الفحم
الفحم هو عبارة عن صخور رسوبية سوداء أو بنية اللون قابلة للاحتراق، تحتوي على كمية كبيرة من عنصر الكربون، والهيدروكربونات وهو يصنف بأنّه مصدر طاقة غير قابل للتجديد لأنّه يحتاج إلى ملايين السنين ليتشكل داخل الأرض، إذ يحتوي على الطاقة المخزنة من النباتات التي عاشت مئات الملايين من السنين في غابات المستنقعات، وكانت مغطاة بطبقات من التراب والصخور، إذ تحول الضغط والحرارة الناتجة عن هذه النباتات إلى مادة الفحم.
صناعة الفحم الخشبي
فيما يلي خطوات عمل الفحم الخشبي في المنزل:
- تحديد مكان لتنفيذ خطوات عمل الفحم، وإشعال النار بدون حدوث أي أضرار، بحيث يكون المكان واسعاً بما فيه الكفاية، ويفضل أن يكون في الهواء الطلق، مع مراعاة قواعد السلامة العامة.
- تجهيز حاوية معدنية (برميل) يتسع لكمية الخشب الذي سيحول إلى فحم، مع ضرورة وجود غطاء مقاوم للهب.
- اختيار نوع الخشب المناسب لتصنيع الفحم، إذ يجب اختيار نوع معين من الأخشاب للحصول على فحم ذو جودة عالية، ومن أبرز أنواع الأخشاب المناسبة لهذا الغرض هو: خشب البلوط، أو خشب الكرز، أو خشب الجوز، بحيث يكون سماكة قطع الخشب حوالي 8 سنتميترات أو أكثر.
- ملئ الحاوية المعدنية بالخشب بالكامل بحيث لا يوجد أي فراغات أو مساحات كبيرة بين قطعة الخشب والأخرى.
- تغطية الحاوية المعدنية بالغطاء المقاوم للهب، بحيث تثبت بما يكفي للبقاء في مكانها دون أن تكون محكمة الإغلاق.
- عمل حفرة صغيرة في الأرض تتسع لقاعدة الحاوية المعدنية، ثمّ تثبيت الأخيرة فيها.
- وضع كمية كافية من الحطب حول الحاوية المعدنية، وعلى جوانبها بحيث تغطيها تماماً، مع الأخذ بعين الاعتبار أن تكفي كمية الخشب الموضوعة تحت البرميل وحوله للإشتعال لمدّة تترواح من 3-5 ساعات على الأقل.
- إشعال النار في الحطب المحيط بالبرميل لمدة لا تقل عن 3 ساعات، بحيث يترك الخشب حتّى يحترق تماماً، وتبرد قبل محاولة الاقتراب من الأسطوانة.
- إزالة الفحم المتكون بعد فتح الغطاء بحذر، ثمّ تخزينه في كيس مناسب لاستخدامه فيما بعد.
أنواع الفحم
من أهم أنواع الفحم المعروفة في العالم الأنواع التالية:
فحم الأنثراسايت
(بالإنجليزية: Anthracite) يعتبر هذا النوع من الفحم الأندر، والأقدم، والأصعب والأقل شيوعاً في العالم، إذ إنّه يمتلك نسب عالية من الطاقة، ونسب عالية من مادة الكربون تزيد عن (85%)، والقليل من الرطوبة أو المواد المتطايرة، إذ لم يتم العثور على فحم الأنثراسايت وفحم شبه أنثراسايت بكميات كبيرة قابلة للتعامل بها اقتصادياً في منطقة ألاسكا في الولايات المتحدة، وهو يستخدم للتدفئة المنازل، وبعض العمليات الصناعية الحيوية في المدن الكبرى.
