Węgiel jest paliwo uzyskane przez zwęglanie do drewna w atmosferze kontrolowanej przez pirolizę (w nieobecności tlenu ).
Proces ten usuwa, wraz ze wzrostem temperatury, frakcje upłynniające się ( kwas pirolinowy ) i dające się zgazować drewno: jego wilgotność oraz wszelką materię roślinną lub lotne substancje organiczne, pozostawiając jedynie węgiel i minerały . Mikro- i nanoporowata struktura tego węgla drzewnego nadaje mu szczególne właściwości.
W niektórych starych pracach porównywany jest do węgla drzewnego , węgla kamiennego .
Od starożytności The ekspres węgiel wiedział, że trzeba było ogrzewać drewnem do pewnej temperatury, nie jest zbyt wysoka, oraz w celu uniknięcia zapłonu, bo w przeciwnym razie skutkuje popiołem drzewnym lub złe. Uzyskiwano to, układając drewno na stosie pokrytym warstwą gliny , którą podpalano. Część zużywanego drewna zużywa cały tlen, a wytwarzane ciepło przekształca resztę drewna w węgiel drzewny. Czasami zamiast kamienia szlifierskiego spalanie odbywało się w dole.
Historycznie w Europie karbonizację przeprowadzano za pomocą spalaczy węgla drzewnego (lub karbonierów) bezpośrednio w lesie, jak najbliżej zasobów drewna. Miejsca, w których powstała ta działalność, nazywano kopalniami węgla lub węglarniami, a po opuszczeniu kopalniami węgla lub obszarami uskoków (na północy).
Produkcja jest opisana w Précis zilustrowanym de Mécanique w 1894 roku w następujący sposób:
Produkcja węgla drzewnego w Schwarzwaldzie , Niemcy około 1900 | ||
Proces w kamieniu młyńskim umożliwia uzyskanie od 17% do 28% początkowej masy drewna. Wydajność objętościowa wynosi 60%. Ten proces nie pozwala na odzyskanie innych produktów, takich jak smoła.
Torf można również karbonizować w procesie kamieniarskim .
Podczas XIX e wieku będą pojawiać metalowych obudów o różnych formach. Te piece są łatwiejsze w użyciu niż kamienie szlifierskie. Nie działają w próżni, ale na tej samej zasadzie co kamienie szlifierskie. Niektóre są zdejmowane, aby można je było wykorzystać na miejscu w lesie. Umożliwiają również odzyskiwanie produktów ubocznych, takich jak smoła czy gazy.
Istnieje wiele systemów: Dromart, Moreau, Pierce itp.
Aparat Moreau został opracowany około 1875 roku: „składa się z klatki w kształcie kopuły złożonej z ciężkich metalowych płyt osadzonych na żeliwnej ramie. Górna część zakończona kominem z ruchomą pokrywą; dolna część jest otwarta, a klatkę po prostu umieszcza się na miejscu przygotowanym jak dla zwykłej ściernicy” .
Jest to proces w zamkniętym naczyniu, który był stosowany w czasie, gdy destylacja drewna wytwarzała kwas piroglinowy , złożony z kwasu octowego (czasami definicja kwasu piroligowego jest mylona z definicją kwasu octowego, tutaj octu drzewnego ), metanolu , również zwany „ duchem drewna ” i różnymi innymi chemikaliami . Węgiel drzewny nie był głównym celem operacji, ale raczej produktem ubocznym. Przed wynalezieniem słowa „ piroliza ”, mówiliśmy o „ suchej destylacji ” lub „ karbonizacji ”. Od 1886 roku do zamknięcia w 2002 roku fabryka Lambiotte w Prémery (Nièvre) była jednym z głównych europejskich zakładów produkujących węgiel drzewny.
Proces Pierce pozwala na ogrzanie pieca gazami wytworzonymi podczas wcześniejszego karbonizacji” jak tylko para przestanie się wydobywać uruchamiamy odkurzacz i kierujemy gazy do skraplacza, skąd wracają ciepło z pobliskiego pieca . ”.
Karbonizacja 100 kg drewna w tego typu piecu umożliwia uzyskanie:
Uzyskane wyniki są silnie uzależnione od użytego gatunku drewna i warunków obróbki. W 1875 r. inżynier metalurgiczny Grüner zauważył: „ Po przygotowaniu w temperaturze około 350 do 400 ° C i powolnej kalcynacji jest to piękna czysta czerń, dźwięczna, twarda, prawie nie plamiąca palców. Przygotowany w niższej temperaturze jest mniej lub bardziej brązowy, niezbyt zdrowy i delikatny, ale bardziej wytrwały niż czarny węgiel; jest to rodzaj czerwonego węgla, który robotnicy nazywają „fumaronami” lub „spalony”, ponieważ pali się dymem i mniej lub bardziej jaskrawym płomieniem. Węgiel drzewny, który jest rozgotowany, a raczej częściowo spalony przez działanie powietrza, przechodzi w stan żaru; potem jest popękana, delikatna, krucha, plami na palcach, ma jędrną czerń na świeżych pęknięciach. "
Produkcja przemysłowa coraz częściej odbywa się w piecach. Jednym ze współczesnych wyzwań jest ograniczanie lub unikanie zrzutów do środowiska naturalnego oraz stosowanie materiałów organicznych, które nie zwiększają presji na lasy, zwłaszcza tropikalne i pierwotne.
