مقالات کشاورزی اندیشه سبز پارسی

" ذغال چوب 2" ؛

“ 2 Charcoal”

گردآوری و تدوین :

اسماعیل پورکاظم ؛ کارشناس ارشد زراعت ،

مدرّس مرکز آموزش کشاورزی گیلان

انواع تظاهر گرمای حاصل از فرآیند ذغال سازی عبارتند از :

1) مستقیماً بعنوان گرمای واکنش

2) از طریق خروج گازهای ناشی از اشتغال هیزم و تولیدات فرعی آن

3) از طریق گازهای خروجی از دیواره های کوره (1).

"جدول4) راندمان تولید ذغال در روش های مختلف (1):"

مزایا و معایب ذغال سازی به شیوۀ "توده های روزمینی" (earth mound) عبارتند از :

1) آزاد شدن گازها  و بخارات حاصل از "پیرولیزیس" به اتمسفر

2) عدم امکان بازیابی گرما

3) سوزاندن چوب برای مصارف انرژی

4) عملکرد کم

5) آلودگی محیط زیست (1).

مزایا و معایب ذغال سازی به شیوۀ "بشکه های لامبیوت" :

1) عملیات مداوم

2) حرکت چوب ها به سمت پائین همراه با خروج گازهای ناشی از اشتعال

3) خروج کنترل شدۀ ذغال های خنک از بخش زیرین کورۀ بشکه ای

4) استفاده از مایعات فرآیند "پیرولیزیس" بعنوان تولیدات فرعی

5) امکان سوزاندن گازهای داغ "پیرولیزیس" پس از خروج از بشکه (1).

 مزایا و معایب تهیّه ذغال به شیوۀ "ذغال سازی سریع" :

1) بکارگیری شیوۀ "انباشتن" یا "شارژ یکباره" (batch)

2) بارگذاری (شارژ) بیوماس در محفظه قوطی مانند (canister)

3) تولید 10 تن ذغال در روز

4) حرارت دهی به میزان 350 درجه سانتیگراد

5) ایجاد فشار 7/0 مگاپاسکال به مدت 90-30 دقیقه

6) راندمان تولید ذغال 50-40 درصد

7) تثبیت کربن به میزان 80-70 درصد

8) بکارگیری مواد پس سوز برای تولید قطران (tar)

9) حذف دود از خروجی سیستم

10) هزینه احداث سیستم حدوداً 200 هزار دلار (1).

تأثیر توسعه صنایع بر روند تولید ذغال چوب :

در طی دوران مستعمراتی به تهیّه ذغال چوب از طرق ساده ای نظیر : کوره های حفر چاله ای (pit kilns) و کوره های انباشت روزمینی (earthen kilns) اقدام می ورزیدند، تا کربن مورد نیاز برای صنایع ذوب فلزات را فراهم سازند. البته چنین روش هایی تاکنون نیز تداوم یافته اند.

بعدها در پایان قرن نوزدهم، میزان تولید ذغال چوب برای رفع نیازهای صنایع متالورژی به حدود 171 هزار تن در سال افزایش یافت. این میزان ذغال چوب عمدتاً از طریق کوره های کندوئی (beehive type) حاصل می آمدند، که جایگزین کوره های چاله ای شده بودند.

تولید ذغال چوب به دلیل کسادی بازار آمریکا در سال 1935 میلادی به 6 هزار تن نزول یافت امّا بلافاصله به 55 هزار تن در سال بعد صعود نمود.

در سال های 1890 میلادی مرتباً بر نیاز به ذغال چوب برای تأمین انرژی صنایع نساجی (textile manufacture) و صنایع نوشابه سازی (crude liquore) برای تصفیه تقطیری اسید استیک و متانول افزوده گردید.

میزان تولید ذغال چوب در سال 1909 میلادی به اوج رسید آنچنانکه بیش از 550 هزار تن با استفاده از انواع کوره ها (kilns) و کارخانجات بازیافت (recovery plants) حاصل آمد.

میزان تولید ذغال چوب در فاصله سال های 40-1910 میلادی نزول یافت و به حد 250 هزار تن رسید، که عمدتاً به مصارف کارخانجات شیمیایی و ذوب فلزات می رسید.

سطح تولید ذغال چوب در طی سال 1945 میلادی در حد 213 هزار تن و طی سال 1956 میلادی در حد 265 هزار تن در نوسان بوده است (2).

چگونگی تولید ذغال چوب :

بشر از هزاران سال پیش به استفاده از ذغال چوب برای پالایش فلزات و پخت و پز پرداخته است. حتی امروزه نیز بیشترین کاربرد ذغال چوب در ایالت پنسیلوانیای آمریکا برای بکارگیری در کوره های ذوب فلز به منظور گداخت شمش های آهن حاصل از معادن اطراف می باشد (4).

ذغال های چوب عمدتاً در اراضی جنگلی حاصل می آیند، بطوریکه در هر وهله افروختن (burn) کوره ها بطور متوسط از 20 "کورد" (cord) چوب بهره می برند. هر "کورد" هیزم دارای حجم 3/6 مترمکعب یعنی توده ای به طول 2/4 متر ، پهنای 1/2 متر و ارتفاع 1/3 متر می باشد (4).

تولیدکنندگان ذغال چوب در سراسر سال و در طی 3 مرحله به تولید ذغال می پردازند :

1) قطع درختان مورد نظر (cutting)

2) کپه کردن چوب ها (stacking)

3) ذغال سازی (coaling) (4).

به مرور زمان مواردی چون ذغال سنگ و الکتریسیته به دلایلی چون : ارزانی و سهولت بکارگیری توانستند جایگزین بخش عظیمی از کاربردهای ذغال چوب گردند.

"هنری فورد" از مخترعان مشهور اتومبیل های شخصی در زمره افرادی بود که حیاتی دوباره به ذغال چوب بخشید و آنرا بعنوان سوخت مناسب اجاق های کباب پزی (barbeque grills) مطرح ساخت. کارخانه چوب بری "هنری فورد" در ایالت "میشیگان" آمریکا به تهیّه قطعات چوبی جهت بدنه اولین اتومبیل های "فورد" می پرداخت. او برای استفاده از ضایعات چوبی که قاعدتاً در کارخانه اش برجا می ماند، به احداث یک کارخانه شیمیائی مبادرت ورزید، بطوریکه آنرا در سال 1924 میلادی افتتاح کرد.

کارخانه شیمیائی "فورد" به بازیابی ضایعات چوب می پرداخت بطوریکه از هر تن تراشه های چوب (scrab wood) به عرضه برخی از تولیدات جانبی (by-product) قابل فروش می انجامید.

بعنوان مثال از هر تن ذغال چوب حاصل از ضایعات در حدود 610 پوند ذغال قالبی بدست می آورد، که با عنوان ذغال "فورد" (Ford charcoal) بفروش می رسیدند (4).

ذغال قالبی (charcoal briquette) را از فشرده سازی پودر یا خاکه های ذغال چوب (charcoal dust) با کمک مواد همبند یا چسباننده ای (binder) نظیر مواد زیر به دست می آوردند :  

1) نیترات سدیم (sodium nitrate)

2) آهک (lime)

3) رس (clay)

4) نشاسته (starch)

5) مدفوع گاوها (cow dung)(4).

