مكونات غاز الطبخ

غاز الطبخ هو أحد أهم مصادر الطاقة المستخدمة في المنازل والمطاعم، ويلعب دوراً حيوياً في عمليات الطهي والتدفئة. يتكون هذا الغاز أساساً من مجموعة من الغازات الهيدروكربونية التي تُستخرج من مصادر طبيعية مثل الغاز الطبيعي والبترول، ويتم تنقيتها وتحويلها لتناسب الاستخدام المنزلي والصناعي. يعتمد تركيب غاز الطبخ بشكل رئيسي على نوع الغاز المستخدم في المنطقة، سواء كان الغاز الطبيعي أو غاز البترول المسال (LPG)، ولكل منهما مكونات مختلفة تؤثر على خواصه واستخداماته.

أنواع غاز الطبخ

ينقسم غاز الطبخ إلى نوعين رئيسيين حسب مصدره:

1. الغاز الطبيعي

2. غاز البترول المسال (LPG)

1. الغاز الطبيعي

الغاز الطبيعي هو خليط من الغازات الهيدروكربونية يتم استخراجه من باطن الأرض، ويُعد الأكثر استخداماً في الطهي والتدفئة في العديد من الدول. يتكون الغاز الطبيعي بشكل أساسي من الميثان (CH4)، بالإضافة إلى نسب صغيرة من الإيثان (C2H6)، البروبان (C3H8)، والبيوتان (C4H10)، وكمية ضئيلة من الغازات الأخرى مثل ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين.

مكونات الغاز الطبيعي بالتفصيل:

• الميثان (CH4): يمثل نحو 70% إلى 90% من تركيبة الغاز الطبيعي، وهو الغاز الرئيسي المسؤول عن احتراق الغاز وتوليد الحرارة.

• الإيثان (C2H6): نسبته تتراوح بين 5% إلى 15%، ويساهم في زيادة قيمة الحرارة الناتجة من احتراق الغاز.

• البروبان (C3H8) والبيوتان (C4H10): نسبتهما قليلة في الغاز الطبيعي، ولكنهما يزيدان من كثافة الغاز وقابلية اشتعاله.

• غازات أخرى: مثل ثاني أكسيد الكربون (CO2)، النيتروجين (N2)، وكميات ضئيلة من الغازات النبيلة مثل الأرغون (Ar).

2. غاز البترول المسال (LPG)

غاز البترول المسال هو خليط من الهيدروكربونات التي تكون في الحالة السائلة تحت ضغط، ويتحول إلى غاز عند تخفيف الضغط، ويستخدم بكثرة في المنازل التي لا تتوفر فيها شبكات الغاز الطبيعي، وكذلك في الطهي في الرحلات والأنشطة الخارجية.

يتكون غاز البترول المسال بشكل رئيسي من مادتين هما البروبان والبيوتان، وأحياناً تشمل مكونات أخرى كالبنتان وغازات أخرى أقل شيوعاً.

مكونات غاز البترول المسال:

• البروبان (C3H8): يشكل غالبية غاز البترول المسال، عادةً بين 60% إلى 90%. له قابلية اشتعال عالية ويوفر حرارة جيدة عند الاحتراق.

• البيوتان (C4H10): يشكل الجزء الآخر من الغاز المسال، يتراوح بين 10% إلى 40% حسب المزيج. يعمل على زيادة كثافة الغاز ويُستخدم بشكل خاص في الطقس البارد لأنه يظل غازاً في درجات حرارة منخفضة.

• غازات أخرى: قد تتضمن نسب ضئيلة من البنتان والهيدروكربونات الأخرى، لكنها غير مؤثرة في الاستخدام العملي.

الخصائص الكيميائية والفيزيائية لمكونات غاز الطبخ

الميثان

الميثان هو أبسط الهيدروكربونات، عديم اللون والرائحة، ويحتوي على رابطة واحدة بين ذرة الكربون وأربع ذرات هيدروجين. عند احتراقه، ينتج كمية كبيرة من الطاقة مع انبعاث كمية قليلة من ثاني أكسيد الكربون مقارنة بالوقود الأحفوري الآخر. ينصهر ويتبخر بسرعة، وله نقطة غليان منخفضة عند -161.5 درجة مئوية.

البروبان والبيوتان

البروبان والبيوتان مركبان هيدروكربونيان أطول سلسلة من الميثان، ويمتلكان كثافة أعلى من الميثان، ويتحولان إلى حالة سائلة تحت ضغط بسيط، مما يسهل تخزينهما ونقلهما في أسطوانات الغاز المسال. نقطة غليان البروبان حوالي -42 درجة مئوية، بينما البيوتان لديه نقطة غليان أعلى تبلغ حوالي -0.5 درجة مئوية، مما يجعله أقل فعالية في الطقس البارد إذا استخدم وحده.

العمليات الصناعية لإنتاج غاز الطبخ

الغاز الطبيعي

يتم استخراج الغاز الطبيعي من حقول الغاز أو النفط، ويتم نقله عبر أنابيب ضخمة بعد عملية تنقية، حيث تُزال الشوائب مثل الماء، وثاني أكسيد الكربون، وكبريتيد الهيدروجين، والغازات الثقيلة. بعد التنقية، يتم إضافة مواد كيميائية لتحسين خصائص الغاز وتسهيل استخدامه في المنازل والصناعة.

غاز البترول المسال

يتم فصل البروبان والبيوتان من مزيج الهيدروكربونات في مصافي النفط أو خلال عمليات تكرير الغاز الطبيعي، ثم يُضغطان إلى الحالة السائلة ليتم تعبئتهما في أسطوانات أو خزانات تخزين. تختلف نسبة البروبان إلى البيوتان حسب الاستخدام الجغرافي، فمثلاً في المناطق الباردة تكون نسبة البروبان أعلى لضمان بقاء الغاز في الحالة الغازية.

الجدول التالي يوضح مكونات غاز الطبخ الأساسية وخصائصها:

الاستخدامات العملية وتأثير مكونات غاز الطبخ

تختلف كفاءة وفاعلية غاز الطبخ بناءً على تركيبته الكيميائية، فغاز البترول المسال يعطي حرارة عالية وسريعة بسبب ارتفاع نسبة البروبان، مما يجعله مثالياً للطهي السريع والفعال، بينما الغاز الطبيعي يتميز بكلفته الاقتصادية وانبعاثاته الأقل.

الأمان والسلامة

غاز الطبخ قابل للاشتعال بشكل كبير، لذلك يجب التعامل معه بحذر لتجنب الحوادث. يعتمد أمان استخدام الغاز على نقاء الغاز، ونسبة المكونات القابلة للاشتعال، إضافة إلى تركيب أجهزة الكشف عن التسربات وتوفير التهوية الجيدة في أماكن الاستخدام.

البيئة

غاز الطبخ من مصادر الطاقة النظيفة نسبياً مقارنة بالوقود الصلب أو النفط، حيث ينتج عنه انبعاثات أقل من ثاني أكسيد الكربون وأكاسيد الكبريت والنيتروجين. ومع ذلك، فإن تسرب الغازات الهيدروكربونية إلى الجو يساهم في ظاهرة الاحتباس الحراري كغازات دفيئة.

التطورات الحديثة في تحسين غاز الطبخ

شهدت السنوات الأخيرة تطويرات تقنية في صناعة غاز الطبخ لتحسين كفاءة استهلاك الطاقة وتقليل الانبعاثات الضارة. من هذه التطورات إضافة مواد كيميائية لتحسين احتراق الغاز، أو المزج بين أنواع مختلفة من الغازات للحصول على مزيج يناسب الاحتياجات المناخية والجغرافية.

كما يجري العمل على توسيع استخدام الغاز الحيوي كبديل متجدد لغاز الطبخ التقليدي، حيث يتم إنتاجه من تحلل النفايات العضوية، ويحتوي أساساً على الميثان بنقاء عالٍ، مما يجعله خياراً بيئياً مستداماً.

مكونات غاز الطبخ متعددة ومعقدة نسبياً، إلا أن العناصر الأساسية تتركز في الهيدروكربونات التي تؤمن احتراقاً فعالاً ونظيفاً. اختلاف تركيبات الغاز بين الغاز الطبيعي وغاز البترول المسال يحدد الخصائص الحرارية والاستخدامات العملية، ويؤثر على كفاءة وسلامة استخدامه في الطهي والتدفئة. التطورات التقنية الحديثة تواصل تحسين جودة هذا المصدر الحيوي للطاقة، مع محاولة الحد من آثاره البيئية لضمان استدامته.

المصادر:

1. Gas Properties and Applications, M. J. Moran, H. N. Shapiro, Wiley, 2014.

2. Handbook of Natural Gas Transmission and Processing, A. K. Gupta, CRC Press, 2009.