تحلل حراري

الحل الحراري هو تحلل كيميائي للمواد العضوية عند درجات حرارة مرتفعة في غياب الأكسجين أو أي هالوجين، ويتضمن أيضا تغير في التركيب الكيميائي الذي يصاحبه تغير في حالة المادة الفيزيائية وهذا التغير للمادة هو تغير غير منعكس. التحلل الحراري هو إحدى العمليات الملحوظة في تحلل المواد والمنتشر بكثرة في تحلل المواد العضوية وتظهر هذه العملية في حرق الخشب عند تعرضه لدرجة حرارة (200- 300 درجة مئوية) لتحوله للفحم، وهو أيضا يحدث عند احتراق الوقود الصلب أو التقاء الغطاء النباتي مع الحمم البركانية، وبشكل عام التحلل الحراري للمواد العضوية ينتج المواد الغازية السائلة ويترك المواد الصلبة الغنية بوجود الكربون، والفحم، وحدوث التحلل الحراري بشكل قوي وعند درجات حرارة مرتفعة غالبا ما يترك بقايا تحتوي على الكربون بشكل كبير جدا وبعملية تسمى التفحم، وهذه العملية مستخدمة كثيرا في الصناعات الكيميائية، على سبيل المثال: في صناعة الفحم والفحم المنشط والميثانول وصناعات كيميائية أخرى من الخشب مثل: تحويل ثنائي كلورو الايثيلين إلى فينيل كلوريد لصناعة متعدد كلوريد الفينيل، وعملية إنتاج فحم الكوك من الفحم، وتحويل الكتلة الحيوية إلى غاز حيوي وفحم حيوي، وتحويل المخلفات البلاستيكية إلى زيوت قابلة للاستعمال، وتحويل المركبات الهيدروكربونية ذات الوزن الجزيئي المتوسط إلى مركبات ذات وزن جزيئي أخف مثل الجازولين، ومن الممكن أن تسمى هذه الاستعمالات للتحلل الحراري بعدة أسماء مختلفة حسب خصوصية الاستعمال مثل تقطير جاف وتقطير إتلافي. يستخدم التحلل الحراري أيضا في تحضير الجزيئات في مستوى النانو، و الزركونيا. وفي التحليل الكيميائي، على سبيل المثال: في مطيافية الكتلة وتأريخ بالكربون المشع، والعديد من المركبات الكيميائية مثل حمض فوسفوروز وحمض الكبريتيك تم الحصول عليها أولا من هذه العملية، وقد افترض أن الانحلال الحراري يحدث خلال عملية تحويل المواد العضوية المدفونة إلى الوقود الأحفوري، وقد استخدم المصريون القدماء خليط من المواد في عملية التحنيط، بما في ذلك الميثانول التي حصلوا عليها من التحلل الحراري للخشب. ويختلف التحلل الحراري عن العمليات الأخرى مثل الاحتراق أو التحلل من خلال انتزاع الماء (بلمهة) بأن التفاعل لا يتضمن وجود الأكسجين أو الماء أو أي وسيط آخر. ومن الناحية العملية لا يمكن تحقيق جو خال تماما من الأكسجين؛ لأن بعض الأكسجين موجود في أي نظام تحلل حراري، لذلك كمية صغيرة من تفاعلات أكسدة-اختزال يمكن أن تحدث، وقد تم تطبيق هذا المصطلح أيضا على تحلل المواد العضوية في وجود الماء أو بخار محمص (التحلل الحراري المائي)، كما يحدث في عملية تكرير النفط. التحلل الحراري هو عادة أول تفاعل كيميائي يحدث في حرق الوقود العضوي الصلب مثل: الخشب والقماش والورق، وأيضا بعض أنواع البلاستيك، وفي حريق الخشب لا يرجع سبب رؤية النيران إلى احتراق الخشب نفسه، بل لوجود الغازات التي أطلقت خلال التحلل الحراري، وخلال حدوث عملية التحلل الحراري هناك وجود لمرحلة التحول للحالة غازية، ولا يجب الخلط بينها وبين التفاعلات الحرارية المائية مثل الغاز الناتج من التفاعل الحراري المائي (hydrothermal gasification)، وإنتاج وقود على شكل غاز وزيوت من المخلفات الحية باستخدام التفاعلات الحرارية المائية.(hyrothermal liquidation) يحدث التحلل الحراري عند تعرض الطعام لدرجات حرارة عالية بما فيها الكفاية في بيئة جافة مثل التحميص أو الخبز أو الشرب أو الشوي، وهي العملية الكيميائية المسؤولة عن تشكيل القشرة الذهبية البنية في الأطعمة التي أعدتها تلك الأساليب. مكونات الطعام الرئيسية في مجال الطبخ التي يحدث لها تحلل حراري هي الكاربوهيدرات (وتشمل السكر والنشا والألياف) والبروتين، ويحتاج التحلل الحراري للدهون درجات حرارة عالية وينتج منها مواد سامة وقابلة للاشتعال مثل الاكرولين، وتم تجنبها عادة في عملية الطبخ والناتج من شواء اللحم المحتوي على الدهون باستخدام الفحم. يحتاج التحلل الحراري للكربوهيدرات والبروتين درجات حرارة أعلى من 100 درجة مئوية، ولذلك التحلل الحراري لا يحدث بشكل بوجود الماء مثل سلق الطعام بحيث أن الكربوهيدرات والبروتين تتحلل بشكل جزئي في الماء بدلا عن حدوث التحلل الحراري، ويحدث التحلل الحراري للأطعمة عند درجات حرارة أقل من درجة غليان الدهون، ولذلك يحدث التحلل عند القلي بالزيوت النباتية أو الشحم أو تحميص اللحوم بالدهون الخاصة بها. التحكم بالتحلل الحراري للسكريات عند البدء بدرجة حرارة 170 درجة مئوية ينتج الكراميل وهو منتج قابل للذوبان في الماء والذي يستخدم على نطاق واسع في الحلويات وعاملًا لتلوين للمشروبات الغازية وغيرها. استخدم الناس التحلل الحراري لتحويل الخشب إلى الفحم على نطاق صناعي منذ العصور القديمة، وبالإضافة إلى الخشب يمكن لهذه العملية أيضا استخدام نشارة الخشب وغيرها من منتجات النفايات الخشبية