6) پوره غده های گیاه "کاساوا" یا "مانیوک"

7) ریشه گیاه "تومب تومب"

8) اندام های گیاه سوسن آبی (lily) (5).

آقای "فورد" با یک فعالیت مبتکرانه به تولید اجاق های کوچک قابل حمل اقدام ورزید. او آنها را همراه با بسته هایی از ذغال چوب بعنوان هدیه به خریداران اتومبیل ها می بخشید. اتومبیل های "فورد" بطور گسترده ای در سراسر کشور به فروش رسیدند و در پیک نیک ها به استفاده از اجاق های اهدائی پرداختند و بدین ترتیب تقاضاهای وسیعی برای ذغال چوب قالبی ایجاد کردند. بزودی ذغال های چوب قالبی مقبولیت بسیار زیادی یافتند. این روند به شکل صعودی ادامه داشت، تا اینکه اجاق های جدید با مصرف گاز طبیعی یا پروپان اختراع شدند و با قیمت های مناسب در اختیار عموم قرار گرفتند (4).

به هرحال ذغال را می توان از تمامی مواد حاوی کربن تهیّه کرد. ذغال های سنتی را از چوب درختان فراهم می سازند. چوب ماده ای شگفت انگیز می باشد، که از تلفیق : سلولز (cellulose) و لیگنین (lignin) حاصل گشته است. ترکیبات مذکور متشکل از اتم های : هیدروژن ، اکسیژن و کربن هستند.

درختان همچون سایر گیاهان سبز می توانند از دی اکسید کربن و آب بعنوان مواد خام بهره گیرند و در ضمن واکنش های فتوسنتزی به ساختن سلولز و لیگنین دست یابند.

درختان مواد سلولزی تولیدی را در افزایش ارتفاع و قطر (circumference) خودشان بکار می برند بطوریکه هر ساله بویژه در طی فصول بهار و تابستان به ایجاد لایه های دایروی جدیدی در مقطع عرضی ساقه هایشان می پردازند (4).

برای تهیّه ذغال چوب باید عناصر اکسیژن و ئیدروژن را از ساختار سلولزی چوب درختان خارج ساخت، تا جائیکه فقط کربن باقی بماند. این فرآیند منحصراً از طریق حرارت دادن چوب ها با دماهای بیش از 500 درجه فارنهایت حاصل می آید. بدین ترتیب پیوندهای شیمیائی موجود می شکنند (4).

ذغال های چوب صرف نظر از اینکه از درختان سوزنی برگ (pine) و یا گردوی آمریکائی یا "هیکوری" (hickory) حاصل گشته باشند، عمدتاً از کربن ساخته شده اند و تنها تفاوتشان در تراکم ساختاری آنها است.

بعنوان مثال : هر "بوشل" (bushel) معادل 8 گالن یا 32 لیتر از ذغال چوب "هیکوری" در حدود 25 پوند وزن دارد درحالیکه هر "بوشل" از ذغال چوب سوزنی برگ ها فقط 13 پوند است.

البته برای تهیّه وزن یکسانی از ذغال چوب درختان سوزنی برگ و "هیکوری" به میزان یکسانی از گرما نیاز می باشد (4).

بسیاری از مردم برای پُخت و پزهای خارج از خانه ترجیح می دهند، که از ذغال چوب حاصل از درختان "هیکوری" و سیب بهره گیرند زیرا طعم غذاها را تغییر نمی دهند. ذغال هایی که از چوب اینگونه درختان تهیّه می شوند، فاقد کلیه مواد بخارشدنی هستند و فقط کربن خالص محسوب می گردند.

برخی افراد نیز عقیده دارند، که اگر مقادیری از ذغال چوب حاصل از درختان "هیکوری" و سیب را به ذغال سنگ های داخل اجاق بیفزایند ، بر طعم غذاها از جمله استیک ها افزوده خواهد شد (4).

چوب ها زمانی به ذغال نیمسوز (char) تبدیل می شوند، که دمایی بیش از 500 درجه فارنهایت دریافت دارند. رطوبت داخل چوب ها در دمای بالاتر از 212 درجه فارنهایت (100 درجه سانتیگراد) به بخار آب تبدیل می گردند. بنابراین اگر از چوب های تازه و مرطوب برای ذغال سازی استفاده شود، یقیناً مقادیر زیادی از انرژی فقط برای تبخیر رطوبت چوب ها هدر خواهد رفت. با این وصف برای جلوگیری از هدر رفتن انرژی بهتر است، درختان مورد نظر را در طی تابستان قطع نمود و آنها را برای مدتی در معرض تابش خورشید قرار داد، تا بخوبی خشک گردند و به رطوبت کمتر از 20 درصد برسند. این قبیل چوب ها در فصل ذغال سازی به انرژی کمتری نیازمندند و سریع تر کربونیزه ی گردند (4).

"جدول5) راندمان تولید ذغال بر اساس مقدار رطوبت چوب ها (4):"

مهمترین نکات لازم برای تهیّه ذغال چوب به شرح زیر می باشند :

1) هیچگاه از چوب های تازه و آبدار برای تهیّه ذغال بهره نگیرند زیرا :

الف) به تولید ذغال های مرغوب منتهی نمی شوند.

ب ) انرژی فراوانی می طلبند.

پ ) دود بسیار زیادی ایجاد می کنند.

2) با قرار دادن لوله ها یا استوانه های آتش افروز (afterburner) بر روی توده های در حال سوختن می توان از میزان دود حاصله به شدت کاست.

3) هیچگاه از چوب های رنگ شده و یا فرآیند یافته برای تولید ذغال ها بویژه در کاربردهای آشپزی استفاده نکنید زیرا بقایای نامطبوعی در ذغال باقی می مانند، که حتی می توانند سمّی باشند.

4) هیچگاه ذغال های تازه را بسته بندی نکنید زیرا ممکن است، بخوبی سرد نشده باشند و ایجاد آتشسوزی نمایند لذا حداقل 24 ساعت پس از خروج ذغال های چوب از درون کوره ها، صبر کنید، تا مانع بروز خطرات احتمالی گردید.

5) پروسه ذغال سازی باعث تولید مقادیر زیادی گرما و منواکسید کربن می شود، بطوریکه شعله ها ممکن است، تا ارتفاع 15 فوت برسند و کوره کاملاً قرمز گردد لذا بهتر است کوره ها را حداقل با فاصله 20 فوت از ساختمان های مسکونی و سایر ابنیه استقرار بخشید.

6) در صورتیکه قادر به رعایت احتیاطات لازم نیستید، هیچگاه مستقلاً اقدام به تهیّه ذغال چوب ننمائید(4).

کاربران معمولاً از 2 روش برای تبدیل چوب به ذغال بهره می گیرند :

1) روش مستقیم (direct process)

2) روش غیر مستقیم (indirect process) (4).

