الفحم يعد من المصادر الأساسية للوقود في العديد من البلدان، ويستخدم بشكل واسع في إنتاج الطاقة،ومع ذلك، فإن استخدامه أيضًا يعتبر سببًا رئيسيًا ل انبعاث الغازات الدفيئة، مما يساهم في ظاهرة الاحتباس الحراري،في هذا السياق، تلعب الدول المتقدمة دورًا كبيرًا في هذه المسألة باعتبارها من أكبر الدول المستخدمة للفحم،في الوقت الذي تعد فيه مصر من الدول التي تواجه تحديات كبيرة نتيجة تغير المناخ، يجب علينا أن نتعرف على مكونات الفحم وأنواعه واستخداماته وضرره على البيئة والصحة.
جدول المحتويات
مفهوم الفحم
- يُعرف الفحم بأنه وقود غير متجدد يُستخدم في إنتاج الكهرباء وعمليات التدفئة.
- يتضمن الفحم مخاطر بيئية وصحية، حيث أن طرق استخراجه بما في ذلك الحفر في المناجم قد تؤدي إلى تدهور البيئة.
- الفحم الحجري هو النوع الأكثر شيوعًا الذي يعتمد عليه معظم العالم في إنتاج الطاقة.
- كما يتم إنتاج الفحم النباتي من مخلفات كربونية ناتجة عن تحلل المواد العضوية بعد إزالة الماء.
إن فحص مكونات الفحم وأنواعه يتيح لنا فهم كيفية تأثيره على البيئة والصحة بشكل أفضل،
مكونات الفحم الحجري
- يُعتبر الفحم نوعًا من الوقود الأحفوري، وهو مادة صلبة تتكون بشكل رئيسي من الكربون.
- تتكون تكوينات الفحم الحجري من أنواع مختلفة من الفحم مثل فحم الأنثراسيت والذي ينتج عن تعرض الفحم للحرارة والضغط الشديد.
- تحدث عملية التفحيم تحت درجات حرارة مرتفعة وبضغط عالي، مما يسهم في Iانطلاق المكونات الأخرى في الفحم.
- تتعدد أنواع الفحم بناءً على المواد النباتية التي دخلت في تكوينه، كما أن درجة تسخين الفحم تحت سطح الأرض تعتبر عاملاً أساسيًا في تغيير نوعيته.
- يوجد في القشرة الأرضية نحو 1% من الكربون، وهو المكون الرئيسي للفحم.
استخدامات الفحم
- يستخدم الفحم بشكل رئيسي لتوليد الكهرباء، حيث يتم تحويله إلى بخار لتوليد الطاقة.
- يعد الفحم جزءًا أساسيًا في المشاريع الصناعية الكبيرة، حيث يتم استخدام كميات كبيرة منه.
- يستعمل الفحم أيضًا في عمليات تنقية بعض المعادن التي تتطلب كربونًا نقيًا، مما يتطلب احتراق الفحم لفترات طويلة.
- تدخل صناعات الصلب بشكل مباشر في استخدام الفحم، حيث يتم تحويله إلى فحم الكوك اللازم لصناعة الحديد.
- تنتشر استخدامات الفحم في مجالات متعددة، بما في ذلك صناعة الورق والإسمنت والألمنيوم والكيماويات.
- كما يتم تحويل الفحم إلى غاز اصطناعي لتحقيق أوجه استخدام متعددة، وهو ما يعرف بتسييل الغاز.
- في الدول النامية، لا يزال الفحم خيارًا شائعًا للأغراض المنزلية مثل الطهي.
أنواع الفحم
- يعتبر الجفت نوعًا من أنواع الفحم، على الرغم من أنه يُعتبر أقل مرتبة في سلسلة تصنيف الفحم الناتج عن الكربون.
- الفحم البني أو اللجنيت هو نوع أقل كفاءة يحتوي على طاقة أقل، ويتراوح محتواه من الطاقة بين 25% و35%.
- الفحم شبه القارى يحتوي على نسبة كربون تتراوح بين 35% و45% ويستخدم في توليد الطاقة الكهربائية.
- يُعتبر الفحم البيتوميني أو الفحم الحجري أكثر الأنواع شيوعًا بالنسبة لاستخداماته المختلفة، حيث يستخرج بفعل ضغوط ودرجات حرارة معينة.
- الفحم الصلب أو الأنثراسيت هو النوع الأعلى مرتبة، الذي يحتوي على نسبة كربون تصل إلى 97% ويتميز بجودته العالية.
- الجرافيت هو الشكل النهائي لعملية الكربنة ويتكون فقط من ذرات الكربون، ويستخدم في مجموعة واسعة من التطبيقات منها صناعة البطاريات.
تتعرض استخدامات الفحم وضرره للجدل حيث تتعلق بالتأثير على البيئة وصحة الإنسان.
أضرار الفحم
السرطان
- عند استخدام الفحم في شواء اللحوم، يسبب تكوّن مواد كيميائية قد تؤدي إلى الإصابة بالسرطان.
أمراض القلب
- استنشاق أدخنة الفحم الضارة قد يزيد من خطر الإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية.
الحساسية الصدرية
- يمكن أن يؤدي استنشاق الفحم إلى تفاقم أعراض الحساسية الصدرية، مما يستدعي تناول أدوية لتخفيف الأعراض.
تلوث الهواء
- تساهم عملية احتراق الفحم في تلوث الهواء، مما يؤدي إلى مشاكل صحية وبيئية متعددة.
فوائد وأهمية الفحم
تبييض الأسنان
- يساهم الفحم في تعديل مستوى الحموضة في الفم، مما يقلل من تكاثر البكتيريا المسببة لالتهاب اللثة.
تخفيف الانتفاخ
- يمكن استخدام الفحم كوسيلة طبيعية لعلاج الانتفاخ والغازات في الجهاز الهضمي.
علاج التهاب الجلد
- يساعد الفحم في تهدئة تهيجات الجلد الناتجة عن الالتهابات أو الحساسية.
يبطئ الشيخوخة
- تثبت الدراسات أن الفحم يمكن أن يساعد في تقليل علامات الشيخوخة المبكرة.
تقليل مستويات الكوليسترول
- يساهم الفحم في خفض نسبة الكوليسترول الضار و مستويات الكوليسترول الجيد.
تعزيز وظائف الكلى
- للفحم القدرة على إزالة النفايات الضارة وتعزيز صحة الكلى.
تنقية الماء
- يستخدم الفحم في تنقية المياه من الملوثات والمواد الكيميائية الضارة.
علاج الإسهال
- يمكن أن يكون استهلاك الفحم وسيلة فعالة لعلاج الإسهال عند تناوله بالطريقة المناسبة.
كيفية صنع الفحم
- لبداية عملية صنع الفحم، يجب اختيار منطقة مناسبة لإشعال النار، ثم إعداد الموقد.
- يتم استخدام إناء خاص يُملأ بالأخشاب المراد تحويلها إلى فحم.
- اختر نوع الخشب المناسب مثل خشب البلوط أو الكرز، ثم املأ الأسطوانة بالخشب.
- أغلق الإناء بإحكام، وأشعل الموقد مع إضافة خشب إضافي لإنتاج الحرارة لمدة طويلة.
- ستستغرق العملية نحو ثلاث إلى خمس ساعات حتى يتحول الخشب إلى فحم.
- بعد الانتهاء، افتح الغطاء وستجد الفحم جاهزًا للاستخدام.
كيفية صنع الفحم النباتي
- يتم وضع الخشب بشكل أكوام ومغطاة بالتراب، ثم تسخينه بحرق كمية قليلة من الخشب لمدة 10 أيام.
- تتضمن الطريقة الحديثة استخدام فرن خاص يقوم بتسخين الخشب خلال مراحل متتابعة تحت درجات حرارة معينة لتحويله إلى الفحم.
- تشمل هذه المراحل تحلل الخشب وإطلاق الغازات المختلفة مثل الميثانول وأول أكسيد الكربون.
- تزداد درجة الحرارة خلال المراحل حتى يتحول الخشب تمامًا إلى فحم.
أنواع الفحم النباتي
- فحم العظام أو الفحم الحيواني.
- فحم الخشب.
مواصفات الفحم الجيد
- نوع الخشب المستخدم؛ حيث تعد الأشجار مثل الحمضيات، الجوافة، والمانجو من أفضل الخامات لإنتاج الفحم الجيد.
- نسبة الكربون؛ حيث تزيد الجودة كلما كان محتوى الكربون أعلى.
- نسبة الرطوبة في الفحم؛ يفضل أن تكون منخفضة لأن الرطوبة العالية تؤثر على الجودة.
- كذلك، يؤخذ بعين الاعتبار كمية الرماد الناتج، حيث يفضل أن يكون منخفضًا.
- حجم الفحم أيضًا مهم، حيث يؤثر على قابلية نقله واستخدامه.
كيفية صنع الفحم الخشبي
- تتضمن العملية التخلص من الأكسجين والهيدروجين الموجودين في السليلوز.
- يتم تسخين الخشب تحت درجة حرارة عالية مع تقليل دخول الأكسجين.
- استمر العملية لمدة عشرة أيام للحصول على الفحم الجيد.
في ختام هذا البحث حول الفحم ومكوناته، يمكننا أن نستنتج أن للفحم دور حيوي في توفير الطاقة ولكن يأتي ذلك مع مجموعة من التحديات البيئية والصحية،من المهم التحقيق في تصنيع الفحم واستخدامه بما يتماشى مع الحاجة إلى الحفاظ على البيئة،إدراك أهمية التوازن بين احتياجاتنا للطاقة وتأثير الفحم على آفاق المحافظة على البيئة سيساعد الجميع في اتخاذ قرارات مستنيرة في المستقبل.
