ما هو الفحم الحجري
ويوجد الفحم في كل دول العالم -بما في ذلك الولايات المتحدة- في الأماكن التي كانت توجد في مكانها غابات ومستنقعات قديمًا قبل دفنها وضغطها على مدى ملايين السنين، كما تم العثور على أكبر رواسب الفحم في حوض الأبلاش في شرق الولايات المتحدة، وحوض إلينوي في منطقة وسط القارة، وعبر العديد من الأحواض وحقول الفحم في غرب الولايات المتحدة وألاسكا.
كان الفحم بديلًا رئيسيًا للوقود التقليدي والخشب، حيث كانت بريطانيا مزودة بالفحم بشكل جيد وكان هذا وقودها الأساسي، كما أنه أرخص بكثير من الوقود التقليدي والخشب، وقد أدت زيادة الطلب على الفحم إلى التوسع في التعدين، ولكن مع زيادة عمق تعدينهم بحثًا عن الفحم الحجري واجهوا مشكلة الفيضانات، وقد ساعد “توماس نيوكمان” في حل هذا الأمر؛ حيث اخترع مضخة تتحكم في قوة البخار لضخ المياه من المناجم، وشملت التطورات الأخرى محرك جيمس وات الذي حسّن من أداء مضخة نيوكومن، وأدى اختراع هذه المضخات إلى التعدين بشكل جيد ومنع خطر الفياضات.
مراحل تكوين الفحم الحجري
كما يحتوي الفحم الحجري على كميات كبيرة من الكربون تصل إلى 50٪ من الوزن الإجمالي؛ وهذا ما يكسبه لونه الأسود وصلابته وسرعة اشتعاله، وتكون الفحم الحجري من العصر الطباشيري، وذلك قبل حوالي 290-360 مليون سنة، وقد بدأ تكوين الفحم الحجري في المناطق التي كان بها مستنقعات وغابات، ونتيجة لذلك، بدأت النباتات في إنتاج الثمار بشكل أسرع مما كانت عليه، وبكميات كبيرة كان على الإنسان تقطيعها وجمعها ثم دفنها تحت الأرض لإعادة تدويرها وتحويلها للفحم الحجري. ويمر الفحم بعدة مراحل أساسية لتكوينه،
ومن مراحل تكوين الفحم الحجري ما يأتي:
- المرحلة الأولى
بعد موت الأشجار والنباتات والسراخس والشجيرات والكرومات والطحالب في مناطق المستنقعات والغابات القديمة وتتجمع في منطقة محددة على الأرض، تتحلل المادة العضوية في هذه النباتات بواسطة البكتيريا الموجودة في الأرض بشكل طبيعي، مما ينتج عنه ثاني أكسيد الكربون والميثان.
- المرحلة الثانية
عندما يتم دفن النباتات تحت الأرض وعزلها عن الهواء لفترة طويلة، تبدأ البكتيريا اللاهوائية في التحلل وإفساد هيكلها، وتستغرق هذه العملية ملايين السنين على مدى الزمن لإنتاج عدة أمتار من المواد النباتية المتحللة والتي تعرف باسم الخث.
- المرحلة الثالثة
عندما يتم دفن الخث في عمق كبير، يتم طرد الماء والمركبات الأخرى منه بسبب زيادة الضغط ويبدأ الفحم في التكوين، ولكنه يكون ذو جودة اشتعال منخفضة.
- المرحلة الرابعة
ينتج عن استمرار عملية الدفن زيادة في الضغط ودرجة الحرارة تحت الأرض على مدى الزمن، مما يؤدي إلى التحول من انخفاض جودة اشتعال الفحم إلى زيادته وتحويله إلى فحم حجري أسود.
تشكل الفحم الحجري
بسبب حركة قشرة الأرض والصفائح التكتونية التي تتكون منها القشرة،
عملية الكربنة:
أنواع الفحم الحجري
ينقسم الفحم الحجري إلى أربعة أنواع أساسية على أساس الكفاءة وتركيز الكربون به، وهي كالتالي:
- أنثراسايت (Anthracite)
وهو يحتوي على كمية أكبر من الكربون وأقل تطايرًا، لذلك يعتبر من أفضل أنواع الفحم، ويعرف أيضًا ب”الفحم الصلب”.
- البتيومينيوم (Bituminous)
وهو أكثر أنواع الفحم استخداماً لأنه يحترق بالكثير من الطاقة الحرارية ويعتبر فحمًا متوسط الجودة.
- السبتيوميني (Soptituminous)
يتميز بلونه الأسود الداكن، ويقع بالمرتبة الثالثة في الطاقة الحرارية والكفاءة.
- الليجنيت (Lignite)
يمتلك أقل نسبة كربون بين جميع أنواع الفحم، لذلك فهو من أسوأ أنواع الفحم، ولونه بني نتيجة لقلة نسبة الكربون به.
استهلاك الفحم الحجري حول العالم
الفرق بين الفحم الحجري والفحم النباتي
- الفحم النباتي
إنه وقود أحفوري منخفض السعر يحتوي على الكربون المنشط، ويستخدم الفحم النباتي في معظم الفنادق والمنازل في المناطق الحضرية والريفية،
- الفحم الحجري
أما الفحم الحجري فهو أكثر أنواع الفحم وفرة على وجه الأرض، وهو مصدر غير متجدد للطاقة؛ لأن تكوينه يستغرق ملايين السنين