در روش مستقیم اقدام به سوزاندن (baking) چوب ها در ظروف گود تا استوانه ای (vessel) نسبتاً محفوظ از جریان هوا می نمایند. این روش دارای بالاترین میزان عملکرد ذغال چوب است امّا نیازمند تبحّر بیشتری نیز می باشد.

بدین ترتیب چوب ها را در شیوۀ مستقیم بدون بکارگیری کوره ها و در داخل ظروفی می سوزانند، که از قابلیت کنترل نسبی اکسیژن برخوردار باشند. این شیوه بسیار ساده تر از روش های دیگر است، بطوریکه آنرا بخوبی می توان در حیاط خانه ها برای تهیّه ذغال چوب مصرفی خانوار بکار گرفت (4).

در روش غیر مستقیم از انواع کوره ها (retort ، kiln) استفاده می شود. کوره هایی که در این روش استفاده می شوند، شامل بشکه های استوانه ای (vessel) و یا کوره های اتاقکی (chamber) هستند، که با استفاده از گرما برای تجزیه (decomposed) و یا تقطیر (distilled) برخی مواد خام استفاده می شوند. در واقع در روش غیر مستقیم نیازمند محفظه ای (container) برای قرار دادن چوب ها می باشد، تا چوب ها در اثر حرارت به نیمسوز تبدیل گردند.

برای این منظور می توان از سطل های یک گالنی تا مخازن فلزی 1000 گالنی بهره گرفت، که بستگی به امکانات قابل دسترس و حجم ذغال مورد نظر دارد (4).

کوره ها لاجرم باید دارای کف (bottom) و درپوش (lid) مناسب باشند، تا بدینوسیله بتوان میزان اکسیژن ورودی به محفظه اشتعال چوب ها را کنترل نمود.

در صورتیکه بشکه های (drum) فلزی مناسبی را در اختیار دارید، می توانید به ایجاد حفره ای به قطر 20 اینچ در یکسوی آن اقدام نمائید و پس از آتش زدن چوب ها با قطعه ای فلزی به قطر 22 اینچ به بستن حفره مبادرت ورزید. آنگاه با اسکنه (chisel) به ایجاد 12 شکاف (slots) یا روزنه در اطراف قاعدۀ بشکه مبادرت ورزید. هر شکاف باید در حدود 2 اینچ پهنا داشته باشد و لبه های شکاف به سمت خارج از بشکه متمایل گردند. بدین ترتیب در مواقع لزوم به منظور تنگ کردن شکاف ها از طریق بهم آوردن لبه های خارجی و یا با کمک مواد ضایعاتی (dirt) می توان ورود هوا به درون بشکه را کاهش داد و نتیجتاً شدت سوختن چوب ها را کنترل نمود.

علت اینکه شکاف ها را به طریقی ایجاد می کنند، که لبه های آنها به سمت خارج متمایل باشد، اینکه برای تنگ کردن شکاف ها از امکانات موجود و حداقل مواد ضایعاتی استفاده شود (4).

در استفاده از کوره های بشکه ای می توان از بشکه های دیگری نیز برای افزایش فضای کاربری و حجم مازاد بهره گرفت. برای این منظور باید بخش های زیرین و زبرین بشکه دوّم را برید و آنرا بعنوان یک استوانه بر روی بشکه قبلی مستقر ساخت. در اطراف بشکه دوّم نیز همانند بشکه اوّل باید شکاف هایی ایجاد نمود، تا اکسیژن لازم برای سوختن قطعات چوب داخل بشکه ها فراهم گردد (4).

بشکه ها را با چوب های ضایعاتی خشک مملو می سازند. تکه های چوب می توانند از انواع درختان "نرم چوب" یا "سخت چوب" انتخاب گردند. بهتر است قطعات چوب قطورتر از 3 اینچ نباشند زیرا قطعات کلفت تر به زمان بیشتری برای نفوذ حرارت به بخش های داخلی نیازمندند.

قطعات کلفت تر را بهتر است در بخش های زیرین بشکه ها قرار دهید و قطعات نازک تر را بر روی آنها بگذارید. حدالمقدور چوب ها را بصورت متراکم جاسازی کنید. برای این منظور باید بشکه ها را اندکی بلرزانید، تا قطعات چوب بنحو بهتری در داخل آن مستقر گردند و فضاها را به خوبی پُر کنند.

در این هنگام می توان بشکه را افروخت و سپس بشکه دوّم (burner barrel ، after burner) را بر روی بشکه اوّل (bottom barrel) مستقر ساخت و از چوب های ضایعاتی مملو نمود.

همچنان که دود از بشکه خارج می شود، اکسیژن مورد نیاز نیز از طریق شکاف ها به داخل بشکه جریان می یابد و باعث سوختن و شعله وری (flare off) چوب ها می گردد.

مقدار دود حاصله زمانی در حداقل میزان خواهد بود، که از چوب های خشک سود جویند.

هیچکدام از ذغال هایی که در لایه های بالایی بشکه قرار می گیرند، بطور کامل نخواهند سوخت زیرا در حمامی از بخار آب و دی اکسید کربن واقع می شوند.

تمامی اکسیژن ورودی به مصرف سوزاندن چوب هایی می رسند، که به تدریج از حجم آنها کاسته می گردد و به سمت پائین کشیده می شوند.

حدوداً 3 ساعت طول می کشد، تا چوب های درون بشکه بسوزند و تبدیل به نیمسوز گردند امّا افراد باید بعد از هر یک ساعت به بررسی وضعیت سوختن چوب ها برآیند.

در صورتیکه وضعیت شعله ها در یک طرف بشکه بسیار شدید باشد، باید شکاف های آن طرف را اندکی تنگ تر نمود. بدین طریق شعله های مزبور را مجبور می سازید، تا اکسیژن مورد نیازشان را از شکاف های دیگر تأمین کنند، که نتیجتاً به تغییر روال سوختن چوب ها می انجامد.

بعد از 2 ساعت می توانید بشکه فوقانی را بردارید، تا قادر باشید روند ذغال شدن را در درون بشکه زیرین نظاره گر باشید.   

توجه داشته باشید که بشکه فوقانی بسیار داغ و مملو از گازهای فرار است بنابراین برای برداشتن آن باید از دستکش و ماسک مناسب بهره گیرید. دستکش هایی که از الیاف مصنوعی تهیّه می شوند، در برابر حرارت ذوب می گردند ولیکن دستکش هایی که از الیاف گیاهی و چرم طبیعی هستند، برای این منظور مناسب ترند.

همواره مراقب باشید زیرا دمای گاز و بشکه تهیّه ذغال آنچنان زیاد است، که حتی می تواند به سوختگی درجه 3 منجر شود.

بهتر است صورت خود را از بشکه ها دور نگه دارید و آنرا در مقابل وزش باد قرار ندهید، تا گازهای داغ به طرف صورت شما نوزند. همچنین گازهای داغ می توانند موجبات سوختگی موهای سروصورت شما را فراهم سازند.

بهتر است با یک میله بلند تمامی چوب هایی که هنوز نسوخته اند و به ذغال تبدیل نشده اند، به جوانب بشکه بکشانید تا اکسیژن کافی دریافت دارند.

