كيف يتم صناعة الفحم النباتي وماهي ميزاته ومخاطر انتاجه تقليديا ؟

الفحم النباتي هو ذلك الفحم الذي يتم انتاجه من الخشب عن طريق الحرق بمعزل عن الهواء , والفحم النباتي اخف وزنا من الخشب واعلى من حيث القيمة الحرارية ويمكن ان يستخدم لأغراض صناعية وفي محطات توليد الطاقة الكهربائية , ولكن ينتج معظم الفحم النباتي المستخدم في العالم بطرق تقليدية ملوثة وتسبب نشر مئات الغازات السامة في الهواء الجوي وليست الدول العربية التي تنشط فيها عمليات الإنتاج باستثناء عن هذه القاعدة.

ما هي مزايا وعيوب الفحم النباتي وكيف يمكن تطوير انتاجه

تشير دراسات منظمة الأمم المتحدة ان اكثر من مليار انسان يعتمدون حاليا على الخشب والفحم النباتي في توفير الطاقة اللازمة للطبخ والتدفئة , فيما تقوم العديد من الدول بتحويل الخشب الفائض عن حاجتها الى فحم للاستفادة منه في عمليات توليد الطاقة الصناعية , ويختلف الفحم النباتي او فحم الخشب عن الفحم الحجري الذي يتم استخراجة من باطن الارض ويستعمل في كثير من الدول في تطبيقات صناعية وفي توليد الطاقة , ويعتبر الفحم النباتي او فحم الخشب منتج مفضل لكثير من المجتمعات الريفية وذلك لعدة أسباب أهمها :

مزايا استعمال الفحم النباتي

1. الكلفة المنخفضة لعمليات انتاج الفحم النباتي وذلك لاعتمادها على مفاحم تقليدية بسيطة التركيب وسهلة التشغيل.
2. يبلغ حجم الفحم المنتج من الخشب اقل نصف حجم الخشب الأصلي بينما قد يقل وزنه عن ثلث وزن الخشب المنتج منه وهذا يوفر مساحات التخزين ويسهل عمليات النقل لأغراض التجارة.
3. يحتوي الفحم على نسبة منخفضة من المياه التي تسبب حدوث دخان كثيف ومزعج عند الاحتراق كما يحصل في حالة الخشب.
4. يشتعل الخشب بسرعة اقل بكثير من سرعة اشتعال الخشب مما يجعل الجدوى الاقتصادية من استخدامه افضل بكثير.

عيوب الفحم النباتي

يتم انتاج النسبة الأكبر من الفحم النباتي في المناطق الريفية في بعض الدول النامية وهذه الطرق تشكل خطرا كبيرا على الصحة العامة والبيئة , فعمليات التفحيم تتم في مفاحم غير محكمة الاغلاق مما يجعلها تنتتج كميات هائلة من مركبات الهيدروكربونات الحلقية والتي لها صلة مباشرة بالإصابة بمرض السرطان , كما انها تؤدي الى انتاج كميات كبيرة من غازي اول وثاني أوكسيد الكربون وبخار الماء وكل هذه الغازات ضارة بالبيئة والصحة , كما ان نقل الفحم النباتي وتخزينه يؤدي الى تكسر جزء منه وإنتاج كميات من مسحوق الفحم الناعم الذي يمكن ان يتطاير في الجو مسببا الأذى للجهاز التنفسي للإنسان والحيوانات .

طرق انتاج الفحم النباتي

يتم انتاج الفحم النباتي في كثير من المناطق الريفية بطرق تقليدية تعود أصولها لما قبل الميلاد ولم يطرا عليها الا بعض التطوير بينما توجد طرق اكثر تطورا تستعمل لإنتاج الفحم النباتي دون التأثير على البيئة وفيما يلي توضيح لأهم طرق الإنتاج :

• طريقة التفحيم القديمة : وتعتمد على اشعال النار في الخشب والانتظار حتى ينتج كميات مناسبة من الجمر ثم ابعاد هذا الجمر عن النتر ودفنه في التراب لضمان عزله عن الاوكسجين وكذلك تبريده , وقد استعملت هذه الطريقة في بعض التجمعات البشرية قديما , ومن ابرز مساوئها انها قليلة الإنتاجية كما تحتاج الى ايدي عاملة كبيرة , واثناء عملية الإنتاج يكون العاملين فيها معرضين لخطر النار بالإضافة الى خطر التسمم او الاختناق بالغازات الناتجة عن الحرق ولذا لم تعد تستعمل بشكل واضح في غالبية دول العالم التي تنتج الفحم النباتي .
• طريقة المكامير او التفحيم في اكوام مدفونة بالتراب وتتم هذه العملية من خلال تجميع كميات من الخشب في اكوام قد يزيد وزن الخشب الموجود في كل منها عن الخمسة أطنان ,وتتم عملية الإنتاج في هذه المكامير بطرق مختلفة لكن يمكن تلخيصها بالخطوات التالية :
  • يتم ترتيب الاخشاب بشكل منظم ومتراص اما عموديا او افقيا مع التأكد من عدم وجود فجوات كبيرة بين الخشب.
  • هناك عدة طرق لتنفيذ عملية التفحيم في المكامير ففي الطريقة الأولى توضع طبقة من الحشائش الخضراء في الكومة , ويمكن اشعال الكومة مباشرة بعد وضع الحشائش , وبعد فترة بسيطة وعند التأكد من وصول النار الى اكثر من نصف الكومة تغطى بطبقة سميكة من التراب ثم تترك عدة أيام لتتفحم في معزل عن الهواء
  • يمكن اتباع طريقة ثانية حيث يتم تغطية الكومة من البداية بالتراب ثم تترك فتحة في اعلى الكومة لتعمل كمدخنة , مع إبقاء مساحة صغيرة من كومة الخشب مكشوفة وذلك لإشعال النار فيها , وبعد عدة ساعات من اشتعال الكومة يتم اغلاق المدخنة ثم تطمر المساحة المكشوفة وتترك كما في الطريقة الأولى لعدة أيام .
  • اما الطريقة الثالثة فتتم من خلال تغطية الكومة بكمية من القش المبلول بالماء وتترك عدة فتحات لضمان خروج الدخان لكن توضع الفتحات في منطقة مرتفعة من الكومة ولا يتم عمل فتحات سفلية لضمان عدم اشتعال النار بفعل تيار الهواء الذي سيمر من خلال هذه الفتحات, أي ان الفتحات تكون لإخراج الدخان فقط وليس لإدخال الهواء.
  • تترك الكومة مدة قد تصل من 20 الى 30 يوما وعند انتهاء عملية التفحيم يتم إزالة التراب بطريقة جزئية حتى لا يؤدي دخول الهواء بشل مفاجئ الى اشتعال الفحم , ويمكن إزالة الغطاء الترابي على عدة أيام مع رش كميات قليلة من المياه لأن الفحم يفقد جزء من قيمته اذا تم تبريده بالمياه .

