نظرة عامة على الفحم الحجري

بشكل عام إن الفحم هو الوقود الأحفوري الأكثر وفرة في العالم، حيث أنه يوجد في أغلب دول العالم، ومع ذلك قد توجد غالبية الاحتياطيات القابلة للاسترداد من الفحم في كل من آسيا وأوروبا وأمريكا الشمالية، وعادةً ما يتم استخراج الفحم لاستخدمه في حياتنا اليومية، حيث يتم استخدامه في توليد الحرارة والطاقة الكهربائية، ولكن بما أن الفحم هو من أنواع الوقود الأحفوري فهذا يعني أنه سوف ينفد في يوم من الأيام.

ما هو الفحم الحجري؟

هو عبارة عن صخر رسوبي أسود أو بني غامق قابل للاحتراق، ويحتوي هذا الفحم على كمية عالية من الكربون والهيدروكربونات، والفحم ليس مادة متجانسة، وهذا قد يعني أنه لا يحتوي على صيغة كيميائية ثابتة، وإلى جانب الكربون يتكون الفحم أيضاً من درجات متفاوتة من الرماد والهيدروجين والنيتروجين والأكسجين والكبريت، كما يوجد كل من الكلور والصوديوم في هذا الفحم، ومع ذلك فإنهما قد يعتبران من المكونات الكيميائية غير المرغوب فيها.

كيف تم تشكيل الفحم الحجري؟

بدأ الفحم الحجري في التكون منذ مئات الملايين من السنين قبل أن تجوب (تجول) الديناصورات الأرض، وكان الكوكب في ذلك الوقت مغطى بالأشجار والنباتات الأخرى في غابات المستنقعات، وبعد موت هذه النباتات تم دفنها تحت الماء والتربة على مدى مئات الملايين من السنين.

ودفعت الحرارة والضغط على مدار ذلك الوقت الأكسجين إلى الخروج، وما تبقى من هذه النباتات كان على شكل رواسب كربون، وتشكلت رواسب الكربون هذه في الوقت المناسب ليتكون الفحم الذي نستخرجه اليوم في جميع أنحاء العالم.

استخدام الإنسان للفحم الحجري

هناك أدلة أثرية تشير إلى أن الفحم قد استخدم من قبل أسلافنا منذ 25000 عام، كما أنه يوجد هناك دليل على استخدام الفحم خلال عصور ما قبل التاريخ من خلال الاكتشافات الأثرية لمجموعات مناجم الفحم البدائية مثل: مناجم الانجراف الصغيرة للفحم.

وقد جاءت بعض أقدم الاستخدامات المعترف بها للفحم من الصين عندما قام سكان العصر الحجري الحديث بنحت الحلي من حجر الليجنيت، وبعد ذلك بألفي عام بدأ الصينيون في استخدام الفحم لصهر النحاس، وهو ما يمثل بعضاً من أقدم الأدلة الموثقة على استخدام الفحم لتشغيل المعادن.

وقد أصبحت الصين هي أكبر منتج ومستهلك للفحم في العالم في السنوات الأخيرة بالتزامن مع نموها الاقتصادي السريع على مدى العقود القليلة الماضية، حيث إنها تستهلك تقريباً ربع إمدادات الفحم في العالم، والتي توفر حوالي 70٪ من احتياجات الطاقة في البلاد، ومع ذلك فقد بدأ حقاً الابتعاد عن الفحم في الصين في الماضي القريب بهدف استهلاك مصادر طاقة أنظف (مصادر طاقة متجددة).

ولقد تم استخدام الفحم الحجري لأول مرة لإنتاج الكهرباء في الولايات المتحدة عام 1882 عندما بنى توماس إديسون أول محطة طاقة كهربائية تعمل بالفحم، والتي قد وفرت كميات كبيرة (حوالي 60%) من الكهرباء لأغلب سكان الولايات المتحدة، وفي عام 1970 بلغ إنتاج الفحم السنوي مليار طن، وهو ما يقرب من ذروة الرقم السنوي الذي تم إنتاجه في الولايات المتحدة حتى عام 2014.

كيف يتم إنتاج الفحم الحجري؟

كما قد يتخيل المرء يجب أولاً استخراج الفحم من الأرض، والعديد من رواسب الفحم قريبة إلى حد ما من سطح الأرض بينما يوجد البعض الآخر في أعماق الأرض، وهنا قد تسمح طرق التعدين لعمال مناجم الفحم بالوصول إلى معظم احتياطيات الفحم لإنتاج حوالي ثلاثة أضعاف كمية الفحم في ساعة واحدة، مما كانت عليه في عام 1978، وفيما يلي بعض طرق استخراج الفحم الحجري:

• التعدين السطحي: تُستخدم هذه الطريقة عادةً عندما يقع الفحم على بعد أقل من 200 قدم (61 متراً) تحت الأرض، حيث تستخدم هذه الطريقة آلات كبيرة لإزالة التربة السطحية وطبقات الصخور الأخرى، وقد يُعرف هذا بالحمل الزائد، حيث تتعرض بعض طبقات الفحم للتكسير، مما يسمح لنا باستخراجه بسهوله، ويعد التعدين السطحي هو الطريقة المفضلة لإزالة الفحم؛ لأنه يميل إلى أن يكون أكثر فعالية من حيث التكلفة من التعدين تحت الأرض.

• التعدين تحت الأرض: والمعروف أيضاً باسم التعدين العميق والذي يكون مطلوباً عندما يقع الفحم تحت الأرض بعمق كبير، حيث قد يبلغ عمق بعض المناجم تحت الأرض أكثر من حوالي 1000 قدم (305 متراً)، وقد يوجد لها أنفاق وأعمدة تمتد لأميال أو كيلومترات، كما يوجد هناك حاجة للمصاعد لعمال المناجم لإسقاط ممرات المناجم العميقة، حيث يأخذون بعد ذلك قطارات صغيرة أسفل الأنفاق الطويلة المتعرجة للوصول إلى الفحم.

وبمجرد استخراج الفحم الحجري يجب معالجته، وغالباً ما يتم إرسال هذا الفحم إلى مصنع تحضير الفحم، حيث تغسل هذه المرافق الفحم الحجري من التربة والصخور ثم تسحقه إلى قطع متدرجة الحجم، وبعد ذلك يتم تخزين الفحم استعداداً للنقل إلى السوق، وغالباً ما يتم تحميله في عربات السكك الحديدية أو السفن للنقل.