Древесный уголь

Древе́сный у́голь— микропористый высокоуглеродистый продукт, образующийся припиролизедревесины без доступавоздуха. Уголь горит при температуре, превышающей 1100 °C. Готовый уголь состоит в основном изуглерода. Преимущество использования древесного угля вместо обычного сжигания древесины заключается в отсутствии воды и других компонентов. Это позволяет древесному углю гореть при более высоких температурах и выделять очень мало дыма (обычная древесина выделяет большое количество пара, органических летучих веществ и несгоревших частиц углерода).
Пиролизом, или сухой перегонкой, называется разложение органических веществ путём нагревания без (или с ограничением) доступа воздуха, чтобы предотвратитьгорение. Также пиролиз — первый процесс, происходящий при горении древесины. Языки пламени образуются за счёт горения не самой древесины, а газов — летучих продуктов пиролиза. При пиролизе древесины (450—500 °C) образуется ряд веществ: древесный уголь,метанол,уксусная кислота,ацетон,смолыи другие.
Этот процесс используется впиролизных котлах. Процесс газификации древесины (пиролиз) происходит в верхней камере котла (загрузочном пространстве) под действием жары и при ограниченном доступе воздуха. Возникающий древесный газ протекает через слой жары, достигает сопла и смешивается там с вторичным воздухом.
При пиролизе древесины сохраняется структура еёпроводящих тканей, поэтому в образующемся древесном угле имеется большое количествокапиллярови пор, обладающих большой суммарной поверхностью, что способствует его большой адсорбционной способности. При обычной температуре древесный уголь может адсорбировать различные вещества из ихрастворов, а также различныегазы, в том числеинертные. При этом чем легчесжижаетсягаз, тем лучше его адсорбирует древесный уголь. При нагревании адсорбировавший вещества древесный уголь выделяет их, вновь приобретая способность адсорбировать. Чтобы увеличить адсорбционную способность угля, его активируют нагреванием без доступа воздуха.
Способность к поглощению газов углём почти одновременно описали в 80-х годахXVIII векашведский химикКарл Вильгельм Шеелеи итальянский учёныйФеличе Фонтана. В России в1785 годуакадемикТовий Егорович Ловицоткрыл и подробно исследовал явление адсорбции углём в жидкой среде, предложив применить его для очистки органических веществ.
Древесный уголь классифицирован в системе стандартов — ГОСТ 7657-84 «Уголь древесный».
Применяется для очистки, разделения, извлечения различных веществ, в качествеантисептика, очистителя,поглотителяводы. Например, в производстве кристаллическогокремния,сероуглерода, чёрных и цветныхметаллов,активированного угля, как бытовое топливо, всадоводстве, в комнатномцветоводствеи для производства органического удобрениятерра прета.
Зарегистрирован в качествепищевого красителяпод кодомE153.
Древесный уголь также включен в несколько косметических продуктов.
Медицинское применение активированного угля заключается в основном в поглощении ядов и токсинов. Активированный уголь доступен без рецепта, поэтому он используется для различных процедур, связанных со здоровьем. Например, он часто используется для уменьшения дискомфорта и смущения из-за чрезмерного газообразования (метеоризма) в пищеварительном тракте.
В России древесный уголь производили издревле. Кузнечные горны работали именно на древесном угле. Наиболее распространёнными способами получения были кучное и ямное углежжение. Вариантами кучного были «стог» и «кабан». Эти технологии были примитивными, процесс продолжался до месяца и требовал периодического контроля и обслуживания. Все газообразные и жидкие (в парах) продукты распада (а это около двух третей от исходной массы абсолютно сухой древесины) выбрасывались в атмосферу. Массовое производство угля по таким технологиям было возможно только в XVII—XVIII веке, когда плотность населения была низкой и многие территории не освоены. Уже с XIX века в России предпочитали простейшиекирпичные печидля изготовления угля.
Родиной промышленного производства древесного угля следует считатьУрал. Демидовское чугунно-литейное производство поднялось именно на древесном угле.Грум-Гржимайло, Владимир Ефимовичпредпочитал для использования в металлургии именно древесный уголь.
Возврат к кучному углежжению имел место в первые годы Советской власти на фоне развала промышленности. Затем были построены крупные углевыжигательные заводы (Аша, Сява,Амзя,Молома,Верхняя Синячиха), которые обеспечивали относительно экологически чистое производство угля. Одновременно, особенно наСеверном Урале, продолжали работать разные модификации простейших кирпичных печей.
Древесный угольный брикет был впервые изобретен и запатентован в 1897 годуи произведен компанией Zwoyer Fuel Company. Этот процесс был популяризированГенри Фордом, который использовал древесину и опилки в качестве сырья для производства автомобилей.
В XXI веке произошёл возврат к этой старой и вредной технологии.Незаконная вырубка тайги при участии китайских предпринимателейсопровождается переработкой древесины в древесный уголь, порой нелегальной. ВУярском р-не(Красноярский край) выявлено строительство печей для производства древесного угля по технологии, запрещённой в КНР (Экологически очень опасная, работы ведутся в РФ нелегально, вблизи такого производства засыхают деревья и болеют люди из-за загрязнения воздухафеноламии др.); протесты местных жителей заставили приостановить работу. Запланировано развитие такого производства и вТайшетском р-не(Иркутская обл.).