لكربنة الفحم، تتضمن العملية ثلاث مراحل رئيسية: التجفيف، والكربنة الأولية، والكربنة الشاملة. تتميز كل مرحلة بنطاقات درجة حرارة وتغيرات كيميائية محددة.
1. مرحلة تجفيف القوالب (درجة حرارة تصل إلى 160 درجة مئوية):
في هذه المرحلة الأولية، يتم تسخين مواد الكتلة الحيوية، مثل الخشب أو المواد العضوية الأخرى، لتبخير الرطوبة. ترتفع درجة الحرارة تدريجياً من نقطة الاشتعال إلى حوالي 160 ℃. وخلال هذه المرحلة، لا تحدث تغيرات كيميائية؛ فالعملية الأساسية هي عملية فيزيائية تتضمن تبخر الماء من الكتلة الحيوية. هذه المرحلة حاسمة لإعداد المادة للمراحل اللاحقة من الكربنة.2. مرحلة الكربنة الأولية (درجة الحرارة 160 ～ 280 ℃):
مع زيادة درجة الحرارة من 160 درجة مئوية إلى 280 درجة مئوية، تبدأ الكتلة الحيوية في الخضوع للتحلل الحراري. وتبدأ المكونات الرئيسية مثل الهيميسليلوز في التحلل، مما يؤدي إلى إطلاق غازات مثل ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون وحمض الأسيتيك. تتميز هذه المرحلة بالتحولات الكيميائية الأولية للكتلة الحيوية، مما يمهد الطريق لمزيد من الكربنة.
3. مرحلة الكربنة الشاملة (درجة الحرارة 300 ～ 650 ℃):
عند درجات حرارة تتراوح بين 300 درجة مئوية و650 درجة مئوية، تخضع الكتلة الحيوية للتحلل الكيميائي الجذري. وتتميز هذه المرحلة بإنتاج منتجات ثانوية مختلفة بما في ذلك حمض الخليك والكاربينول وقطران الخشب والغازات القابلة للاحتراق مثل الميثان والإيثيلين. وتساهم هذه الغازات في ارتفاع درجات الحرارة اللازمة لتقطير الكتلة الحيوية إلى فحم. يكون الفحم الناتج في هذه المرحلة أعلى جودة، حيث يكون صلبًا وهشًا ولا يشتعل بسهولة.مرحلة التبريد:
بعد اكتمال التحلل الحراري، يجب تبريد الفحم في غياب الهواء لمنع الاحتراق. وعادةً ما تستغرق هذه المرحلة ضعف الوقت الذي تستغرقه مرحلة الكربنة ما لم يتم استخدام طريقة التبريد القسري، مثل التبريد بالماء.
