام، حيث يكون التسخين بحرق عدد قليل من الأخشاب تسمح بدخول كمية قليلة من الهواء.

لا يفوتك قراءة: ما الذي ينتج عن اتحاد الصوديوم والكلور والفحم

استخدامات الفحم الخشبي

• يستخدم في صناعة عيدان الرسم.
• كما يدخل في صناعة أقنعة الغاز لإزالة البخار السام، وصناعة المرشحات.
• تستخدم للتخلص من الرائحة الكريهة التي تخرج من الأجهزة الكهربائية.
• أيضا يستخدم في تنقية السوائل من الموارد السامة.
• كما أنه يستخدم للحصول على الطاقة.
• يدخل في الاستعمالات المنزلية، مثل الطهي.
• أيضا يستخدم في صناعة المنظومات التهوية الموجود في المركبات الفضائية.

طريقة صنع الفحم الحجري

• يتم استخراج الفحم الحجري من تحت الأرض عن طريق عمل مناجم سطحيًا، أو عموديًا حتى يتم استخراج الفحم الحجري.
• ثم تتحلل المركبات العضوية جزئيًا بتفاعل البكتيريا اللاهوائية وتزداد عناصر الكربون الذي فقد ومنها الهيدروجين والأكسجين.

شاهد أيضا: فوائد اقراص الفحم واضرارها