طرق استخراج القطران واستخداماته

القطران هو مادة كثيفة وداكنة اللون يتم استخراجها من عدد من المصادر الطبيعية والمركبات الكيميائية. تتنوع طرق استخراجه وتختلف حسب نوعه واستخداماته، حيث يُستخرج القطران عادة من عمليات التقطير أو التفاعلات الحرارية للمواد العضوية. يعتبر القطران من المواد الأساسية في العديد من الصناعات مثل صناعة الأسفلت، صناعة الوقود، ومعالجة الأخشاب، كما يُستخدم في مجالات طبية وتجارية متنوعة. في هذا المقال، سنتناول عملية استخراج القطران بشكل مفصل، مصادره الطبيعية، طرق الحصول عليه، بالإضافة إلى أهم استخداماته وفوائده.

مصادر استخراج القطران

1. القطران من الفحم الحجري

يعد الفحم الحجري من أبرز المصادر التي يُستخرج منها القطران. يتم الحصول على القطران من الفحم عبر عملية تعرف باسم “التقطير الجاف” أو “التفحيم”. في هذه العملية، يتم تسخين الفحم في درجات حرارة عالية في غياب الأوكسجين، مما يؤدي إلى تحلل المواد العضوية الموجودة في الفحم وتحرير مجموعة من المركبات الطيارة التي تتكثف لاحقًا لتشكّل القطران. يتم استخراج القطران من هذا التفاعل الكيميائي عن طريق تكثيف الغازات الناتجة وتحويلها إلى سائل. يعرف القطران المستخرج من الفحم عادة بالقطران الفحمي، ويحتوي على مكونات كيميائية متنوعة منها المركبات العطرية مثل التولوين والزينين، بالإضافة إلى المركبات السامة التي قد تتسبب في أضرار صحية عند التعرض لها لفترات طويلة.

2. القطران من النفط

القطران يمكن أن يُستخرج أيضاً من النفط الخام، حيث يتم استخراجه من خلال عملية التقطير الجزئي التي تهدف إلى فصل المكونات المختلفة للنفط. في هذه العملية، يتم تسخين النفط حتى يتحول إلى بخار، ثم يتم تبريد هذا البخار في أنابيب معينة بحيث يتكثف ليشكل سائلًا. القطران المستخرج من النفط عادة ما يكون أكثر لزوجة وداكنًا من القطران المستخرج من الفحم. وهو يحتوي على مجموعة متنوعة من المركبات الكيميائية بما في ذلك الهيدروكربونات الثقيلة التي يمكن استخدامها في مجالات مختلفة مثل صناعة الأسفلت، ومعالجة المياه، وبعض الصناعات البتروكيماوية.

3. القطران من الخشب

يستخرج القطران من الخشب بشكل رئيسي من خلال عملية تسمى “التقطير الجاف”. يتم خلالها تسخين الأخشاب في أفران خاصة حتى تنبعث منها الغازات التي تحتوي على مكونات قابلة للتحول إلى سائل. القطران المستخرج من الخشب يحتوي على العديد من المركبات العضوية مثل التربين، والفينولات، والأحماض العضوية التي قد تُستخدم في معالجة الأخشاب أو في صناعة المواد الحافظة. يُستخدم القطران المستخرج من الأخشاب بشكل رئيسي في صناعة الأخشاب المعالجة ضد العوامل البيئية المختلفة مثل الماء والحرارة.

4. القطران من مواد نباتية

في بعض الحالات، يتم استخراج القطران من مواد نباتية مثل شجرة التنوب والصنوبر. تتم عملية الاستخراج من خلال تجميع المواد الراتنجية التي تنتجها هذه الأشجار ثم معالجتها لانتاج القطران. يُستخدم هذا النوع من القطران بشكل رئيسي في صناعة المراهم والمنتجات العطرية.

طريقة استخراج القطران

تُستخدم عدة طرق لاستخراج القطران من مصادره المختلفة، وكل طريقة تختلف حسب المصدر والخصائص المطلوبة من المادة المستخرجة. من أبرز هذه الطرق:

1. التقطير الجاف

تُعتبر عملية التقطير الجاف من أقدم طرق استخراج القطران. في هذه الطريقة، يتم تسخين المواد الخام (مثل الفحم أو الخشب) في أفران مغلقة أو مفاعلات خاصة بحيث يتم تحلل المواد العضوية في غياب الأوكسجين، ويُنتج عن هذا التحلل مزيج من الغازات والسوائل. تُجمع هذه الغازات وتُبرد لتتشكل في النهاية في صورة قطران. هذه الطريقة غالبًا ما تُستخدم في استخراج القطران من الفحم أو الخشب.

2. التقطير الجزئي

في هذه العملية، يُسخن النفط الخام أو المواد التي تحتوي على مواد هيدروكربونية أخرى مثل الفحم أو الزيت الخام حتى تتحول إلى بخار، ثم يتم تمرير هذا البخار عبر أنابيب تحتوي على درجات حرارة منخفضة تؤدي إلى تكثف المواد السائلة. يتم فصل القطران عن المكونات الأخرى مثل البنزين والديزل. هذه الطريقة شائعة في صناعة البترول.

3. المعالجة الحرارية

في هذه الطريقة، يتم تسخين المواد العضوية بشكل مستمر في درجات حرارة عالية حتى تتفكك إلى مركبات أصغر. يُستخدم هذا النوع من المعالجة في استخراج القطران من مواد مثل الخشب، حيث يتم تحويل المواد الراتنجية الموجودة فيه إلى سائل داكن.

أنواع القطران واستخداماته

تختلف أنواع القطران حسب مصدره وطرق تحضيره، ولكل نوع خصائصه واستخداماته التي قد تتنوع بناءً على الحاجة.

1. القطران الفحمي

القطران الفحمي هو النوع الأكثر شيوعًا ويُستخرج من الفحم الحجري. يُستخدم هذا النوع من القطران بشكل رئيسي في صناعة الأسفلت، حيث يتم مزجه مع المواد الأخرى لتشكيل الخلطات المستخدمة في تعبيد الطرق. كما يُستخدم في تصنيع مواد لاصقة ومثبّات لتثبيت المكونات.

2. القطران البترولي

يُستخرج القطران البترولي من النفط الخام وله عدة استخدامات في صناعة الوقود. يتم مزجه مع مواد أخرى للحصول على أنواع متعددة من الأسفلت أو الزيوت الثقيلة التي تُستخدم في بناء الطرق وتغطية الأسطح. كما يُستخدم القطران البترولي في بعض الصناعات البتروكيماوية كوسيلة لتحسين الخواص الكيميائية للمنتجات.

3. القطران النباتي

القطران المستخرج من النباتات يُستخدم بشكل أساسي في معالجة الأخشاب وحمايتها من العوامل البيئية. في الماضي، كان يُستخدم أيضًا في صناعة الأدوية، حيث أظهرت بعض الدراسات أن القطران النباتي يحتوي على خصائص طبية قد تساعد في علاج بعض الأمراض الجلدية.

4. القطران الطبي

يُستخدم القطران الطبي بشكل أساسي في علاج الأمراض الجلدية مثل الصدفية والإكزيما. يتوافر القطران الطبي عادة في شكل مراهم أو شامبوهات، ويتميز بقدرته على تهدئة الجلد وتقليل الالتهابات.

فوائد وأضرار القطران

القطران هو مادة لها فوائد عديدة في عدة صناعات، ولكنه يحمل أيضًا بعض المخاطر الصحية التي يجب أن تُؤخذ بعين الاعتبار.

الفوائد:

1. استخدامات صناعية متعددة: يُستخدم القطران في صناعة الأسفلت، البترول، مواد البناء، والعزل.

2. حماية الأخشاب: يُستخدم القطران النباتي في الحفاظ على الأخشاب ضد الرطوبة والتعفن.

3. علاج الأمراض الجلدية: يُستخدم القطران الطبي لعلاج بعض الأمراض الجلدية.

الأضرار:

1. المخاطر الصحية: يتضمن القطران العديد من المركبات الكيميائية السامة التي قد تسبب مشاكل صحية مثل السرطان إذا تعرض الإنسان لها لفترات طويلة.

2. التلوث البيئي: يُعد القطران مادة سامة يمكن أن تلوث البيئة إذا لم يتم التخلص منها بشكل صحيح.

في الختام

القطران هو مادة طبيعية تُستخرج من عدد من المصادر مثل الفحم، النفط، الخشب، والمواد النباتية. تختلف طرق استخراجه حسب المصدر والنوع، ويُستخدم القطران في العديد من الصناعات بدءًا من البناء والصناعة وصولًا إلى المجال الطبي. على الرغم من فوائده المتعددة، يجب أن يتم التعامل مع القطران بحذر نظرًا للمخاطر الصحية والبيئية المرتبطة به.