بشکه زیرین را آزاد سازید بطوریکه جوانب آن در معرض جریان هوا قرار گیرند و سریعاً خنک شوند.

متوجه باشید که تولید قطعات کوچک ذغال بر ذغال های خیلی بزرگ ارجح هستند.

در این هنگام شکاف های زیرین و دریچه فوقانی بشکه را کاملاً مسدود سازید، تا هیچگونه اکسیژنی وارد محفظه نگردد.

برای خنک شدن بشکه حداقل به یک شب زمان نیاز می باشد.

کمیّت و کیفیت ذغال حاصله به وضعیت مسدود ساختن شکاف ها و دریچه فوقانی بشکه زیرین پس از برداشتن بشکه فوقانی بستگی دارد.

ذغال های تازه از احتمال آتش گرفتن مجدّد برخوردارند لذا تا 24 ساعت از قرار دادن آنها درون پاکت ها و کارتن های قابل اشتعال خودداری ورزید.

ذغال های تازه موجب جذب اکسیژن هوا می شوند و بدین ترتیب بر حرارتشان افزوده می گردد لذا امکان احتراق خودبخودی (spontaneous combustion) آنها وجود دارد.

در بین ذغال ها ممکن است چوب های نسوخته ای یافت گردند، که به آنها نیمسوز (brands) اتلاق می گردد. از نیمسوزها می توان برای دفعات بعدی تولید ذغال بهره گرفت (4).

دانش و مهارت ذغال سازی چوب ها :

اصولاً ذغال های چوب را از دو طریق زیر تهیّه می کنند :

1) ذغال سازی به شیوه سنتی :

در این روش، ذغال چوب را بطور سنتی از درختان جنگلی (forest wood) تهیّه می کنند.

برای این منظور درختان را پس از قطع کردن وقطعه قطعه نمودن می سوزانند، تا ذغال سنتی (traditional charcoal) حاصل آید (3).

2) در روش دوّم به تهیّه ذغال از بقایای کشاورزی (agricultural residues) و ضایعات (waste) باغبانی نظیر : ساقه ها (stems) و شاخه هایی (twigs) که پس از هرس و یا قطع درختان نامطلوب باغات مثمر و غیر مثمر برجا می مانند، برای سوزاندن و تهیّه ذغال پایدار (sustainable charcoal) می پردازند (3).

از جمله محصولات زراعی معمولی که از ساقه های آنها برای تهیّه ذغال پایدار استفاده می شود، می توان به سویا یا سوژا (soybean) و نخود کفتری (red gram ، pigeon pea) اشاره نمود (3).

بسیاری از انواع چوب ها از قابلیت تبدیل شدن به ذغال برخوردارند ولیکن موضوعات زیر حائز اهمیّتند :

1) چوب های نرم (soft wood) تولید ذغال های نرم و پوک (soft charcoal) می نمایند، که بسیار سریع می سوزند و خاکستر می گردند.

2) روشی که برای استفاده از چوب های نرم بکار می رود، با شیوه بکارگیری چوب های سخت (hard wood) نسبتاً متفاوت است زیرا چوب های سخت متراکم تر هستند و کندتر می سوزند (3).

بطور معمول از گرما و آتش برای تبدیل چوب و ضایعات کشاورزی به ذغال سود می جویند. میزان اشتعال در این روش با تنظیم مقدار هوایی که اجازه ورود به کوره ذغال سازی را می یابد، کنترل می شود.

این روش ذغال سازی که سابقه ای دیرین دارد، توسط ذغال گیرهای (colliers) سنتی استفاده می گردد، تا به طرق زیر به ذغال دست یابند :

1) ذغال گیری چاله ای (pit)

2) ذغال گیری پشته ای (pile ، clamp)

3) ذغال گیری با بشکه های فلزی (metal chamber)

4) ذغال گیری در اتاقک های بنایی (masonry chamber ، kiln) (3).

عوامل بسیاری طی فرآیند کربونیزاسیون چوب ها بر کیفیت ذغال حاصله تأثیر می گذارند که عبارتند از :

1) مقدار رطوبت مواد اولیه (initial moisture content)

2) ترکیبات بیوماس (biomass composition)

3) رطوبت نسبی محیط (humidity)

4) دمای پیرامون (ambient temperature) (3).

ذغال هایی که در این شیوه ها از چوب و ضایعات کشاورزی حاصل می آیند، فقط از 25-20 درصد وزن مواد خام مصرفی برخوردارند.

بعلاوه ذغال های قالبی نیز که از ذرات سیاه و بسیار کوچک کربن (خاکه ذغال) تولید می شوند، دارای وزن و تراکم کمی هستند و به آسانی مشتعل می گردند (3).

چوب ها در اثر فرآیند احتراق یا اشتعال (combustion process) می سوزند. بر این اساس زمانیکه چوب ها در فضای باز و در مجاورت هوای آزاد سوزانده میشوند، به جهت اینکه از کربن ، هیدروژن و نیتروژن ترکیب یافته است، در اثر اکسیده شدن (ترکیب با اکسیژن) تولید نور و گرما می نمایند.

دود (smoke) که از سوختن چوب ها حاصل می آید، مشتمل بر مواد بخار شدنی و ذرات جامد چوب می باشد. نتیجه چنین فرآیند بدون کنترلی را خاکستر (ash) تشکیل می دهد، که سرشار از کربنات پتاسیم می باشد(3).

متقابلاً ذغال چوب زمانی بدست می آید، که ماده سوختنی (چوب) به صورت کامل نسوزد، که اصطلاحاً به آن "احتراق ناقص" یا "اشتعال ناقص" (incomplete combustion) می گویند.

در ضمن فرآیند ذغال سازی ، تمامی مواد بخار شدنی (volatile matter) چوب ها بجز کربن آزاد می گردند و کربن موجود به شکل ذغال و مقادیری خاکستر برجا می ماند (3).

زمانیکه مواد چوبی تحت دمای 300-250 درجه سانتیگراد و بالاتر قرار می گیرند، به سه عنصر زیر تجزیه می شوند :

1) گازها (gases)

2) بخار آب (vapours)

3) مواد جامد (solids) (3).

اشتعال ناقص چوب که در اثر محدود سازی هوای قابل دسترس وقوع می یابد، باعث می شود که عناصر بخار شدنی چوب به شکل دود در آیند و متعاقباً از کوره ذغال سازی بگریزند.

دودهایی که از کوره ذغال سازی خارج می گردند، شامل اجزاء زیر هستند :

الف) گازهای غیر قابل تغلیظ (non-condensable gases)

ب ) بخارات قابل تغلیظ (condensable vapours) (3).

مهمترین گازهایی غیر قابل تغلیظ که در دود حاصل از اشتعال چوب وجود دارند شامل :

منواکسید کربن ، اکسیژن و نیتروژن هستند (3).

مهمترین بخارات قابل تغلیظ موجود در دود حاصل از اشتعال چوب عبارتند از :

1) اسیدهای چوب (water acids)

2) الکل (alchols)

3) قطران (tar)

4) روغن (oil)

5) سایر ترکیبات آلی (organic compounds) (3).

