الفحم هو أحد أنواع الوقود الأحفوري الأولي. ولكن السؤال الهام هنا هو هل الفحم مركب أم مجرد عنصر يساهم في تكوين المركبات ؟ وكيف يتكون ومن ماذا يتكون أيضًا ؟ الفحم عبارة عن مادة صلبة غنية بالكربون وعادةً ما يكون بني اللون أو أسود. كما يحتوي الفحم على أكثر من 50% من الوزن من المادة الكربونية الناتجة عن ضغط وتصلب بقايا النباتات المعدلة. وعلى الرغم من أن تركيز الكربون في قشرة الأرض لا يتجاوز 0.1% من حيث الوزن وهو المكون الرئيسي للفحم؛ إلا أنه لا غنى عنه للحياة فهو المصدر الرئيسي للطاقة البشرية.
هل الفحم مركب
تتكون المادة النباتية التي يُشتق منها الفحم من خليط معقد من المركبات العضوية؛ بما في ذلك السليلوز واللجنين والدهون والتانين. لذلك فإن الفحم مركب. كذلك تتكون المركبات العضوية في الفحم من عناصر الكربون والهيدروجين والأكسجين والنيتروجين والكبريت وكميات ضئيلة متنوعة من العناصر الأخرى. أما العنصر الرئيسي الذي يتشكل منه الفحم هو الكربون.
قد يهمك أيضًا: أفضل أنواع الفحم
أصل الفحم
قد يهمك أيضًا: مصادر الطاقة المتجددة
إن معظم أنواع الفحم تكونت من نباتات نمت في المستنقعات في المناطق الدافئة والرطبة. وقد تراكمت المواد المشتقة من هذه النباتات في المناطق المنخفضة التي ظلت رطبة معظم الوقت وتم تحويلها إلى خث من خلال نشاط الكائنات الحية الدقيقة. والخث عبارة عن النباتات التي تتعفن ببطء لتكون فحمًا في النهاية. ففي ظل ظروف معينة استمرت هذه المادة العضوية في التراكم مع مرور الزمن وتم تحويلها لاحقًا إلى فحم. ويأتي الدليل على اشتقاق الفحم من النباتات من ثلاثة مصادر رئيسية كالتالي :
- أولاً : الليغنيت أو الفحم البني وهو أدنى رتبة من الفحم؛ يحتوي على بقايا نباتية يمكن التعرف عليها.
- ثانيًا : تحتوي طبقات الصخور الرسوبية الموجودة أعلى وأسفل طبقات الفحم على أحافير نباتية على شكل أغشية متفحمة مثل الأوراق والسيقان. إضافة إلى قوالب أجزاء أكبر مثل الجذور والفروع والجذوع.
- ثالثًا: أنواع الفحم المتقدمة قد تكشف عن وجود مواد نباتية عند فحصها مجهريًا، فلا يزال من الممكن التعرف على جدران الخلايا والجدار الخارجي للأوراق والطحالب وبقايا الفطريات.
قد يهمك أيضًا: هل الدوليريت معدن
كيفية تكون الفحم .. هل الفحم مركب
الفحم هو الوقود الأحفوري الأكثر وفرة في الكوكب. يتكون الوقود الأحفوري من بقايا الكائنات الحية. ويستغرق ملايين السنين لتكوين كمية محدودة منه فهو مورد غير متجدد. وقد بدأت الظروف التي خلقت الفحم في التطور منذ حوالي 300 مليون سنة خلال فترة العصر الكربوني. خلال هذا الوقت؛ كانت الأرض مغطاة ببحار واسعة وضحلة وغابات كثيفة. وكانت البحار أحيانًا تغمر مناطق الغابات وتحتجز النباتات والطحالب في قاع المستنقعات الرطبة. بمرور الوقت، تم دفن النباتات والطحالب وضغطها تحت وطأة الطين والغطاء النباتي. عندما تم غربلة حطام النبات بشكل أعمق تحت سطح الأرض، واجه درجات حرارة متزايدة وضغطًا أعلى. وقد منع الطين والمياه الحمضية المواد النباتية من ملامسة الأكسجين. لذلك تحللت المادة النباتية إلى خث بمعدل بطيء للغاية واحتفظت بمعظم الكربون. في ظل الظروف المناسبة يتحول الخث إلى فحم من خلال عملية الكربنة التي تحدث تحت حرارة وضغط لا يصدقان فحوالي 3 أمتار من الغطاء النباتي تنضغط في النهاية إلى ثلث متر من الفحم.
قد يهمك أيضًا: الكونجلوميرات من الصخور
أنواع الفحم
قد يهمك أيضًا: من اي المواد تتشكل الصخور السطحية
يتم تصنيف الفحم وفقًا لمدى تغيره بمرور الوقت فكلما كان الفحم مدفونًا عميقًا، كلما ارتفعت مرتبته. ويمكن تصنيف أنواع الفحم كالتالي :
-
الفحم البني Lignite
الفحم البني هو أدنى رتبة من الفحم حيث يحتوي على كميات منخفضة من الطاقة ويحتوي على نسبة كربون 25 – 35%. كما أنه يأتي من رواسب الفحم حديثة العهد نسبيًا والتي يبلغ عمرها حوالي 250 مليون سنة. كذلك هو صخر بني متفتت يحتفظ برطوبة أكثر من أنواع الفحم الأخرى؛ مما يجعل تعدينه وتخزينه ونقله مكلفًا وخطيرًا فهو عرضة للاحتراق السريع وله انبعاثات كربونية عالية جدًا عند الاحتراق. يستخدم الفحم البني بشكل أساسي في توليد الكهرباء.
قد يهمك أيضًا: ما الحدث التي نشأت عنها جبال الابلاش
-
الفحم شبه القاري Sub-Bituminous Coal
يبلغ عمر الفحم شبه القاري حوالي 100 مليون سنة. كما يحتوي على كربون أكثر من الفحم البني حيث تصل نسبته إلى 35% و 45%. لذلك يستخدم بشكل أساسي في توليد الكهرباء مثل الفحم البني.
-
الفحم القاري Bituminous Coal
يتكون الفحم القاري تحت حرارة وضغط أكثر، ويبلغ عمره من 100 إلى 300 مليون سنة. ويحتوي على حوالي 45 – 86% من الكربون. كما أنه عبارة عن صخور رسوبية ويستخدم كوقود لإنارة الشوارع وصناعة الصلب.
-
الفحم الصلب Anthracite
الفحم الصلب هو أعلى رتبة من الفحم ويحتوي على كمية كبيرة جدًا من الكربون حيث تصل نسبته إلى 97%، لذا فإنه يحتوي على أكبر قدر من الطاقة. وهو أكثر صلابة ولمعانًا وكثافة من أنواع الفحم الأخرى. وذلك بسبب طرد كل الماء وثاني أكسيد الكربون منه، ولا يحتوي على الأجزاء اللينة الموجود في أنواع الفحم الأخرى. لذلك يعتبر فحم عالي الجودة ويحترق بشكل نظيف وهو أكثر تكلفة حيث يستخدم في محطات توليد الطاقة والمواقد والأفران وأنظمة تنقية المياه فهو يحتوي على مسام أصغر من الرمال. لذلك يتم احتجاز الجزيئات الضارة به ويجعل المياه أكثر أمانًا للشرب.
قد يهمك أيضًا: ما هو مفهوم الصفيحة الصخرية
