يُعرف الفحم الحيواني، المعروف أيضًا بالعظم الأسود، باسم يستخدم للدلالة على نوع من الفحم يتم الحصول عليه من بقايا الحيوانات. يتم ذلك من خلال عملية التقطير التدميري للمادة الحيوانية عند درجات حرارة عالية. يُستخدم الفحم الحيواني بشكل رئيسي في عمليات امتصاص المواد العضوية الملونة. يتميز عظم الأسود بتركيبه الكيميائي الذي يشمل حوالي 80 في المائة من فوسفات الكالسيوم، وقليل من كربونات الكالسيوم، ونسبة صغيرة من النيتروجين، بالإضافة إلى حوالي 10 في المائة فقط من الكربون.
تعد المعلومات المقدمة حول الفحم جوانبًا مثيرة وشاملة لتفاصيل هامة حول هذه المادة الصلبة ذات الأهمية الكبيرة. الفحم، الذي يعد منتجًا طبيعيًا نشأ على مر العصور بفضل تحجر بقايا النباتات، يشكل مصدرًا حيويًا للطاقة ويتميز بخصائصه المتنوعة.
تتيح استخدامات الفحم تلبية احتياجات متنوعة في مختلف المجالات، بدءًا من إنتاج الطاقة والحرارة في الصناعة والزراعة وحتى استخدامه في صناعة المواد الكيميائية والألياف والسيليكون. يعود تاريخ استخدام الفحم إلى آلاف السنين، حيث كان يستخدم في الإضاءة والتدفئة والطبخ، ولكن تطور استخدامه بشكل كبير مع ظهور الثورة الصناعية.
تشير الدراسات العلمية إلى أن الفحم نشأ منذ حوالي 300 مليون سنة، عندما كانت الأرض تغطيها غابات مستنقعية ضخمة. عمليات تحلل النباتات وتحولها إلى فحم تطورت عبر الملايين من السنين نتيجة للضغط والحرارة.
في العصور الوسطى، استخدم الفحم للتدفئة والطبخ وحتى في عمليات الحدادة. تزايد الطلب عليه في القرون السادس عشر والسابع عشر بسبب نقص الخشب وتزايد التجارة. مع بداية الثورة الصناعية في القرن الثامن عشر، أصبح للفحم دورًا حيويًا في تشغيل المحركات البخارية والمصانع.
في القرن التاسع عشر، انتشر استخدام الفحم بشكل كبير على مستوى العالم وأصبح مصدرًا رئيسيًا للطاقة. مع تطور القرن العشرين، ظهرت مصادر بديلة للطاقة، لكن الفحم استمر في استخدامه في توليد الكهرباء والصناعة. في القرن الحادي والعشرين، يواجه الفحم تحديات بسبب القلق البيئي والتغير المناخي، ولكن لا يزال له دور بارز في تلبية احتياجات الطاقة العالمية.
تتسم الخصائص الفيزيائية للفحم بتنوعها، حيث يتفاوت لونه بين الأسود والبني والأحمر، ويتغير مظهره وملمسه بحسب نوعه. تشمل هذه الخصائص أيضًا الكثافة، التي تعبر عن كتلته بالنسبة لحجمه، والتي تزيد كلما زادت نسبة الكربون فيه.
ما هي مكونات الفحم الحيواني ؟
عند إجراء تحليل لعينة جيدة من العظام السوداء المجففة، يظهر أن الكربون يشكل نسبة 10.51 في المائة، بينما تشكل فوسفاتات الكالسيوم والمغنيسيوم وفلوريد الكالسيوم نسبة 80.21 في المائة. وتكمل التركيبات الكيميائية الأخرى هذا التكوين بنسب مختلفة، مما يسهم في توفير فهم شامل حول خصائص الفحم الحيواني.
كيف يتم تصنيع الفحم الحيواني ؟
عملية تصنيع الفحم الحيواني تشمل تبخير الدم باستخدام كربونات البوتاسيوم، والحرق، وغسل البقايا المتفحمة بالماء وحمض الهيدروكلوريك، ومن ثم حرقها مرة أخرى. يلعب كربونات البوتاسيوم دورًا أساسيًا في هذه العملية، حيث تساهم في ترسيب المادة الكربونية وتجعلها مسامية. يمكن أيضًا الحصول على شكل اصطناعي من الفحم الحيواني عن طريق خلط السكر مع رماد العظام وإشعال الخليط، مما يعزز مساميته وقوته في الامتزاز.
السمة البارزة للفحم الحيواني هي قدرته على إزالة المواد من المحلول، ويُعتبر استخدامه أمرًا فعّالًا في تنقية المياه وفي المختبرات لتحسين جودة المركبات العضوية عن طريق إزالة المواد الغير مرغوب فيها. كمثال، يعتمد استخدام الفحم الحيواني في تغيير لون المحلول البني من السكر الخام عند الغليان، مما يبرز دوره في عمليات تنقية المياه. يستخدم أيضًا في تقنيات تنقية البارافين والجليسرين وغيرها من المواد.
معلومات أكثر عن الفحم الحيواني
لا يوجد شك في أن الفحم الحيواني يُعتبر مصدرًا قيمًا للمعلومات، ولنلقِ نظرة أعمق على هذا الموضوع المثير والذي يمتد إلى عدة جوانب.