فقط مقدار اندکی از گازها و بخارات موجود در چوب همچنان در داخل ذغال های حاصله باقی می مانند.

ذغالی که در اثر اشتعال ناقص مواد چوبی بدست می آیند، از 95-75 درصد کربن تشکیل یافته اند.

پس از فرار اکثریت گازها و بخارات که به شکل دود و در اثر سوختن چوب انجام می پذیرد، ذغال باقیمانده می تواند به عنوان یک منبع مؤثر و مطمئن برای تولید روشنائی و گرما بکار رود (3).

تبدیل چوب به کربن از دمای 250 درجه سانتیگراد آغاز می گردد ولیکن چنین دمائی فقط در وضعیت عدم کنترل ورود هوا به محفظه ذغال گیری حادث خواهد شد. دمای محفظه در نتیجه عدم محدودسازی به 400 درجه سانتیگراد افزایش می یابد و بدین ترتیب کربونیزاسیون یا ذغال شدن و خاکستر شدن آنها به سرعت انجام خواهد گرفت (3).

اصولاً ساختار کوره های ذغال سازی حائز اهمیّت می باشد. این ساختار باید به گونه ای طراحی گردد، که امکان کنترل سرعت اشتعال بوجود آید، تا به موقع پس از وثوق تبدیل تمامی مواد چوبی به ذغال بتوان فرآیند ذغالی شدن را متوقف ساخت (3).

کوره های ذغالی که از بشکه های فلزی 220 لیتری نفت و یا تانک های فلزی استوانه ای ساخته می شوند، اصولاً دارای دو لوله خمیده در بخش پائینی و بالائی هستند، که اوّلی برای ورود هوا به بخش های زیرین تودۀ در حال سوختن و دیگری برای خروج دودهای حاصله هستند (3).

کوره های بشکه ای را در صورت دلخواه می توان تماماً در داخل خاک مدفون ساخت، بگونه ای که فقط انتهای دودکش و بخش ابتدائی لولۀ هواده در خارج از خاک باقی بمانند.

در این روش نیز تمامی جوانب کوره را عایق می نمایند، تا گرمای حاصل از احتراق در درون آن حفظ گردد.

ارتفاع دودکش بهتر است، در حدود 180-150 سانتیمتر بالاتر از سطح خاک قرار گیرد، تا کارگران مستقیماً در معرض دودهای خروجی از کوره قرار نگیرند.

لوله های دودکش باید به صورت قابل تفکیک باشند، تا در مواقع لزوم به حذف انتهایی آن اقدام شود و دریچه خروج گاز بلافاصله مسدود گردد (3).

مراحل پُر کردن و افروختن مواد خام داخل کوره باید بخوبی مدیریت شوند.

برای این منظور ضایعات کشاورزی نظیر ساقه ها و شاخه های خشک را جمع آوری و آماده می سازند.

درب نیمه مدوّر جانبی کوره بشکه ای را می گشایند و مقادیری از ضایعات کشاورزی را به درون کوره وارد می سازند، بطوریکه تمامی حجم کوره را اشغال نمایند.

گاهی بهتر است شاخه های درختان را به قطعات کوچکتری تبدیل ساخت، تا به راحتی در داخل کوره قرار گیرند.

پس از بارگذاری مواد خام در داخل کوره بشکه ای باید آنرا افروخت. برای این منظور تکه ای کاغذ یا علوفه خشک را مشتعل ساخته و به داخل کوره می اندازند، تا ضایعات کشاورزی درون آنرا مشتعل سازد. روند شعله وری مواد تا آنجا ادامه می یابد، که تمامی مواد مزبور به ذغال داغ و نیمسوز (embers) تبدیل گردند.

در این موقع باید مواد ضایعاتی دیگری نیز به داخل کوره اضافه گردند، تا مجدداً پُر شوند. برای این منظور می توان از میله های بلند (stout pole) بهره جُست (3).

بدین ترتیب با خروج دود سفید رنگ غلیظی از کوره مواجه می شوید، که بیانگر فرار گازهای تبخیر شونده ناشی از سوختن مواد خام است.

در این زمان درب لولائی را می بندند و کوره را به همان حالت باقی می گذارند، تا مواد باقیماندۀ کناره ها نیز بسوزند.

به دلیل اینکه درب ورودی کوره کاملاً مسدود نمی گردیدد، بنابراین مقدار اندکی از هوا همچنان به درون کوره جریان می یابد و فرآیند اشتغال ناقص تداوم می پذیرد آنچنانکه می توان ادامه خروج دود از دودکش را شاهد بود (3).

برای تبدیل ضایعات کشاورزی نظیر ساقه های گیاه "نخود کفتری" به ذغال نیمسوز حدوداً 120-90 دقیقه زمان نیاز می باشد.

زمان دقیق اتمام فرآیند اشتعال ناقص را می توان از رنگ دودهایی که از دودکش خارج می شوند، تشخیص داد.

دقیقاً زمانیکه تمامی مواد ضایعاتی کناره های کوره بسوزند و مواد فرار ترکیبات آنها از دودکش خارج گردند آنگاه رنگ دود از سفید به خاکستری و سپس به سیاهی می گراید (3).

پس از اتمام مرحله کربونیزاسیون چوب ها باید نسبت به قطع فرآیند ذغال سازی اقدام ورزید. برای این منظور باید 3-2 کیسه شن را بکار گرفت و همین میزان شن را بعنوان ذخیره در اختیار داشت.

برای مدیریت عملیات ذغال گیری لزوماً باید از دستکش های عایق حرارتی بهره گرفت (3).

آنگاه که تمامی مواد داخل کوره ذغال سازی بسوزند و به نیمسوز های داغ تبدیل گردند، دود خروجی از دودکش به کلی ناپدید می شود و فقط جریانی از همرفت گازهای داغ مشهود می باشند.

در این مرحله تمامی هوایی که به داخل کوره جریان می یابد، باید بکلی قطع گردد. برای این منظور ابتدا کیسه شن را در جوار دریچه ورودی کوره قرار می دهند و آنرا با بیل می فشارند، تا به انسداد کامل مجرا کمک گردد.

سپس بخش های انتهایی دودکش را با کمک دستکش عایق بر می دارند و روی مجرای آنرا با درپوش فلزی یا سنگ می بندند.

لوله ای که باعث هوارسانی به بخش های زیرین مواد داخل کوره می شوند، باید به طریق مقتضی مسدود می گردد. بدین ترتیب تمامی راههای ورود هوا به داخل کوره ذغال سازی قطع می شوند (3).

در صورتیکه همچنان کمترین میزان ورود هوای اطراف به داخل کوره ذغال سازی وجود داشته باشد، موجب تبدیل شدن ذغال ها به خاکستر خواهد شد.

در پایان ، کوره ها را برای مدت 6-5 ساعت به حال خود رها می سازند، تا خنک گردد.

توصیه می شود که هیچگاه بلافاصله پس از قطع روند ذغال سازی نسبت به گشودن کوره اقدام نشود زیرا ذغال های نیمسوز هنوز گرم هستند و ممکن است پس از خروج از کوره و قرار گرفتن در معرض اکسیژن هوا مجدداً شعله ور گردند و احیاناً حوادث ناگواری را بوجود آورند.

