Ανθρακαέριο

Το ανθρακαέριο είναι εύφλεκτο αέριο καύσιμο παρασκευασμένο από άνθρακα το οποίο διανέμεται στους καταναλωτές μέσω ενός συστήματος διανομής αγωγών. Το αέριο πόλης είναι ένας γενικότερος όρος που αναφέρεται στα βιομηχανοποιημένα αέρια καύσιμα τα οποία παράγονται προς πώληση στους καταναλωτές και στους δήμους.
Το ανθρακαέριο εμπεριέχει πληθώρα θερμαντικών αερίων, όπως το υδρογόνο, το μονοξείδιο του άνθρακα, το μεθάνιο και τους ασταθείς υδρογονάνθρακες, μαζί με μικρές ποσότητες μη θερμαντικών αερίων όπως το διοξείδιο του άνθρακα και το άζωτο.
Πριν από την ανάπτυξη της παροχής και της διανομής φυσικού αερίου—κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 1940 και της δεκαετίας του 1950 στις Ηνωμένες Πολιτείες και κατά τα τέλη της δεκαετίας του 1960 και της δεκαετίας του 1970 στη Μεγάλη Βρετανία και την Αυστραλία—σχεδόν όλο το αέριο που χρησιμοποιούνταν για καύσιμα και φωτισμό κατασκευαζόταν από άνθρακα. Το αέριο πόλης διανεμόταν στα νοικοκυριά μέσω δημοτικών δικτύων αγωγών.
Αρχικά δημιουργήθηκε ως υποπροϊόν της διαδικασίας παραγωγής κοκ, και η χρήση του αναπτύχθηκε κατά τη διάρκεια του 19ου και των αρχών του 20ού αιώνα, ακολουθώντας τη βιομηχανική επανάσταση και την αστικοποίηση. Στα υποπροϊόντα από την διαδικασία παραγωγής περιλαμβανόταν πίσσα άνθρακα και αμμωνία, τα οποία αποτελούσαν σημαντική χημική πρώτη ύλη στις βαφές και στην χημική βιομηχανία, με ένα ευρύ φάσμα τεχνητών βαφών να κατασκευάζονται από ανθρακαέριο και πίσσα λιθανθράκων. Οι εγκαταστάσεις όπου παραγόταν το αέριο ήταν γνωστές ως εργοστάσια αερίου.
Η ανακάλυψη μεγάλων αποθεμάτων φυσικού αερίου στη Βόρεια Θάλασσα στην ακτή της Σκωτίας κατά τις αρχές της δεκαετίας του 1960 οδήγησε στην εκτεταμένη μετατροπή ή αντικατάσταση των περισσοτέρων συσκευών που χρησιμοποιούσαν ανθρακαέριο στο Ηνωμένο Βασίλειο, με εξαίρεση τη Βόρεια Ιρλανδία, από τα τέλη της δεκαετίας του 1960 και έπειτα.
Η διαδικασία παραγωγής είναι διαφορετική, τόσο από φυσική όσο και από χημική άποψη, από εκείνη που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία άλλων αερίων καυσίμων. Αυτά τα αέρια παράγονται με μερική καύση πρώτης ύλης με μείγμα αέρα, οξυγόνου ή ατμού, ώστε να μειωθεί στο έπακρο το υδρογόνο και το διοξείδιο του άνθρακα, αν και μπορεί επίσης να υπάρξει και κάποιου είδους ολέθρια απόσταξη.

Διαδικασία παρασκευής

Το βιομηχανοποιημένο αέριο μπορεί να παρασκευαστεί με δύο μεθόδους: ανθρακοποίηση ή αεριοποίηση. Η ανθρακοποίηση αναφέρεται στην αποφλοίωση μιας οργανικής πρώτης ύλης για την παραγωγή αερίου και άνθρακα. Η αεριοποίηση είναι η διαδικασία υποβολής μιας πρώτης ύλης σε χημικές αντιδράσεις που παράγουν αέριο.
Η πρώτη μέθοδος που χρησιμοποιήθηκε ήταν η ανθρακοποίηση και η μερική πυρόλυση του γαιάνθρακα. Τα αέρια που απελευθερωνόταν στην υψηλής θερμοκρασίας ανθρακοποίηση, καθαριζόταν και χρησιμοποιούνταν ως καύσιμο. Ανάλογα με το σκοπό του εργοστασίου, το επιθυμητό προϊόν ήταν είτε ένα υψηλής ποιότητας κοκ για μεταλλουργική χρήση, με το αέριο να είναι παραπροϊόν ή ένα αέριο υψηλής ποιότητας με το κοκ να είναι το παραπροϊόν. Τα εργοστάσια κοκ συνδέονταν συνήθως με μεταλλουργικές εγκαταστάσεις, όπως χυτήρια, και υψικαμίνους, ενώ τα εργοστάσια αερίου βρισκόταν συνήθως σε αστικές περιοχές.
Στα πρώτα χρόνια λειτουργίας των εργοστασίων αερίου, ο στόχος τους ήταν η παραγωγή της όσο το δυνατόν μεγαλύτερης ποσότητας αερίου φωτισμού. Η φωτιστική ισχύς ενός αερίου σχετίζεται με την ποσότητα των διαλυόμενων υδρογονανθράκων που σχηματίζουν αιθάλη. Αυτοί οι υδρογονάνθρακες έδιναν στη φλόγα του αερίου το χαρακτηριστικό κίτρινο χρώμα. Τα εργοστάσια αερίου χρησιμοποιούσαν συνήθως ελαιώδεις γαιάνθρακες ως πρώτη ύλη. Αυτοί οι γαιάνθρακες θα έκλυαν μεγάλες ποσότητες ασταθών υδρογονανθράκων στο ανθρακαέριο, αλλά θα αποδέσμευαν επίσης χαμηλής ποιότητας κοκ, ακατάλληλο για μεταλλουργικές διεργασίες. Το ανθρακαέριο ή το αέριο κοκ είχαν συνήθως θερμαντική αξία μεταξύ 10 και 20 MJ/m³ (250-550 Btu/ft³ (std)), με τιμές κοντά στα 20 MJ/m³ (550 Btu/ft³ (std)) να είναι οι πλέον συνήθεις.
Η εμφάνιση του ηλεκτροφωτισμού ανάγκασε τις επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας να αναζητήσουν άλλες αγορές για βιομηχανοποιημένο αέριο. Τα εργοστάσια αερίου, που κάποτε παρήγαγαν αέριο σχεδόν αποκλειστικά για φωτισμό, άλλαξαν τους σκοπούς τους παρέχοντας αέριο κυρίως για θέρμανση και μαγειρική, ακόμη και ψύξη.