قد يكون الاكتشاف الأول للفحم الحيواني قد تم في سياق تطوير العلوم والكيمياء، حيث كان الباحثون يسعون لفهم التركيب الكيميائي للمواد الطبيعية واستخداماتها المحتملة. تاريخ اكتشاف واستخدام الفحم الحيواني يمتد إلى العديد من العصور، وقد شهد تطورًا مستمرًا على مر الزمن.
من الجوانب العلمية، يمكن أن ننظر إلى الفحم الحيواني كوسيلة للتحقيق والتحليل الكيميائي. يُجرى اختبار الفحم الحيواني على نطاق واسع لفهم تركيبه الكيميائي بشكل دقيق، مما يمكن العلماء من استخدامه في مجالات مثل الكيمياء التحليلية والكيمياء العضوية.
من الناحية الصناعية، يُشكل الفحم الحيواني أساسًا لتصنيع منتجات مختلفة. يُستخدم في صناعة الفلاتر وأنظمة تنقية المياه، حيث يظهر أداؤه الممتاز في إزالة الشوائب والمواد العضوية غير المرغوب فيها.
من جهة أخرى، توجد أهمية طبية لاستخدام الفحم الحيواني. يُعتبر مادة فعّالة في علاجات تسمم الجسم، حيث يمتص السموم والمواد الضارة، مما يجعله اختيارًا شائعًا في حالات الطوارئ الطبية.
وفي مجال التكنولوجيا، يُطوّر باستمرار استخدام الفحم الحيواني لتحسين وتطوير أساليب تحضيره وتصنيعه، مما يؤدي إلى تحسين الكفاءة والفعالية.
يجسد الفحم الحيواني بمكوناته الكيميائية المعقدة وخصائصه المتنوعة نموذجًا فريدًا للتفاعل بين العلوم، والصناعة، والطب، والتكنولوجيا، ويظل موضوعًا رائعًا للاستكشاف والتعمق في فهم عالمه الفريد والمعقد.
تعتبر أنواع الفحم من المجالات المثيرة للاهتمام، حيث يتنوع هذا المصدر الطاقي الحيوي في تكوينه وخصائصه واستخداماته بشكل لافت. يشتهر الفحم الحجري كأحد الأصناف الرئيسية، حيث يتكون من بقايا نباتات ومواد معدنية، ويمتاز بقابليته للاحتراق وإنتاج طاقة حرارية. يوجد هذا النوع من الفحم على نطاق واسع في القشرة الأرضية، ويظهر عادة في طبقات مع صخور رسوبية أخرى. يحتوي الفحم الحجري على نسبة تتراوح بين 50% و90% من الكربون، ويشكل نتيجة لعملية التفحم التي تمتد عبر ملايين السنين.
تشير العمليات الجيولوجية وظروف التكوين إلى تنوع أكبر في أنواع الفحم. الفحم النباتي، على سبيل المثال، يستخدم بشكل رئيسي في التدفئة والطهي، ويتكون من بقايا كربونية ورمادية تظهر بعد حرق النباتات في ظروف منخفضة الأكسجين أو بدونه. يُعتبر هذا النوع من الفحم ذا قيمة عالية، حيث يتميز بقابلية اشتعاله واستمرار الاحتراق لفترة طويلة.
أما الفحم المضغوط، فيعد استفادة ذكية من مخلفات الفحم الحجري، حيث يتم تحويل الغبار والقطع الصغيرة إلى قطع متجانسة تُستخدم في المدافئ والمراجل. يتميز هذا النوع بأنه يستفيد من المخلفات التي قد تشكل خطرًا على البيئة، ويحتوي على نسبة عالية من الكربون والطاقة.
فيما يخص الفحم النفطي، يتكون من مزيج بين الفحم الحجري وزيت نفطي سائل، ويستخدم في صناعة المطاط والأصباغ والأدوية والورق والأقمشة. يتميز هذا النوع بكونه يستغل زيت نفطي رخيص أو مستهلك، ويحتوي على نسبة عالية من الكربون والطاقة.
لكن يجدر بنا أن نلقي نظرة أيضًا على الفحم الحيواني، الذي يتكون من بقايا عظام وقرون وأظافر الحيوانات، ويستخدم في صناعة الأسمدة والأدوية والمستحضرات التجميلية والألعاب النارية. يتميز هذا النوع بأنه يستفيد من مخلفات الذبائح والجلود، ويحتوي على نسبة عالية من الفسفور والكالسيوم والنتروجين.
أنواع أخرى من الفحم تضيف تعقيدًا إلى هذا الموضوع المثير، مثل الفحم البتومي الذي يستخدم في توليد الكهرباء وصناعة المواد الكيميائية، والفحم التحول الذي يستخدم في صهر المعادن وإنتاج فحم الكوك، والألماس الذي يُعد أنقى وأصلب أنواع الفحم، يستخدم في الصناعات الدقيقة وفي تصنيع المجوهرات.
في الختام، يمثل فهم أنواع الفحم وخصائصها تحديًا مثيرًا للاهتمام، حيث يتنوع هذا المصدر الطاقي القديم في تكوينه واستخداماته، مساهمًا بفعالية في تلبية احتياجات العالم للطاقة.