فحم البتيومينيوم
(بالإنجليزية: Bituminous) يأتي هذا النوع من الفحم في المرتبة الثانية، فهو أكثر شيوعاً من فحم الأنثراسايت، وأكثر ليونة منه، ويحتوي على نسبة أقل من الكربون بمعدل يترواح من (45-85%) من تكوينه، لذلك فهو أكثر إحتواءً على الرطوبة أو المواد المتطايرة، وهو يستخدم بكثرة الفحم لتوليد الكهرباء ، وإنتاج الفولاذ وبعض أنواع من المعادن.
الفحم السابتيوميني
(بالإنجليزية: Subbituminous) يأتي الفحم السابتيوميني في المرتبة الثالثة من أنواع الفحم في العالم، وهو أكثر إحتواءً على الرطوبة، والمواد المتطايرة من الفحم البتيومينيوم إذ يمتلك من 35-45% من محتواه من الكربون، وهو يستخدم في المقام الأول في توليد الكهرباء في الولايات المتحدة الأمريكية.
فحم اللجنيت
(بالإنجليزية: Lignite) يعتبر هذا النوع من الفحم من أصغر وأنعم، وأفتح لوناً من الفحم المنتشر في العالم، وهو ما يدعى غالباً "بالفحم البني"، إذ يحتوي الأخير على نسبة كربون تقدر ب 25-35%، وأقل من هذا المعدل من الطاقة، ويوجد فحم اللجنيت بكميات كبيرة في بعض حقول الفحم في منطقة ألاسكا، ولكنه للآن لم ليستهدف للاستخدام لغايات التعدين، لكنه يستخدم بكثرة لتوليد الطاقة الكهربائية في الولايات المتحدة الأمريكية.
استخدامات الفحم
يستخدم الفحم في العديد من المجالات الهامة في جميع أنحاء العالم كتوليد الطاقة الكهرباء وإنتاج المعادن والصلب، وتصنيع الأسمنت ناهيك عن استخدامه كوقود سائل، وصلب، كما أنّ هناك أنواع أخرى مختلفة منه لها استخدامات عديدة، ومن أبرز استخدمات أنواع الفحم هي:
الاستخدامات الأساسية للفحم
- الفحم البخاري: يعرف أيضاً باسم الفحم الحراري، ويستخدم بشكل أساسي في توليد الطاقة.
- فحم الكوك: يعرف باسم الفحم المعدني يدخل بشكل رئيسي في إنتاج الصلب.
- الفحم الأساسي: يدخل بشكل أساسي في صناعة الألمونيوم ، والصناعات الكيماوية والأدوية، وصناعة الورق.
الاستخدامات الثانوية
يمكن إنتاج العديد من المنتجات الكيميائية من المنتجات الثانوية للفحم على النحو الآتي:
- الفحم المكرر أو القطران يستخدم في تصنيع المواد الكيميائية، كزيت كريوزر، والفينول، والنفتالين، والبنزين.
- غاز الأمونيا المرتجع من أفران فحم الكوك، يستخدم لتصنيع أملاح الأمونيا، والأسمدة الزراعية ، وحمض النيتريك.
- كما يوجد الآلاف من المستحضرات المختلفة التي يدخل في تصنيعها الفحم أو منتجاته كمكون رئيسي أو ثانوي ومنها: الأصباغ، والصابون، والأسبرين، والبلاستيك ، والمذيبات، والألياف كالنايلون، والرايون.
إنتاج المنتجات المتخصصة
- يدخل الفحم كعنصر أساسي في تحضير الكربون المنشط.
- يستخدم في أجهزة غسيل الكلى، وأجهزة الفلاتر المستخدمة لتنقية المياه والهواء.
- تستخدم ألياف الكربون وهي مادة خفيفة الوزن في البناء، وصناعة الدراجات الجبلية، ومضارب التنس.
- تستخدم معادن السليكون لإنتاج معدن السيليكون والسيليانات، وهي تستخدم في إنتاج مستحضرات التجميل، والشامبو، ومعاجين الأسنان، وزيوت التشحيم، وغيرها.