برای تخلیه ذغال از کوره به بیلچه ای با دستۀ بلند نیاز می باشد (3).

باید توجه داشت که همواره مقادیری از چوب ها و ضایعات مصرفی درون کوره ها امکان اشتعال و سوختن را نمی یابند لذا به شکل نیمسوز باقی می مانند.

در بسیاری از موارد سعی گردد که چوب های ضایعاتی کشاورزی را قبل از گذاشتن در داخل کوره ذغال سازی بخوبی خشک نمایند.  

اصولاً ضایعات کشاورزی چوبی حاوی 50 درصد کربن و 15 درصد رطوبت هستند. مابقی ترکیبات چوب های ضایعاتی را مواد ناخواسته ای چون: قطران ، الکل ، لیگنین و غیرو تشکیل می دهند.

حتی زمانیکه کوره را کاملاً از ضایعات چوبی پُر نمایند، هنوز هم فضاهایی در اطراف قطعات سوختنی باقی می مانند. همچنین شاخه ها در اثر سوختن به قطعات کوچکتری تبدیل می شوند لذا در پایان با کاهش حجم ضایعاتی که به ذغال تبدیل شده اند، مواجه خواهید بود (3).

حتی در موفقیّت آمیزترین فرآیند سوختن چوب ها درون کوره نیز با موارد زیر مواجه می گردید :

1) تبدیل بخش کوچکی از چوب ها به خاکستر

2) بخشی از چوب ها که در کناره های کوره قرار داشته اند، به دلیل عدم دسترسی به هوا و حرارت کافی نتوانسته اند به ذغال نیمسوز تبدیل گردند. چنین چوب هایی را می توان برای دفعات بعدی ذغال سازی بکار برد.

3) بخشی از ذغال ها به خاکه تبدیل می گردند، که از طریق قالب گیری قابل استفاده خواهند شد (3).

اصولاً ذغال هایی که طی فرآیند ذغال سازی از چوب های نرم و ضایعات کشاورزی حاصل می گردند، از تراکم بسیار کمی برخوردارند و به راحتی پودر می شوند و تبدیل به خاکه ذغال می گردند.

پودر یا خاکه ذغال بخوبی نمی سوزد و در این حالت فقط به تولید مقادیر کمی گرما در بخاری ها منجر می شود. بنابراین شایسته است که پودر ذغال را به صورت قالبی درآورند تا کارآیی و دوام بیشتری داشته باشد.

ذغال های قالبی را می توان در اشکال ، اندازه ها و تراکم های مطلوب تهیّه نمود (3).

 برای تهیّه ذغال های قالبی ابتدا باید با دستگاه آسیاب (grinder) به پودر کردن (powder) ذغال های خاکه ای (ground) پرداخت و آنگاه با یک عامل چسباننده یا همبند (bonding agent ، binder) می توان پودر ذغال را به شکل قالب دلخواه در آورد.

در بسیاری از موارد می توان از نشاسته جوشیده (boiled starch) و یا پهن تازۀ گاو (fresh cow dung) برای این مورد سود جُست.

بکارگیری نشاسته برای این منظور ارجح تر است زیرا در زمان آتش زدن ذغال های قالبی تولیدی به دود کمتری منجر می شود درحالیکه بکارگیری پهن تازۀ گاو بویژه در 10-8 دقیقه ابتدائی اشتعال به تولید دود قابل ملاحظه ای می انجامد.

علیرغم اینکه پهن خشکیدۀ گاوها در بسیاری از مناطق روستائی قابل دسترس است ولیکن ذغال های قالبی می توانند جایگزین آنها در فرآیند پخت و پز شوند زیرا گرمای بیشتر و دود به مراتب کمتری را در قیاس با آن تولید می کنند (3).

برای اینکه ذغال های قالبی از استحکام کافی برخوردار باشند و تحمل حمل و نقل را بیابند، باید حدود 5 درصد حجم آنها را مواد همبند تشکیل بدهند.

دستگاه قالب زنی ذغال ها (briquette) معمولاً از نوع تخلیه گر پیچشی است بطوریکه در یک سمت با مخلوط پودر ذغال و ماده همبند تغذیه می شود و از سمت دیگر به خروج ذغال قالبی می انجامد.

قالب های ذغال تازه تولید را در فضای آزاد و در معرض تابش خورشید قرار می دهند، تا کاملاً خشک شوند. البته این روند بستگی کاملی به شرایط آب و هوائی منطقه دارد و می تواند 3-2 روز به درازا انجامد.

میزان ضایعات ذغال در این روش بسیار کم است و ذغال های قالبی دارای بیشترین راندمان تولید انرژی می باشند (3).

روش های تولید کوره ای ذغال چوب :

سابقاً استفاده از کوره های چاله ای یا زیرزمینی (pith kilns) از شیوه های مدرن تولید ذغال چوب محسوب می شدند، بطوریکه هنوز گاهاً در برخی نقاط جهان بکار گرفته می شوند. اغلب کوره های چاله ای از نیمه دوّم قرن نوزدهم به فراموشی سپرده شدند و جای خود را به کوره های دیگری موسوم به کوره های کندوئی (beehive kilns) دادند (2).

قطعات چوب های سخت خشک شده را در کوره های چاله ای یا زیرزمینی معمولاً با طولی در حدود 4 فوت و قطر تقریبی 8-6 اینچ و با ظرفیت 90-50 "کورد" (cords) {هر کورد معادل 3/6 مترمکعب} شارژ می کردند سپس مقادیری خاک را بر سطح چوب ها می پاشیدند تا بخوبی استحکام یابند و ایجاد چارچوبی محفظه مانند نمایند ولیکن خاک ها را متراکم نمی نمودند تا از جریان یافتن گازهای خروجی از لابلای چوب های مشتعل به خارج از کوره ممانعت به عمل نیاورند. برای تبدیل شدن 50 "کورد" از چوب های مشتعل شده به ذغال چوب باید حدوداً 20 روز صبر کنند و در نهایت به عملکرد نازل ذغال چوب دست یابند، که حدوداً 700 پوند ذغال چوب از هر "کورد" چوب حاصل می گردید. این روش علاوه بر عملکرد پائین خواهان نیروی انسانی قابل توجهی نیز می باشد (2).

کوره های کندوئی آجری (brick beehive) با ظرفیت 90 "کورد" و با طرح های غیر یکنواخت بکار گرفته می شدند. بزرگترین کوره های کندوئی آجری دارای ارتفاع 24 فوت و قطر 30 فوت بودند، که از دیواره هایی با ضخامت 12 اینچ بهره می بردند. آنها همچنین دارای سقف هایی گنبدی شکل (dome shaped) برای تسریع در خروج دود حاصل از فرآیند ذغال سازی بودند. برخی از کوره های کندوئی هنوز در نقاطی از آمریکا فعالند (2).

کوره های کندوئی جنگل سیاه (BRFbk) در اوایل سال های 1930 میلادی ابداع گردیدند. آنها از 16-14 صفحۀ فلزی مدرّج (gage sheet) ساخته می شدند و دارای قطر پایه 7 فوت ، قطر ناحیه فوقانی 5/4 فوت و ارتفاع 5 فوت بودند، که با 4 دریچه ورود هوا و 4 دودکش تجهیز می شدند (2).

کوره های کندوئی دارای 3 بخش مجزا به ترتیب زیر هستند :

1) بخش قاعده (base)

2) بخش میانی (midsection)

3) بخش تاج (crow) (2).

کوره های کندوئی قابل حمل و نقل می باشند و از حجمی معادل 5/1-1 کورد برخوردارند. آنها از هزینه مراقبت کم و قابلیت انتقال مناسب برخوردارند. امکان برنامه ریزی عملیاتی کوتاه مدت از جنبه های مثبت کوره های کندوئی شمرده می شود.

کوره های کندوئی ثابت با حجم 75 "کورد" نیز احداث می گردند.

کوره های کندوئی متحرّک را از جنس فلز و کوره های کندوئی ثابت را از آجر می سازند.

کوره های کندوئی متحرّک در قیاس با انواع آجری خواهان هزینه بیشتری به ازای هر "کورد" ظرفیت هستند(2).

کوره های نوع "نیو هَمپشایر" (New Hampshire) در سال 1938 میلادی ابداع گردیدند. این کوره ها در زُمره کوره های کندوئی محسوب می شوند و دارای درپوش صفحه ای فلزی با قاب فوقانی (top plate) کم عمق هستند. طرح مزبور از قابلیت بلند کردن و جابجایی نیز برخوردار می باشد. برای جابجائی کوره های "نیو همپشایر" باید دیرک هایی را در زیر آنها قرار داد، تا حمل و نقل کوره امکانپذیر گردد. بخش آتشدان چنین کوره هایی از کارآئی مطلوبی برخوردار است (2).

کوره های تلسکوپی (telescopic type) را به شکل مستطیلی و با صفحات فلزی می سازند بطوریکه بخش فوقانی موسوم به "حواشی بالدار" (edge-flanged) یا "دامن حاشیه دار" (overskirt) اندکی بزرگتر از بخش قاعده ای آنها است (2).

کارخانجات تقطیر چوب یا WDP (wood distillation plants) نیز از سال های 1890 میلادی تأسیس شدند و بدین ترتیب منابع جدیدی برای تهیّه ذغال های چوب فراهم گردیدند. این کارخانجات به منابع پایدارتری نسبت به کوره های ذغال سازی معمولی دسترسی داشتند (2).

کارخانجات تهیّه ذغال از مواد بازیافتی (recovery plants charcoal) به تعداد زیادی تاکنون ساخته شده اند، تا علاوه بر تولید ذغال چوب بتوانند فرآورده های جانبی نظیر : متانول ، اسید استیک و نظایر آنها را فراهم سازند.

تولید محصولات جانبی (byproducts) در کارخانجات ذغال بازیافتی علاوه بر فواید عمده ای که دارند، باعث کاهش هزینه های تولید ذغال می گردند.

تأسیس کارخانجات ذغال بازیافتی تا سال 1920 میلادی مداوماً گسترش یافت ولیکن در فاصله سال های 40-1920 میلادی دچار رکود شد. در آن سال ها بسیاری از کارخانجات ذغال بازیافتی تعطیل شدند زیرا مواد مشابه دیگری با منشأ شیمیائی-صنعتی به بازار عرضه می گردیدند، که بهای ارزان تری نیز داشتند.

سرانجام از سال های 1950 میلادی مجدداً بر ارج و قرُب ذغال چوب بویژه انواع بازیافتی آن افزوده شد زیرا بازار جدید و گسترده ای برای آن به نام "کاربرد خانگی" با مصارف اجاق های کباب پزی (backyard barbecue) گشوده گردید (2).

تولیدات جانبی بازیافتی درختان سخت چوب :

حدوداً 50 درصد ذغال های چوب تولیدی ایالات متحده آمریکا طی اواخر قرن بیستم از 6 کارخانه تولیدات فرعی بازیافتی درختان سخت چوب حاصل می آمدند. چهار کارخانه از 6 کارخانه مذکور به تولید اسید استیک و متانول می پرداختند درحالیکه کارخانه پنجم منحصراً به تولید متانول اقدام می نمود و کارخانه ششم به طرق غیر مستقیم به تدارک اسید استیک و استات سدیم همّت می گمارد. در این کارخانجات، ذغال چوب را با کوره های (oven) ذغال سازی متداول ولیکن با شیوه ای متفاوت تولید می کردند (2).

در تمامی 6 کارخانه فوق الذکر مراحل عملیاتی به شرح زیر انجام می پذیرفتند :

1) چوب ها را قبلاً خشک کرده و متعاقباً کربونیزه می نمودند.

2) مایعات خام (crude liquid) حاصله را برای تهیّه مواد بازیافتی دارای خلوص بالا تصفیه می کردند(2).

فرآیندهای حادث در کوره های ذغال :

مهمترین عملیات کوره های ذغال شامل فرآیند پخت (batch process) چوب ها می باشند.

کوره های فلزی افقی که اخیراً برای این منظور ابداع شده اند، در حدود 10 "کورد" از چوب های ضایعاتی را در خودشان جا می دهند.

اینگونه کوره ها را غالباً به شکل زوج تعبیه می کنند و حرارت را به صورت آتش خارجی و از انتهای کوره وارد می سازند.

ذغال چوب ، قطران و گازهای حاصل از فرآیندها در چنین کوره هایی تماماً قابل استفاده خواهند بود.

دمای اینگونه کوره ها تا نهایت 800 درجه فارنهایت کنترل می گردد.

مدت ذغال سازی در حدود 22-18 ساعت دوام می پذیرد.

حداقل 48 ساعت برای خنک شدن ذغال های تولیدی لازم می باشد سپس ذغال ها باید به مدت 48 ساعت دیگر در شرایط سایه و سرپوشیده نگهداری شوند، تا برای حمل و نقل بی خطر آماده گردند.

در این شیوه، از هر "کورد" (3/6 مترمکعب) چوب سخت در حدود 1100-1000 پوند ذغال حاصل می شود.

با توجه به اینکه هزینه روزانه هر "کورد" از ظرفیت کوره ها تقریباً 35000 دلار است لذا باید لااقل به فرآیند 100 "کورد" در روز اقدام ورزند، تا از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشد (2).

فرآیند کوره های بشکه ای استافورد :

کوره های بشکه ای "استافورد" (Stafford retort) بطور وسیعی بعنوان کوره های ذغال سازی در سراسر جهان استفاده می شوند. مهمترین تفاوت ذغال سازی در بشکه های "استافورد" عبارت از : بکارگیری پشت سر هم و عمودی بشکه ها بدون گرمادهی کمکی می باشد. در این کوره ها از خُرده ها (chipped) ، تراشه ها (hogged) و قطعات کوچک چوب ها (small blocks) استفاده می گردد(2).

خشک کردن چوب های مصرفی در بشکه های "استافورد" برای کاهش مقدار رطوبت (predrying) به منظور حصول فرآیندهای مطلوب ضرورت دارد.

