عملية الانحلال الحراري أو التحلل الحراري ، المعروف أيضًا ، هو عملية ينتج فيها تحلل الكتلة الحيوية بفعل الحرارة دون الحاجة إلى الأكسجين ، أي أنه يحدث في جو جاف تمامًا. يمكن أن تكون المنتجات المتكونة نتيجة للانحلال الحراري مواد صلبة وسوائل وغازات ، وتتوافق مع منتجات مثل الفحم أو الفحم والقطران وأخيراً المنتجات الغازية المعروفة أو بخار الفحم. يمكن أن تحدث هذه العملية بمفردها في الطبيعة أو معًا أثناء الاحتراق أو التحويل إلى غاز.
سنخبرك في هذه المقالة بكل ما تحتاج لمعرفته حول الانحلال الحراري وخصائصه وأهميته.
الملامح الرئيسية
الانحلال الحراري هو علاج حراري كيميائي يمكن تطبيقه على أي منتج عضوي قائم على الكربون. تتعرض المادة لدرجات حرارة عالية ، في حالة عدم وجود الأكسجين ، للفصل الكيميائي والفيزيائي إلى جزيئات متميزة.
الانحلال الحراري هو شكل من أشكال الانحلال الحراري ويمكن تعريفه على أنه التحلل الحراري الذي تتعرض له المادة في حالة عدم وجود الأكسجين أو نوع من الكواشف. يمكن أن ينتج التحلل الناتج عن سلسلة معقدة إلى حد ما من التفاعلات الكيميائية وعمليات نقل الحرارة والكتلة. يمكن تعريفه أيضًا على أنه الخطوات التي تتم قبل التغويز والاحتراق.
عندما يحدث في شكله المتطرف ، يبقى الكربون فقط كمخلفات ، وهو ما يسمى التفحم. من خلال الانحلال الحراري يمكننا الحصول على منتجات ثانوية مختلفة مفيدة في المجال التقني. تنتج منتجات الانحلال الحراري دائمًا غازات صلبة مثل الكربون والسوائل والغازات غير القابلة للتكثيف مثل H2 و CH4 و CnHm و CO و CO2 و N نظرًا لأن الطور السائل يتم استخراجه فقط من غاز الانحلال الحراري أثناء تبريده ، يمكن استخدامها معًا في بعض التطبيقات حيث يتم توفير الغاز التخليقي الساخن مباشرة إلى الموقد أو غرفة الأكسدة.
أنواع الانحلال الحراري
هناك نوعان مختلفان من الانحلال الحراري حسب الظروف الفيزيائية التي يتم فيها:
- الانحلال الحراري المائي: يستخدم هذا المصطلح عندما يكون من الضروري الإشارة إلى الانحلال الحراري الذي يحدث في وجود الماء ، مثل التكسير البخاري للزيوت أو إزالة البلمرة الحرارية للمخلفات العضوية في الزيوت الخام الثقيلة.
- الانحلال الحراري الفراغي: يتضمن هذا النوع من الانحلال الحراري الفراغي تسخين المواد العضوية في فراغ لتحقيق نقاط غليان أقل وتجنب التفاعلات الكيميائية غير المواتية.
تنقسم العملية التي يحدث بها الانحلال الحراري إلى ثلاث مراحل ، على النحو التالي:
- في المرحلة الأولى هناك التحلل البطيء مع إنتاج كميات قليلة من الماء ، أكاسيد الكربون والهيدروجين والميثان. يحدث هذا التحلل نتيجة لانكسار الروابط بسبب ارتفاع درجة حرارة العملية وانبعاث الغازات المحتجزة في الفحم.
- المرحلة الثانية تسمى مرحلة التحلل الحراري النشط. ترتفع درجة الحرارة خلال هذه المرحلة وتتحلل جزيئات الكربون بشكل أعمق مكونة هيدروكربونات قابلة للتكثيف وقطران. تبدأ هذه المرحلة عند 360 درجة مئوية وتنتهي عندما تصل درجة حرارة حوالي 560 درجة مئوية.
- تحدث المرحلة النهائية عند درجات حرارة أعلى من 600 درجة مئوية وتتميز بالاختفاء التدريجي للهيدروجين والذرات غير المتجانسة الأخرى.
