أنواع الفحم: نظرة شاملة على أنواعه واستخداماته
الفحم هو مادة عضوية تم تكوينها عبر ملايين السنين نتيجة تحلل النباتات تحت تأثير الضغط والحرارة في بيئة معينة. يعتبر الفحم من أقدم وأهم مصادر الطاقة التي استخدمها الإنسان منذ العصور القديمة، وما زال يعد من المصادر الرئيسية للطاقة في العديد من الصناعات. ولكن، هل تعلم أن هناك أنواع متعددة من الفحم، وكل نوع يمتلك خصائص واستخدامات مختلفة؟ في هذا المقال، سنتناول أبرز أنواع الفحم وخصائص كل منها وكيفية استخدامها.
1. الفحم النباتي
التعريف
الفحم النباتي هو نوع من الفحم يتم الحصول عليه من خشب الأشجار. يتم تحضيره عبر عملية تدعى “التكربن” التي تتم بتسخين الخشب في غياب الأوكسجين. يؤدي ذلك إلى تبخر المياه والمركبات الطيارة الأخرى الموجودة في الخشب، مما يترك خلفه الفحم النباتي.
الخصائص
- يحتوي على نسبة عالية من الكربون.
- يتميز بكثافة منخفضة مقارنة ببعض أنواع الفحم الأخرى.
- أقل قدرة على الاحتراق لفترات طويلة ولكنه سريع الاشتعال.
- يستخدم بشكل رئيسي في الطهي والشواء.
الاستخدامات
- يستخدم بشكل واسع في الطهي والشواء، حيث يفضل استخدام الفحم النباتي في المطاعم والمنازل بسبب رائحته الجيدة واحتراقه النظيف.
- يستخدم في بعض الأحيان في صناعة الأدوية والمنتجات التجميلية.
2. الفحم الحجري
التعريف
الفحم الحجري هو نوع من الفحم يتم استخراجه من المناجم ويتكون من بقايا نباتية تحولت إلى فحم عبر ملايين السنين نتيجة الضغط والحرارة العميقة تحت الأرض. هذا النوع من الفحم يحتوي على نسب عالية من الكربون، ما يجعله أكثر فاعلية في الإنتاج الحراري.
الخصائص
- يحتوي على نسبة مرتفعة من الكربون تصل إلى 60-90%، مما يجعله عالي القيمة الحرارية.
- يتميز بقدرته على الاحتراق لفترات طويلة وتوليد حرارة قوية.
- يحتوي على شوائب مثل الكبريت والرماد، مما قد يسبب تلوث البيئة في حال تم استخدامه بشكل غير مدروس.
الاستخدامات
- يستخدم الفحم الحجري بشكل أساسي في محطات توليد الكهرباء والمصانع.
- يدخل في العديد من الصناعات مثل صناعة الحديد والصلب، حيث يتم استخدامه كوقود لتسخين الأفران.
- يستخدم أيضًا في إنتاج الكوك، الذي يدخل في صناعة الفولاذ.
3. الفحم البترولي
التعريف
الفحم البترولي هو نوع من الفحم يتم إنتاجه من تكرير النفط الخام. يتم الحصول عليه عن طريق معالجة بقايا النفط الثقيلة، ويعد مزيجًا من الكربون والمواد الأخرى.
الخصائص
- يحتوي على نسبة عالية من الكربون والشوائب الأخرى التي قد تؤثر على جودته كوقود.
- له قدرة كبيرة على الاحتراق لفترات طويلة، مما يجعله مثاليًا للاستخدام في الصناعات التي تتطلب حرارة عالية ومستدامة.
الاستخدامات
- يُستخدم في صناعة الأسمنت والمصانع التي تتطلب درجات حرارة عالية.
- يعد من المصادر الموثوقة في صناعة الطاقة في بعض المناطق.
4. الفحم الأنثراسايت
التعريف
الفحم الأنثراسايت هو نوع من الفحم يُعتبر من أعلى أنواع الفحم من حيث محتوى الكربون. يتميز هذا النوع بصلابة عالية ولونه الأسود اللامع، وقد تم تكوينه من بقايا نباتية تحت ضغط وحرارة شديدة.
الخصائص
- يحتوي على نسبة كربون عالية تصل إلى 90-98%.
- يعتبر هذا النوع من الفحم أكثر صلابة وله قدرة كبيرة على إنتاج حرارة قوية.
- يتميز بانبعاث كميات أقل من الغازات السامة مقارنة بالفحم الحجري.
- يحترق ببطء ولفترة طويلة.
الاستخدامات
- يُستخدم في التدفئة في بعض الأماكن الباردة.
- يدخل في صناعة الحديد والصلب لإنتاج كميات كبيرة من الحرارة.
5. الفحم البني (الليغنيت)
التعريف
الفحم البني هو نوع من الفحم يتميز بلون بني مائل للرمادي وله قدرة حرارية أقل مقارنة بالفحم الحجري والفحم الأنثراسايت. يتشكل الفحم البني من بقايا نباتية تحللت جزئيًا ولم تتعرض لدرجة الحرارة والضغط العاليين كالأنواع الأخرى.
الخصائص
- يحتوي على نسبة منخفضة من الكربون (حوالي 25-35%).
- يحتوي على نسبة عالية من الرطوبة والشوائب.
- يطلق غازات ملوثة عند احتراقه، مما يجعله أقل كفاءة بيئيًا مقارنة بالفحم الأنثراسايت أو الحجري.
الاستخدامات
- يُستخدم في توليد الكهرباء في بعض محطات الطاقة.
- يستخدم أيضًا في صناعة الأسمدة في بعض الأحيان.
6. الفحم السائل
التعريف
الفحم السائل هو نوع من الفحم يتم الحصول عليه من تحويل الفحم الصلب إلى شكل سائل باستخدام عمليات كيميائية معقدة. يمكن تحويله إلى وقود سائل يمكن استخدامه في السيارات والمركبات الأخرى.
الخصائص
- يتمتع بقدرة على التحول إلى سائل يستخدم كوقود.
- يستخدم كوقود بديل في بعض المناطق التي لا تتوفر بها إمدادات النفط.
الاستخدامات
- يُستخدم في الصناعات التي تحتاج إلى وقود سائل يمكن استخدامه بسهولة في محركات السيارات أو المركبات.
- يمكن أن يُستخدم كوقود بديل في محطات توليد الكهرباء.
الخلاصة
تختلف أنواع الفحم بشكل كبير من حيث التركيب الكيميائي والخصائص، مما يجعلها ملائمة لاستخدامات متنوعة في الصناعات المختلفة. يمكن تصنيف الفحم إلى فحم نباتي، فحم حجري، فحم بترولي، فحم أنثراسايت، فحم بني وفحم سائل، كل نوع منها له مميزات واستخدامات معينة. في الوقت الذي يعد فيه الفحم أحد المصادر الرئيسية للطاقة، فإنه يواجه تحديات بيئية كبيرة تتطلب البحث المستمر عن طرق أكثر كفاءة وأقل تأثيرًا على البيئة في استخدامه.