Древесный уголь представляет собой легкий черный углеродный остаток, полученный путем сильного нагревания древесины (или других материалов животного и растительного происхождения) в минимальном количестве кислорода для удаления всей воды и летучих компонентов. В традиционной версии этого процесса пиролиза , называемого сжиганием древесного угля , часто путем образования угольной печи , тепло обеспечивается за счет сжигания части самого исходного материала с ограниченным поступлением кислорода . Материал также можно нагревать в закрытой реторте . Современные «угольные» брикеты , используемые для приготовления пищи на открытом воздухе, могут содержать множество других добавок, например, уголь..
Этот процесс происходит естественным образом при неполном сгорании и иногда используется при радиоуглеродном датировании . Это также происходит случайно при сжигании дров, например, в камине или дровяной печи . Видимое пламя в них возникает из-за сгорания летучих газов, выделяемых при превращении древесины в древесный уголь. Копоть и дым , обычно выделяемые при горении дров, возникают в результате неполного сгорания этих летучих веществ . Древесный уголь горит при более высокой температуре, чем древесина, с едва заметным пламенем и почти ничего не выделяет, кроме тепла и углекислого газа .(В одном килограмме древесного угля содержится от 680 до 820 граммов углерода, которые при соединении с кислородом атмосферы образуют от 2,5 до 3 кг углекислого газа).
Производство древесного угля в местах, где много древесины, восходит к древним временам. Обычно это начинается с укладки деревянных заготовок на концы, чтобы сформировать коническую кучу. Внизу оставлены отверстия для поступления воздуха , а центральная шахта служит дымоходом . Вся куча засыпается дерном или увлажненной глиной . Горение начинается в нижней части дымохода и постепенно распространяется наружу и вверх. Успех операции зависит от скорости горения . При средних условиях древесина дает около 60% древесного угля по объему или 25% по весу ; [1]методы мелкосерийного производства часто дают только около 50% по объему, в то время как крупномасштабные методы позволили увеличить выход примерно на 90% к 17 веку. Операция настолько тонкая, что ее обычно оставляли угольщикам (профессиональным угольщикам). Они часто жили в одиночестве в маленьких хижинах, чтобы ухаживать за дровами. Например, в горах Гарц в Германии угольщики жили в конических хижинах , называемых Кётен , которые сохранились до наших дней. [ когда? ]
Массовое производство древесного угля (на его пике работали сотни тысяч человек, в основном в альпийских и соседних лесах) было основной причиной обезлесения , особенно в Центральной Европе . [2] [ когда? ] В Англии многие леса использовались как рощи , которые циклически вырубались и отрастали, так что был доступен постоянный запас древесного угля. Жалобы (уже в период Стюартов ) на нехватку могут быть связаны с результатами временной чрезмерной эксплуатации или невозможностью увеличения производства для удовлетворения растущего спроса. Растущий дефицит легко заготавливаемой древесины был основным фактором перехода наэквиваленты ископаемого топлива , в основном уголь и бурый уголь для промышленного использования.
Современный процесс карбонизации древесины либо небольшими кусками, либо в виде опилок в чугунных ретортах широко применяется там, где не хватает древесины, а также для извлечения ценных побочных продуктов ( древесного спирта , пиролиновой кислоты , древесной смолы ), что позволяет процесс. . Вопрос о температуре карбонизацииявляется важным; по Дж. Перси, древесина становится коричневой при 220 °С (430 °F), глубокой коричнево-черной через некоторое время при 280 °С (540 °F), а при 310 °С (590 °F) превращается в легко измельчаемую массу. ). Древесный уголь, приготовленный при температуре 300 ° C (570 ° F), коричневый, мягкий и рыхлый и легко воспламеняется при 380 ° C (720 ° F); изготовленный при более высоких температурах, он твердый и хрупкий и не воспламеняется, пока не нагреется примерно до 700 ° C (1300 ° F). [1] [3]