بشكل عام تم العثور على الفحم في جميع أنحاء العالم، حيث أنه كان يوجد بكميات وفيرة في الأماكن التي كانت توجد فيها الغابات والمستنقعات الضخمة في عصور ما قبل التاريخ قبل أن يتم دفنها وضغطها على مدى ملايين السنين، ويستخدم الفحم عادةً في بعض التطبيقات: من إنتاج الحرارة للمنازل والمباني إلى إطلاق الغلايات الصناعية والمولدات لتصنيع الحديد الصلب والوقود الصناعي، وأيضاً اعتماداً على جودته يمكن حرق الفحم أو تحويله إلى فحم الكوك أو تحويله إلى غاز.
ما هو الفحم الحجري؟
هو عبارة عن صخر رسوبي أسود مائل للبني يتكون في الغالب من الكربون، حيث أنه يتكون من حوالي 70 في المائة من حيث حجم المادة الكربونية، كما أنه يتكون من بعض بقايا النباتات التي تم ضغطها وتصلبها وتغييرها كيميائياً وتحويلها بالحرارة والضغط على مر الزمن الجيولوجي، والفحم أيضاً هو أحد أنواع الوقود الأحفوري إلى جانب كل من النفط الخام والغاز الطبيعي والصخر الزيتي ورمال القطران.
استخدامات الفحم الحجري
لا أحد يعرف متى استخدم الإنسان الفحم لأول مرة، ولكن احتلت إنجلترا واسكتلندا زمام المبادرة في تعدين الفحم في العصور الوسطى، وفي أوائل القرن الثامن عشر اخترع توماس نيوكمان مضخة البخار، وسرعان ما تم استخدام مضخة البخار هذه في تشغيل بعض المطاحن والمصانع.
وزاد هذا من الحاجة إلى الفحم، وسرعان ما تم استخدام فحم الكوك الصلب الذي صنعه أبراهام داربي من الفحم لصهر الحديد، ولقد أتاح الفحم والحديد النمو الكبير للصناعة في بعض دول العالم بعد منتصف القرن الثامن عشر، وبفضل التكنولوجيا والتقنيات الكبيرة في صناعة الفحم اصبح الفحم حالياً يستخدم لتوليد الطاقة.
فيما يلي بعض استخدامات الفحم:
- توليد الكهرباء: يستخدم الفحم بشكل عام في توليد الطاقة الحرارية مما قد يساعد على إنتاج الكهرباء، حيث يتم عادةً يتم حرق الفحم المسحوق عند درجة حرارة عالية مما يحول الماء إلى بخار، ويستخدم هذا البخار لتشغيل التوربينات بسرعة عالية في مجال مغناطيسي قوي، وبعد ذلك يتم أخيراً توليد الكهرباء، وأيضاً بمجرد استخراج الفحم يتم نقله إلى محطات توليد الطاقة بالفحم في شاحنة أو قطار، حيث قد تحتاج محطات الطاقة إلى احتياطيات ضخمة من الفحم لإنتاج الكهرباء على أساس دائم.
- انتاج الصلب (الحديد): في صناعة الصلب يستخدم الفحم بشكل غير مباشر لصنع الفولاذ، وما يحدث هنا هو أن الفحم يُخبز في أفران لتشكيل فحم الكوك، وبمجرد تشكيل هذا قد يستخدم المصنعون فحم الكوك لصهر خام الحديد وتحويله إلى حديد، وفي الوقت نفسه عادةً ما يتم استرداد غاز الأمونيا من أفران فحم الكوك هذه، والتي تستخدم لتصنيع حمض النيتريك وأملاح الأمونيا والأسمدة.
- الصناعات: تستخدم العديد من الصناعات الفحم لتصنيع منتجات معينة، فعلى سبيل المثال تستخدم بعض الصناعات الشعبية الفحم في صناعة الأسمنت والورق والألمنيوم والصناعات الكيماوية والأدوية وغيرها، كما قد يوفر الفحم العديد من المواد الخام مثل: قطران الفحم وكبريتات الأمونيا والكريوزوت، وأيضاً قد يستخدم الفحم في الغالب كمصدر للطاقة في معظم الصناعات.
- التغويز والتسييل: يمكن أن يتحول الفحم إلى غاز صناعي قد يتكون من خليط من أول أكسيد الكربون والهيدروجين، وهذه الغازات عبارة عن منتج وسيط يمكن تحويلها إلى منتجات مختلفة مثل اليوريا والهيدروجين النقي والميثانول وغير ذلك الكثير، كما يمكن أيضاً تحويل الفحم إلى سائل يُعرف بالوقود الاصطناعي، ومع ذلك يتم استخدام هذه المواد الكيميائية المنتجة من الفحم في المقام الأول لصنع منتجات أخرى، وإلى جانب ذلك تحتوي بعض المنتجات الموجودة في السوق على منتجات ثانوية للفحم أو الفحم كمكونات مثل: الأسبرين والمذيبات والصابون والأصباغ والبلاستيك والألياف التي تشمل النايلون والحرير الصناعي.
- المنتجات المتخصصة: يعتبر الفحم أيضاً هو عنصر أساسي في إنتاج بعض المنتجات المتخصصة مثل كل من الكربون المنشط وألياف الكربون ومعادن السيليكون.
- استخدامات محلية: في بعض المناطق الباردة أو في البلدان النامية لا يزال الفحم يستخدم كوقود للطهي ومصدر للحرارة، وهذه بعض من أهم استخدامات الفحم.
وأخيراً يمكننا القول إن وفرة الفحم وإمكانية الوصول إليه وسهولة استخدامه مباشرة من المناجم قد تجعله شكلاً مميزاً من أشكال الطاقة، كما أن الكهرباء المنتجة من الفحم تكون أقل تكلفة من المصادر الأخرى، وأيضاً فإن الفحم أسهل وأكثر أماناً في عمليات النقل والتخزين مقارنة بالوقود الأحفوري البديل أو المواد النووية، حيث لا يتطلب الفحم خطوط أنابيب عالية الضغط أو حماية أثناء النقل أو المعالجة.