• طريقة التفحيم الحديثة او التقطير الحراري للخشب : وتتم هذه العملية بأن توضع الاخشاب في وعاء معدني ضخم بحيث تستعمل كميات من الخشب او أي نوع من أنواع الوقود الرخيصة في تسخينه الى درجات حرارة لا تقل عن 350 درجة مئوية , وتستمر عملية التسخين لعدة ساعات وتختلف من نوع خشب الى اخر وينتج عن عملية التقطير سائل يسمى القطران وهو سائل مفيد في بعض التطبيقات الصناعية والطبية , وعند انتهاء عملية التفحيم يبرد الفحم دون ملامسة المياه بشكل مباشر ثم يتم تصنيفه حسب حجم القطعة ثم يعبأ في أكياس ورقية او يترك في حاويات كبيرة تمهيدا لإرساله الى التخزين او الى محطات توليد الطاقة في المناطق البعيدة.

• طريقة انتاج الفحم المضغوط : وتتم هذه الطريقة في حال عدم توفر خشب الأشجار الضخمة او في حال توفر كميات كبيرة من مسحوق الفحم الناتج عن عمليات التقطير الحراري للخشب , وفي هذه الطريقة يتم خلط مسحوق الفحم بالماء ثم يضغط ويمرر من خلال قوالب خاصة لإنتاج قطع الفحم التي تجفف بتيار هوائي او في فرن مخصص لهذا الغرض, ويمكن تسويق هذه القطع كبديل عن الفحم الطبيعي .

العوامل المؤثرة في جودة الفحم

جودة الفحم النباتي والمتمثلة بسرعة اشتعاله والغازات والروائح الناتجة عن الاشتعال وحجم قطعه وثباتتيها وعدم تكسرها اثناء عمليات النقل كذلك حجم الرماد الناتج عنه هي العامل الأساسي في تسويق الفحم , وهناك عوامل تحدد هذه الجودة وهي :

• نوع الخشب : حيث تعتمد جودة الفحم بشكل كبير على نوع الخشب المستخدم في انتاجه, ويعتبر فحم الحمضيات من افضل أنواع الفحم على الاطلاق, وهناك أنواع أخرى جودتها ليست سيئة منها الفحم المخلوط وهو المنتج من أشجار المزرعة كالزيتون واللوزيات والسرو وهناك فحم الاخشاب الصلبة مثل فحم البلوط والصنوبر والسنديان وغيرها .

• درجة حرارة التفحيم اذ يفضل ان تكون درجة حرارة التفحيم اعلى من 400 درجة مئوية, لأن ذلك يؤدي الى زيادة نسبة الكربون في الفحم لكن يجب ان لا تزيد درجة الحرارة عن ذلك بشكل كبيرلأنها تؤدي الى خسارة وزن إضافي من الفحم

• نسبة الرطوبة اذ ترتفع قيمة الفحم كلما قلت نسبة الرطوبة فيه وهذا يفسر عدم استعمال أصحاب المكامير للماء في تبريد الفحم الناتج.

• حجم قطعة الفحم حيث يحدد القطعة نوع الاستخدام المناسب للفحم ولذا تلجأ مصانع الفحم الحديثة وكثير من المكامير التقليدية الى تصنيف الفحم حسب حجمه وتوجيه كل نوع الى السوق المناسب له .

يستعمل الفحم النباتي او فحم الخشب بشكل كبير في المناطق الريفية في التدفئة , وفي اعداد بعض وجبات الطعام المشوي كما يستعمل في بعض الدول التي لديها فائض في الخشب في توليد الطاقة الكهربائية او في توليد البخار في بعض المصانع وبمساعد منظمة الصحة العالمية وبعض الهيئات الدولية الأخرى اطلقت كثير من الدول النامية مشاريع لتطوير صناعة الفحم على أراضيها لتكون اكثر صداقة للبيئة في محاولة للحد من التلوث البيئي والاضرار الصحية التي تسببها هذه الصناعة .