والغرض من الكربنة هو تحويل مواد الكتلة الحيوية إلى فحم من خلال عملية تسخين محكومة تتضمن التجفيف والكربنة الأولية ومراحل الكربنة الشاملة. لا تؤدي هذه العملية إلى تحويل الخصائص الفيزيائية والكيميائية للكتلة الحيوية فحسب، بل تنتج أيضًا منتجات ثانوية قيّمة مثل الغازات والقطران القابلة للاحتراق.
ملخص الإجابة:
تستخدم الكربنة في المقام الأول لإنتاج الفحم من مواد الكتلة الحيوية. تتضمن العملية ثلاث مراحل رئيسية: التجفيف، والكربنة الأولية، والكربنة الشاملة. تغير كل مرحلة من هذه المراحل الكتلة الحيوية كيميائيًا وفيزيائيًا، مما يؤدي إلى تكوين الفحم النباتي والمنتجات الثانوية الأخرى مثل الغازات القابلة للاحتراق والقطران.
-
شرح تفصيلي:مرحلة التجفيف (حتى 160 درجة مئوية):
-
في هذه المرحلة الأولية، يتم تسخين الكتلة الحيوية لتبخير الرطوبة. هذه المرحلة مهمة للغاية لأنها تهيئ الكتلة الحيوية للمراحل اللاحقة عن طريق إزالة الماء الذي يمكن أن يتداخل مع التفاعلات الكيميائية أثناء الكربنة. لا توجد تغييرات كيميائية في هذه المرحلة؛ فهي عملية فيزيائية بحتة لإزالة الرطوبة.مرحلة الكربنة الأولية (160 درجة مئوية إلى 280 درجة مئوية):
-
مع ارتفاع درجة الحرارة، تبدأ الكتلة الحيوية في التحلل الحراري. وتبدأ المكونات الرئيسية مثل الهيميسليلوز في التحلل، مما يؤدي إلى إطلاق غازات مثل ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون وحمض الأسيتيك. تمثل هذه المرحلة بداية التحولات الكيميائية في الكتلة الحيوية، مما يمهد الطريق لمزيد من التحلل في المرحلة التالية.مرحلة الكربنة الشاملة (300 درجة مئوية إلى 650 درجة مئوية):
هذه هي المرحلة الأكثر أهمية حيث تخضع الكتلة الحيوية للتحلل الكيميائي الجذري. يتحلل السليولوز واللجنين، مما ينتج عنه حمض الأسيتيك والكاربينول وقطران الخشب وغازات مختلفة قابلة للاحتراق بما في ذلك الميثان والإيثيلين. وتساهم هذه الغازات في الحفاظ على درجات الحرارة المرتفعة اللازمة لتقطير الكتلة الحيوية إلى فحم. يكون الفحم الناتج في هذه المرحلة عالي الجودة وذو حجم أقل مقارنةً بالكتلة الحيوية الأصلية.
- اعتبارات إضافية:الجوانب البيئية والكفاءة:
- تُفضل أفران الكربنة على القمائن الترابية التقليدية بسبب كفاءتها العالية، وأوقات المعالجة الأقصر، والأثر البيئي المنخفض. فهي تنتج دخانًا أقل ويمكن التحكم فيها بشكل أكبر، مما يؤدي إلى الحصول على فحم أفضل جودة.المنتجات الثانوية واستخداماتها:
يمكن استخدام الغازات والقطران الناتج أثناء عملية الكربنة كمصادر للطاقة أو لتطبيقات صناعية أخرى، مما يعزز القيمة الإجمالية واستدامة العملية.المراجعة والتصحيح:
