نبذة تعريفية عامة حول مادة “الفحم”

2002 موسوعة الكويت العلمية الجزء الثالث عشر

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

مادة الفحم علوم الأرض والجيولوجيا

الفحم الطبيعي مادة صلبة معتمة غير متبلورة؛ لونها بني ناصل يتدرج إلى الأسود القاتم.

وللفحم كثافة نوعية منخفضة (1 – 1,8) وصلابة منخفضة أيضا (0,5 – 2,5). والفحم الطبيعي مادة سهلة التفتت، قابلة للاحتراق، وهي من أصل نباتي.

وقد تكون الفحم في المناطق القارية، نتيجة عمليات «التفحم» (الاختزال) التي حدثت للنباتات المتراكمة في المستنقعات أو الغابات بسبب الدفن السريع تحت الرسوبيات المختلفة. وهذا يحميها من عمليات الاحتراق (الأكسدة) التي تحدث عادة فوق سطح القشرة الأرضية.

 

وتساعد البكتيريا اللاهوائية كثيرا على إتمام عملية التفحم. وتتكون المواد النباتية أساسا من الكربون، والأكسيجين، والهيدروجين، وتحتوي كثيرا من الماء.

وفي أثناء دفنها يطرد الضغط الواقع عليها معظم ما فيها من ماء. ثم تطلق العمليات الكيميائية معظم ما فيها من أكسيجين وهيدروجين. وهكذا يتكون الفحم ومعظم تكوينه من عنصر الكربون.

ويصنف الفحم طبقا لرتبته التي تعتمد على درجة تفحمه. وتبدأ «سلسلة الفحم» تدرجها من مواد نباتية ناقصة التفحم تسمى «الخث»، ثم تتدرج إلى الفحم البني الذي يسمى «لجنيت»، ثم إلى الفحم الحجري الحقيقي (فحم الدبال)؛ وأخيرا يتكون فحم الأنثراسيت.

 

ويعد الفحم البني من رتب الفحم المنخفضة، في حين يحتل فحم الأنثراسيت. ويعد الفحم البني من رتب الفحم المنخفضة، في حين يحتل فحم الأنثراسيت أعلى رتب الفحم.

ويختلف مظهر الفحم وصفاته الفيزيقية ومكوناته الكيميائية باختلاف رتبته، وهذا يحدد مزاياه وطرق استعمالاته. والفحم البني يتفلق بشكل سيء عندما يجف.

وهو فحم سريع الاحتراق، وينتج عنه لهب كثير الدخان. وعلى نقيض هذا، فحم الأنثراسيت لا يتفتت بسهولة عند تعرضه للهواء، وهو سريع الاشتعال بطيء الاحتراق.

 

ويصدر عنه لهب قصير، وحرارة عالية، ودخان قليل، ويحتوي على نسبة عالية جدا من الكربون ونسبة منخفضة جدا من غازات الهيدروجين والنيتروجين.

وقد سادت ظروف مناسبة أدت إلى تكوين كميات كبيرة من الفحم القابل للاستغلال الاقتصادي في عصري الكربوني والجوراسي، حيث كانت تنتشر القارات المغطاة بالنباتات والغابات الكثيفة، التي كانت مصدرا غنيا لتكوين طبقات الفحم.

وفي العصر الحاضر قد تكون عملية تكوين الفحم ماضية في بعض الأماكن، كدلتا نهر الجانج في الهند. ولكن هذه العمليات تجري بمعدلات أبطأ كثيرا من معدلات استهلاك الفحم في العالم حاليا.

 

وتوجد رواسب الفحم الطبيعي على هيئة عروق. وهي توجد في كل قارات العالم، لكن هناك ثمانية بلدان تتمتع بأكبر قدر من الاحتياطي من الفحم، وهي: الاتحاد السوفيتي (سابقا)، والولايات المتحدة الأمريكية، والصين، وألمانيا، وإنجلترا، وبولندا، وجنوب أفريقيا، وأستراليا.

ويقدر أن مخزون الفحم في باطن الأرض يكفي الاستهلاك العالمي إلى عام 2250، على الأقل. ومعظم الفحم يستخدم في توليد الكهرباء، والباقي يستخدم – بصفة أساسية – في صناعة الصلب، وفي توليد البخار في الآلات والمصانع التي تعمل بالبخار.

 

ويفيد وجود طبقات الفحم – في كثير من الحالات – في عمليات التنقيب عن النفط والغاز الطبيعي المحتمل وجودهما في الصخور المحتوية على الفحم، ذلك لأن نضوج النفط والغاز الطبيعي يسيران بشكل مواز لنضوج طبقات الفحم. والنفط والغاز الطبيعي والفحم هي الصور الثلاث الأساسية للوقود الحفري.

ولكن الإنسان بدأ باستخدام الفحم لسهولة استخراجه، ولعدم الحاجة إلى تنقيته و«تكريره» قبل استخدامه. ولكن من عيوب الفحم أن حرقه يولد كثيرا من ملوثات الجو.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]