ما هو الفحم واستخداماته وما الفرق بينه وبين الفحم النباتي؟ كيف يتم إنتاج كل منهما؟ يعتبر الفحم أحد أنواع الوقود الأحفوري القابل للاحتراق، ويتميز بلونه الأسود ويتكون من جزيئات الكربون التي تراكمت منذ أقدم العصور الجيولوجية، وخاصة العصر الكربوني الذي يزيد عمره عن 300 مليون سنة، ويوجد منه أنواع مختلفة. ويمكننا الحديث عن الفرق بينهما في مقال اليوم.

ما هو الفحم واستخداماته والفرق بينه وبين الفحم النباتي

قبل أن نتعرف على ما هو الفحم واستخداماته والفرق بينه وبين الفحم، يجب أن نتعرف على مكونات الفحم الذي يتكون من مجموعة من النباتات والسراخس والأشجار التي سقطت في المستنقعات منذ القدم. في ذلك الوقت، منعت ظروف المستنقعات الكائنات الحية من التدهور التام بسبب الطقس الحار والرطب.

ثم، وعلى مدى ملايين السنين، تراكمت طبقة كثيفة من الطين والرمل على النباتات المدفونة، وتحلل بعضها إلى غازات متطايرة، مخلفة وراءها مادة سوداء هي الفحم. وعندما ماتت هذه النباتات وحدثت هذه العملية، زاد سمك الطبقات.

خلال هذه الفترة، أدى الضغط المتزايد للطبقات العليا وارتفاع درجة الحرارة إلى إزالة عناصر الهيدروجين والأكسجين من هذه النباتات الميتة، ولم يتبق فيها سوى الكربون، الذي يسمى الفحم.

يتم تصنيف الفحم حسب كمية الكربون الموجودة فيه، أي أن الفحم يتكون بشكل أساسي من مجموعة مواد تحتوي على الكربون بنسب معينة، ويمكن تحديد أكثر من نوع من الفحم حسب هذه النسب. كلما زاد محتوى الكربون، زادت الحرارة التي ينتجها الفحم عند حرقه.

أما الفحم فهو مادة هشة تستخدم في العديد من المجالات المختلفة، مثل الوقود لإشعال النار، كما يستخدم كأحد أدوات الرسم، مثل أقلام الرصاص السوداء. تشمل أنواع الفحم الكربوني غير المتبلور ما يلي: يحتوي على كميات صغيرة من شوائب مركبات الكبريت والهيدروجين.

ومن أجل تحديد جميع نقاط التمييز بين نوعي الفحم والفحم النباتي، يمكن النظر في كافة المعلومات الخاصة بكل منهما على حدة، وتوضيح المعلومات بشكل شامل، والإجابة على سؤال ما هي. الفحم وأماكن استخدامه والفرق بينه وبين الفحم النباتي.

أولا: الفحم

الفحم ذو لون أسود أو بني وهو قابل للاشتعال أو الاحتراق مما يؤدي إلى إطلاق طاقة منتجة على شكل حرارة، وتستخدم هذه الحرارة لأغراض عديدة منها التدفئة أو كوقود لبدء وتحريك القطارات. في الماضي، ولكن اليوم في عالمنا، يستخدم الفحم لإنتاج الطاقة والكهرباء.

ويوجد هذا الشكل من الفحم في الطبيعة في طبقات تتكون من العديد من الأنواع المعدنية ضمن مكونات الصخور الرسوبية؛ كما هو الحال مع الحجر الطيني والرمل، اللذين يحتويان على نسبة كبيرة من الكربون، تمثل 90% من الفحم. وتشمل مكوناته الكبريت والأكسجين والنيتروجين، بالإضافة إلى مجموعة من المواد الأخرى.

وهو مصدر طاقة غير متجدد حيث يستغرق تكوينه ملايين السنين، أما عن كيفية تشكل الفحم فهو يتكون من بقايا نباتات في مستنقعات مدفونة تحت الرواسب والصخور، وفوقها تكثر الرواسب وتضغط النباتات المدفونة. وهذا يؤدي إلى زيادة درجة الحرارة والضغط.

وبسبب الضغط الشديد في هذه الظروف، تُحرم النباتات المدفونة من الأكسجين؛ ويرجع ذلك إلى وجود الطين والمياه الحمضية، التي تحول بمرور الوقت النباتات الغنية بالكربون إلى فحم، وهي عملية تعرف باسم الكربنة.

يعد الفحم مصدر الطاقة الرئيسي لتوليد الكهرباء عن طريق توليد البخار، كما أنه مصدر كيميائي يتم الحصول منه على العديد من المركبات الاصطناعية مثل الأصباغ والزيوت والشموع والأدوية والمبيدات الحشرية، ويمكن استخدامه في العمليات المعدنية لإنتاج فحم الكوك.

بالإضافة إلى ذلك، تعتبر عملية تسييل الفحم وتحويله إلى غاز إحدى طرق إنتاج الغاز والوقود السائل، والتي تتميز بسهولة نقلها عبر خطوط الأنابيب وتوفر سهولة تخزينها.

أنواع الفحم

هناك أربعة أنواع من الفحم حسب كمية الكربون الموجودة فيها وهي كما يلي:

  • الليجنيت: يحتوي على كمية قليلة من الكربون تتراوح بين 25% إلى 35%.
  • لعن البيتومين: وبما أن نسبة جزيئات الكربون فيه تتراوح بين 35% و45% فهو أعلى من الليجنيت.
  • البيتومين: يتراوح محتوى الكربون بين 45% و86%.
  • أنثراسايت: وتتراوح نسبة الكربون فيه بين 87% و97%.

