الفحم هو وقود مرغوب فيه؛ لأنه ينتج نار ساخنة طويلة الأمد عديمة الدخان تقريباً ويتم دمجه مع مواد أخرى وتشكيلها في قطع موحدة تسمى قوالب، يتم إنتاج الفحم الأساسي عن طريق حرق مادة غنية بالكربون مثل الخشب في مكان قليل الأكسجين، تعمل هذه العملية على إبعاد الرطوبة والغازات التي كانت موجودة في الوقود الأصلي، لا تحترق المادة المتفحمة الناتجة لفترة أطول وأكثر ثبات من الخشب الكامل فحسب، بل إنّها أخف بكثير.
تاريخ صناعة الفحم:
تاريخياً كان الفحم يُنتَج عن طريق تكديس الخشب في كومة مخروطية الشكل وتغطيتها بالتراب أو العشب أو الرماد، تاركاً فتحات سحب الهواء حول قاع الكومة ومنفذ مدخنة في الأعلى. اشتعلت النيران في الحطب وتركت تحترق ببطء ثم تم تغطية فتحات الهواء بحيث تبرد الكومة ببطء، في الأزمنة الحديثة تمّ استبدال حفرة الفحم ذات الاستخدام الواحد بحجر أو قرميد أو فرن خرساني يحتوي على 25-75 حبال من الخشب، قد تحترق دفعة كبيرة لمدة ثلاثة إلى أربعة أسابيع وتستغرق من سبعة إلى عشرة أيام حتى تبرد.
تولد طريقة إنتاج الفحم هذه كمية كبيرة من الدخان، في الواقع تنتقل التغييرات في لون إشارة الدخان إلى مراحل مختلفة من العملية، في البداية يشير لونها الأبيض إلى وجود بخار، حيث يتم إخراج أبخرة الماء من الخشب، كما تحترق الراتنجات والسكريات ويتحول الدخان إلى اللون الأصفر، أخيراً يتغير الدخان إلى اللون الأزرق الناعم مما يشير إلى اكتمال التفحم، هذا هو الوقت المناسب لإخماد الحريق وترك محتويات الفرن تبرد.
مواد أولية لصناعة الفحم:
الفحم النباتي مصنوع من مكونين أساسيين والعديد من المكونات الثانوية، أحد المكونات الأساسية المعروف باسم الفحم هو في الأساس الفحم التقليدي، فهو مسؤول عن قدرة فحم حجري على الإضاءة بسهولة وإنتاج النكهة المرغوبة لدخان الخشب، أكثر المواد الخام المرغوبة لهذا المكون هي الأخشاب الصلبة مثل خشب الزان والبتولا الصلب والقيقب والجوز والبلوط.
تستخدم بعض الشركات المصنعة أيضاً الأخشاب اللينة مثل الصنوبر أو المواد العضوية الأخرى مثل نوى الفاكهة وقشور الجوز، المكون الأساسي الآخر المستخدم لإنتاج نار عالية الحرارة وطويلة الأمد هو الفحم، يمكن استخدام أنواع مختلفة من الفحم تتراوح من الليغنيت شبه القاري إلى أنثراسايت، تشتمل المكونات الثانوية على عامل ربط ومسرع مثل النترات وعامل تبييض الرماد.
كيفية تصنيع الفحم:
الخطوة الأولى في عملية التصنيع هي تفحم الخشب، تستخدم بعض الشركات المصنعة طريقة الفرن، بينما يستخدم البعض الآخر طريقة المعوجة، رسم تخطيطي يوضح عمليات التصنيع اللازمة لإنشاء قوالب الفحم.
تفحيم الخشب:
يستغرق الأمر يوم أو يومين لتحميل فرن خرساني بحجم نموذجي بحوالي 50 حبلاً من الخشب، عندما يبدأ الحريق تكون منافذ دخول الهواء وفتحات العادم مفتوحة بالكامل لسحب ما يكفي من الأكسجين لإحداث حريق ساخن، خلال فترة الاحتراق التي تدوم أسبوع يتم ضبط المنافذ والفتحات للحفاظ على درجة الحرارة، في نهاية فترة الحرق المرغوبة يتم إغلاق منافذ سحب الهواء ويتم إغلاق فتحات العادم بعد ساعة أو ساعتين بعد توقف التدخين لتجنب تراكم الضغط داخل الفرن.
بعد فترة تبريد مدتها أسبوعين يتم إفراغ الفرن ويتم طحن الخشب المكربن، على الرغم من أنّ الحجم الدقيق يعتمد على نوع الخشب المستخدم، إلا أنّ الخشب يمر عبر مجفف أسطواني كبير يقلل من محتواه الرطوبي بحوالي النصف، بعد ذلك يتم إدخاله في الجزء العلوي من الفرن متعدد المواقد، تبدو المعوجة وكأنها صومعة فولاذية، في الداخل يحتوي على كومة من المواقد.
يتم تحريك الخشب بواسطة أذرع الرعاع الممتدة من عمود مركزي يمر عمودياً عبر المعوجة بأكملها، تضمن عملية التحريك البطيء هذه احتراق موحد وتحريك المواد عبر المعوجة، على مستويات بديلة تدفع أذرع الرعاع الخشب المحترق إما من خلال حفرة حول العمود المركزي أو من الفتحات الملتفة على الحافة الخارجية للأرضية بحيث يمكن أن تسقط المادة إلى المستوى الأدنى.
تفحيم الفحم:
يمكن تفحيم درجات الفحم المنخفضة لاستخدامها في الفحم، يتم تجفيف الفحم المسحوق أولاً ثم تسخينه إلى حوالي 1100 درجة فهرنهايت؛ للتخلص من المكونات المتطايرة، بعد تبريده بالهواء يتم تخزينه لحين الحاجة إليه، يُغذى الفحم والمكونات الأخرى مثل مادة رابطة النشا بنسب صحيحة في خلاط، حيث يتم مزجها جيداً، في هذه المرحلة تحتوي المادة على حوالي 35٪ من المحتوى الرطوبي، مما يمنحها قوام يشبه إلى حد ما التربة السطحية الرطبة.
يتم إسقاط المادة الممزوجة في مكبس يتكون من بكرتين متعارضتين تحتويان على مسافات بادئة بحجم فحم حجري، تسقط القوالب على ناقل ينقلها عبر مجفف أحادي المسار يسخنها إلى حوالي 275 درجة فهرنهايت لمدة 3 إلى 4 ساعات، مما يساهم في تقليل الرطوبة إلى حوالي 5٪.، يوضع الفحم في أكياس على الفور أو يخزّن في صوامع انتظاراً لعملية التعبئة المجدولة.