ما هو الانحلال الحراري المستخدم في المطبخ؟
عندما نكون في المطبخ ، نحتاج إلى امتلاك الأدوات اللازمة لجعل حياتنا أسهل ، كما أن وجود فرن متطور يعد أمرًا مثاليًا لذلك. توجد حاليًا مجموعة من الأفران بوظيفة التنظيف الذاتي ، تسمى أفران الانحلال الحراري ، وتتمثل وظيفتها الرئيسية في القدرة على تنظيف نفسها.
هذا النوع من الأفران لديهم القدرة على رفع درجة الحرارة حتى 500 درجة مئوية ، تحلل بقايا الطعام بالداخل وتحويلها إلى بخار أو رماد وكذلك التخلص من الروائح الكريهة بعد الطهي داخل الفرن. أي أن بقايا الطعام ، بسبب درجات الحرارة المرتفعة ، تحول المادة العضوية إلى ثاني أكسيد الكربون ، الذي يتبخر بمجرد تحويله إلى ماء ؛ وبالمثل ، فإن المواد غير العضوية تتحول إلى رماد عند تعرضها لدرجة الحرارة هذه.
يمكن أن تستغرق هذه العملية من 1 إلى 4 ساعات.بناءً على كيفية تنظيف البرنامج ، في النهاية نقوم ببساطة بتنظيف الفرن بقطعة قماش مبللة وجمع الرماد. بهذه الطريقة ، يتم التخلص من استخدام المنتجات الكيميائية التي يمكن أن تكون ضارة بالصحة بمرور الوقت.
الفوائد في الأفران والأهمية البيئية
وجود فرن يتيح لنا توفير الوقت والمال ، فإن إجراء الانحلال الحراري يجلب الفوائد التالية:
- بدون شك ، الفائدة الرئيسية هي وظيفة التنظيف الذاتي.
- إنه صديق للبيئة لأنه يقلل من استخدام المنتجات الكيميائية لتنظيف الفرن.
- وبحسب حاسبة أسعار الكهرباء الصادرة عن الهيئة الوطنية للطاقة ، فإن تكلفة الكهرباء منخفضة لأنها تستهلك 0,39 سنت فقط.
- إنه مصنوع من مواد عالية الجودة للحماية أثاث من درجات حرارة عالية.
- عندما يصل الفرن إلى درجة حرارة 500 درجة مئويةوأقفال باب الفرن والفرن ينظف نفسه لمنع الحوادث.
- إنها أكثر راحة وفعالية من الأفران التقليدية.
- يمكن برمجتها لبدء الانحلال الحراري في الأوقات التي تكون فيها تكاليف الكهرباء أقل.
الانحلال الحراري مهم لأنه يساعد في التحكم في تلوث الهواء المرتبط بالحرق.. كما أنه يساعد في تقليل كمية النفايات الواردة وتوليد النفايات المعقمة ، مما يطيل من عمر المكب ويحسن من جودة المكب. أخيرًا ، إنها أيضًا طريقة لتحويل جزء من النفايات إلى وقود قابل للتخزين والنقل.
فيما يتعلق بالتحلل الحراري للجنين ، وهو أيضًا أحد مكونات الخشب ، فإنه ينتج مركبات عطرية ومحتوى كربوني أعلى ، حوالي 55٪ في حالة السليلوز و 20٪ في حالة زيت الخشب ، 15٪ بقايا القطران و 10٪ غاز.
في حالة تحلل الكتلة الحيوية للغابات حراريًا ، يكون لخصائصها تأثير كبير جدًا على المنتج الناتج. على سبيل المثال ، يتمثل دور الرطوبة في تقليل محصول عملية التفحم لأن الحرارة مطلوبة لتبخر الماء وكذلك إنتاج كربون أكثر هشاشة مما يحدث عندما تحتوي الكتلة الحيوية على محتوى رطوبة أقل. وبالتالي، يوصى بأن يكون محتوى الرطوبة في الكتلة الحيوية قريبًا من 10٪. تؤثر كثافة المواد الأولية أيضًا على جودة الكربون الذي سيتم تكوينه عن طريق الانحلال الحراري ، ويوصى بمخلفات الغابات للكربون عالي الجودة.
آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد عن الانحلال الحراري وخصائصه.