كيفية صنع الفحم

الفحم كما ذكرنا في تكوين الفحم بشكل عام يتم إنتاجه بين طبقات الأرض عندما تموت النباتات وتسقط في المستنقعات وتدفن في الأرض، ثم تتصلب هذه المادة مع مرور الوقت وتتحول إلى مادة أخرى. مادة تسمى الخث، وهي عبارة عن خليط متراكم من مواد نباتية وعضوية غير متحللة بشكل كامل.

ننصحك بالقراءة

ونتيجة تعرض طبقة الخث للضغط الشديد الناتج عن ثقل الطبقات العليا فإنها تتحول إلى فحم الليجنيت ويتم إنتاج الكهرباء البخارية باستخدام فحم الليجنيت كوقود.

مع زيادة ضغط الطبقات على اللجنين، يزداد ضغط الطبقات على الليجنيت أيضًا، مما يؤدي إلى تصلب الفحم، ويستخدم هذا الفحم، الذي يسمى الفحم تحت البيتوميني، في المقام الأول كوقود في توليد الكهرباء بالبخار وتصنيع الأسمنت.

أما إذا زاد الضغط على الطبقات السفلى من الفحم البيتوميني وارتفعت درجة حرارته أكثر من هذا فإنه يتحول إلى نوع آخر من الفحم يعرف بالفحم البيتوميني أو البيتوميني والذي يكتسب اللون الأسود ويتميز بالصلابة الشديدة وهو عبارة عن قطران أو مادة تشبه البيتومين وتعرف باسم البيتومين أو الأسفلت، ويكثر استخدامها، ويستخدم هذا النوع من الفحم في رصف الطرق وإنتاج الطاقة الكهربائية وصناعة الأسمنت.

وأخيراً إذا زاد الضغط على هذا النوع من الفحم الذي يسمى الفحم البيتوميني فإنه يتحول إلى نوع آخر يسمى الأنثراسايت وهو من أفضل أنواع الفحم وأصلبها وأعلاها جودة. وينتج القليل من الدخان عند حرقه ويستمر في الاحتراق لفترة طويلة.

كيف يتم استخراج الفحم؟

يتم استخراج الفحم من الأرض عن طريق الحفر تحت الأرض أو عن طريق التعدين على السطح، ويتم تحديد الطريقة المناسبة لاستخراج الفحم إلى حد كبير من خلال التركيب الجيولوجي لرواسب الفحم ومدى بعد هذه الرواسب عن سطح الأرض.

يمثل تعدين الفحم تحت الأرض حصة أكبر من إنتاج الفحم مقارنة بالاستخراج السطحي. لتحويل الفحم إلى كهرباء، يتم طحنه أولاً إلى مسحوق ناعم لجعله يحترق بشكل أسرع.

تعمل الغازات الساخنة والحرارة الناتجة عن الاحتراق على تحويل الماء إلى بخار لتشغيل التوربينات والمولدات لإنتاج الطاقة الكهربائية. يمكن تحويل الفحم إلى غاز سائل أو غاز صناعي من خلال عمليات كيميائية متقدمة، بما في ذلك التغويز، وهي عملية تحويل الفحم إلى غاز.

إحدى المخاوف الناشئة عن تعدين الفحم هي الإجراءات المستخدمة لاستخراجه من الأرض، وتؤدي الآثار البيئية الناتجة وقضايا السلامة البشرية المتعلقة بالعمال والمساكن المجاورة إلى زيادة المخاوف المتعلقة بصناعة الفحم.

ثانياً: الخضار أو الفحم (الفحم)

يمكننا تقييم المعلومات المتعلقة بالفحم كأحد الركائز الأساسية للإجابة على هذا السؤال من أجل تسليط الضوء على الفروق بين الفحم والفحم، وما هو الفحم، ومجالات استخدامه والفروق بينه وبين الفحم.

وهي مادة مهمة لأنها تتكون من مادة سوداء ضعيفة مسامية يمكن أن تحترق بسهولة لفترة زمنية معينة، وتستخدم في العديد من مجالات الاستخدام، وما يميزها عن الفحم من حيث المكونات هو أنها حرة . يمكن حرق 1% من عنصر الكبريت وتحويله إلى رماد.

أما فيما يتعلق بأفضل الأنواع فيمكن أن نطلق عليه فحم الجراج أو الفحم، ومن أكثر البلاد تواجده هي الهند، ويتم جمعه من الأشجار المريضة التي تجمع أغصانها في أكوام. ويبنى عليه الطين ويعالج حتى يتفحم تماما ويحفظ حتى يبرد ثم يجمع ويباع في أكياس لتسويقه.

كيفية صنع الفحم

يتم تحضيره عن طريق تسخين الخشب أو العظام في فرن مفرغ، أو عن طريق تسخين المواد الحيوانية أو النباتية التي تحتوي على الكثير من الكربون، مثل الخشب أو العظام، في علبة.

وينتج هذا الخليط مواد مهمة مثل الهيدروجين والأكسجين والنيتروجين، والتي تحتوي عليها المادة، والتي يتم وضعها في فرن مفرغ لتنتج مادة سوداء هشة مليئة بالثقوب الصغيرة تسمى الفحم.

الفحم أخف من الخشب لأنه عندما يتحول الخشب إلى فحم فإنه يفقد الكثير من الرطوبة وتزداد المسامية.

عملية الكربنة

هذه هي العملية التي، مع استمرار عملية التفحم بشكل طبيعي وزيادة عمق الدفن، يحدث تفاعل كيميائي يزيد من كمية الكربون في الليغنيت، مما يشكل الفحم الصلب.

ويعتمد الفرق بين أنواع الفحم على نسبة الكربون التي تحتويها، وكذلك على طريقة إنتاجها أو تحويلها إلى أحد أنواعها.