Drewno bez obróbki karbonizacyjnej nie nadaje się do eksploatacji wielkich pieców oraz do różnych uszlachetniań przeprowadzanych w kuźniach. Węgiel drzewny nagrzewa się znacznie bardziej niż drewno, ponieważ energia jest zasadniczo wytwarzana w porach węgla drzewnego, a nie rozpraszana w długich płomieniach; możemy zwiększyć moc tak bardzo, jak chcemy, zwiększając „wiatr”, podczas gdy w przypadku drewna zbyt silny „ wiatr ” gasi ogień. Węgiel drzewny był szeroko stosowany w wielkich piecach, a następnie w wielkich piecach od starożytności. Węgla zawarte w węglu pozostawiono redukcję tlenków z żelaza zawarte w rudzie otrzymując żelaza.
Intensywne wykorzystanie węgla drzewnego w kuźniach spowodowało wylesienie, które dotknęło starożytne Chiny, a następnie rzymską i średniowieczną Europę. Tak więc we Francji rozporządzenie z 1339 r. wymusiło zniszczenie kuźni w promieniu trzech lig wokół Grenoble , aby powstrzymać wylesianie spowodowane intensywnym wykorzystaniem węgla drzewnego do produkcji stali . W Bourbonnais The las Tronçais także znacznemu pogorszeniu po otwarciu w 1788 kuźni de Tronçais . Odkrycie przez Abrahama Darby'ego w 1709 r . możliwości wykorzystania koksu w wielkich piecach zakończyło intensywne wykorzystywanie węgla drzewnego przez przemysł stalowy .
Jednak stosowanie koksu będzie się upowszechniać powoli. I tak we Francji w 1860 roku jedna trzecia żeliwa była nadal produkowana w wielkich piecach na węgiel drzewny. Ostatni francuski wielki piec na węgiel drzewny działał do 1930 roku.
Prochu : Węgiel jest jednym z trzech składników prochu wraz z siarką i saletry . Podobnie jak siarka jest paliwem, natomiast saletra jest utleniaczem . O jakości proszku decydował gatunek lasu użyty do jego produkcji oraz jego udział w mieszance. Węgiel olchowy był szczególnie ceniony przez francuskie fabryki proszków. W produkcji rzemieślniczej Bourdaine był bardzo ceniony.
Materiał ogniotrwały : Drobno zmielony i zmieszany w równych ilościach ze sproszkowaną gliną oraz niewielką ilością piasku, daje produkt izolacyjny i ogniotrwały (tzw. wyściółkę garnkową ) pozwalający na wykonanie powłok o dużej odporności termicznej, w szczególności przy budowie małych pojedynczych kuźni .
Jako poprawkaDodanie węgla (sprzedawany jako biochar , agrochar lub agrocharbon ) jest zmiana że wzrost gleby płodności i plony, jak się wydaje, przyciągając i promowanie korzystnych bakterii i grzybów. , Zatrzymywanie wilgoci (szczególnie skuteczne w glebie makroporowate) i lepsze utrzymanie gleby składniki odżywcze. W ten sposób Indianie z Amazonii stworzyli terra preta i ta technika została niedawno odkryta na nowo, co jest również interesujące w walce z globalnym ociepleniem .
Jako element filtrującyJego mikroporowata struktura (wzmocniona węglem aktywnym ) pozwala wychwytywać i utrwalać wiele toksycznych cząsteczek (w szczególności metali ciężkich) z oparów lub w wodzie. Może również zawierać życie drobnoustrojów, które mogą pomóc w oczyszczaniu wody. Dlatego wiele filtrów do masek gazowych , filtrów powietrza czy wody (np. filtry akwariowe) zawiera węgiel aktywny.
Węgiel drzewny był używany do konserwowania mięsa i jajek .
W czasie II wojny światowej i następnych kilku lat, ze względu na brak ropy naftowej, węgiel drzewny był używany jako paliwo w gazogeneratorach do napędzania samochodów osobowych i ciężarowych.
Paliwo do gotowaniaJapończycy tradycyjnie używają węgla drzewnego, w tym binchōtan ze spalania różnych dębów, do grillowania mięs.
Obecnie na Zachodzie węgiel drzewny jest używany głównie do gotowania na grillu , ale jego zastosowanie, bardzo rozpowszechnione w biednych krajach do codziennego gotowania, nie jest takie samo: pojemnik do gotowania (kuchenka, rondel, piekarnik holenderski) służy jako interfejs między żarem a jedzenie. To głównie w miastach krajów południowych to wykorzystanie jest bardzo rozwinięte. W rzeczywistości można gotować w ten sposób bez kominka na prostym tyglu. W mieście węgiel drzewny, lekki, jest łatwy w transporcie, a jego spalanie, łatwe do kontrolowania, nie wytwarza brudnych lub zbyt uciążliwych oparów.
Mieszkańcy wsi nie korzystają z niego, ponieważ mają niezbędne miejsce do produkcji żaru. Węgiel jest następnie wydobywany z paleniska do gotowania (poprzez rozpalenie ognia z drewna: albo bezpośrednio na ziemi, albo w piecu lub w palenisku z kominkiem). Większość ludzi Zachodu ma w głowach techniki gotowania nad ogniem (kocioł, stojak, trójnóg), ale ich przodkowie, przed erą przemysłową, gotowali głównie na węglach (nie w kominku). Technika ta została nazwana ogrodem kuchennym . Ta technika wykorzystująca żar do gotowania na wolnym ogniu, dżemów itp. , nie brudzi zewnętrznej strony patelni.