برای خشک کردن چوب های مزبور از خشک کن های دوّار (rotary driers) استفاده می کنند، تا گازهای حاصل از کوره ها را به چوب ها بوزانند و رطوبت آنها را به 5/0 درصد برساند (2).

بشکه های "استافورد" دارای 40 فوت ارتفاع و 10 فوت قطر هستند و بخوبی عایق بندی گردیده اند زیرا کنترل حرارت مناسب درون بشکه ها از مهمترین عوامل عملیات موفقیت در ذغال سازی  مطلوب می باشد.

دریچه هایی که در ابتدا و انتهای اینگونه کوره ها وجود دارند، از ورود ناخواسته هوا و خروج گازهای حاصله جلوگیری می نمایند.

اصولاً چوب های خشک از بخش فوقانی به داخل کوره ریخته می شوند، تا در دمای 300 درجه فارنهایت واقع شوند. این چوب ها در اثر کربونیزاسیون به سمت پائین کوره حرکت می کنند و در مواجهه با دماهای بالاتر قرار می گیرند.

همچنانکه ذغال های چوب در پائین کوره تولید می گردند، مداوماً مقادیر دیگر چوب ها از بخش فوقانی کوره اضافه می شوند.  

دمای کوره "استانفورد" در بخش قاعده به حدود 480 درجه فارنهایت می رسد درحالیکه بخش میانی کوره با حدود 950 درجه فارنهایت از بالاترین دمای سیستم برخوردار می باشد.

مواد تبخیر شده و فرّار حاصل از فرآیند کربونیزاسیون چوب ها از دریچه های چهارگانه فوقانی سیستم خارج می شوند و برای تولید محصولات جانبی تغلیظ می گردند.

ذغال های حاصله را به تدریج از کوره "استافورد" خارج می سازند، تا تدریجاً خنک گردند.

نهایتاً ذغال های درشت حاصله را مستقیماً به بازارهای مصرف عرضه می کنند امّا ذغال های ریز را آرد می نمایند تا در کارخانجات صنعتی به ذغال قالبی (briquette) تبدیل گردند.

در این سیستم، از هر "کورد" چوب های سخت در حدود 1000 پوند ذغال حاصل می آید (2).

فرآیند چرخش گازها در کوره های بشکه ای :

فرآیندهای متفاوتی در روش کوره های بشکه ای (oven) توسط "رایچرت" (Reichert) در آلمان و "لامبیوت" (Lambiotte) در بلژیک طراحی گردیدند. روش های مذکور که بنحو موفقیّت آمیزی در بسیاری از کارخانه های ذغال سازی اروپا بکار گرفته شدند، دارای مشکلات عمده ای نظیر مصرف چوب و هزینه های کارگری زیاد بودند.

در شیوۀ مزبور، گازهای داغ و غیر قابل اشتعال در سرتاسر کوره و از لابلای چوب ها جریان می یابند(2).

در شیوه "رایچرت" از یک توده چوب خام به صورت تک محموله (batch) و یکباره برای شارژ یا بارگذاری کوره استفاده می شود درحالیکه در شیوۀ "لامبیوت" از افزودن مداوم چوب ها (continues) بهره می گیرند (2).

گازها در هر دو شیوه از بالا به پائین کوره و هم راستا با حرکت چوب ها جریان می یابند.

کوره های مزبور به شکل بشکه ای سیلندری با انتهای باریک است، که به صورت منفرد یا جمعی به حالت عمودی استقرار یافته اند. ابتدا و انتهای این نوع کوره ها دارای دریچه هایی برای کنترل اتوماتیک هوای ورودی و همچنین بخار آب و گازهای حاصلۀ خروجی هستند بطوریکه بخشی از گازها برای تغلیظ شدن به خارج از کوره (furnace) هدایت می گردند و بخشی نیز در داخل کوره به گردش در می آیند، تا بزودی با گازهای جدید جایگزین شوند.

عملکرد ذغال چوب در اینگونه کوره ها به ازای هر "کورد" ماده خام در قیاس با سایر انواع کوره ها بیشتر است(2).

فرآیندهای کارخانجات تبدیل محصولات فرعی :       

کارخانجات بازیافت چوب های ضایعاتی، بسیاری از بازارهای محصولات فرعی خود را طی 25 سال اخیر از دست داده اند لذا محصول اصلی آنها به ذغال چوب منحصر گردیده است. اینگونه کارخانجات اجباراً برخی از دستگاه های سیستم را از گردونه تولید حذف نموده و دستگاه های جدیدی را نصب کرده اند.

بدین ترتیب تبدیل گازهای تولیدی کوره های ذغال سازی به محصولات فرعی متوقف گردید و از آنها برای خشک کردن مواد خام داخل کوره ها استفاده می شود و یا اینکه مستقیماً در بدو ورود به اتمسفر سوزانده می شوند، تا به مخاطرات سلامتی انسان ها نینجامند.

ذغال هایی که از چنین کارخانجات تغییر یافته ای حاصل می گردند، عموماً از نظر هزینه های مصرفی به ازای هر تن ذغال چوب مقبولیت دارند (2).

بازیافت ماده فرعی رزین از چوب ها :

کوره های فلزی افقی که برای تولید ذغال چوب بهره برداری می گردند، برای تولید رزین از کنده های بلااستفاده درختان کاج مناسب هستند. برای این منظور آتشدان هایی (fire boxes) را مبتنی بر طول کوره های بشکه ای در یک طرف یا هر دو طرف آنها تعبیه می کنند.

پُر کردن و تخلیه مواد از کوره های مذکور بر اساس اندازه آنها می تواند با دست و یا ماشین آلات انجام پذیرد درحالیکه مایعات حاصل از کربونیزاسیون چوب ها بدون تغییرات کلی از کف کوره ها خارج می گردند و گازهای تولیدی نیز با عبور از دریچه های جانبی به دستگاه های تغلیظ (condensers) وارد می شوند(2).

مهمترین محصولاتی که در این روش حاصل می آیند عبارتند از :

1) ذغال چوب (charcoal)

2) قطران کاج (pine tar)

3) روغن های حلاّل (solvent oils) (29).

بعد از یک دوره کربونیزاسیون یا ذغال سازی 24 ساعته ، ذغال ها را از کوره ها خارج می نمایند، تا خنک گردند. بهرحال مقدار ذغال چوبی که به ازای هر "کورد" بدست می آید، در حدود 750-700 پوند است.

بعلاوه نوع مواد خامی که در هر وهله بکار می روند، دارای تأثیرات قابل توجهی بر میزان عملکرد مواد فرعی حاصله از جمله مواد رزینی خواهند داشت.

سرمایه گذاری لازم برای تأسیس کارخانه ذغال سازی جهت هر "کورد" چوب در روز حدوداً 25000 دلار تخمین زده می شود (2).

تولیدات مرسوم و کاربرد آنها :

امروزه استفاده از کوره ها (kilns) محبوب ترین شیوه تولید ذغال چوب می باشد زیرا نیازمند کمترین سرمایه گذاری است و کاربرد ساده ای نیز دارد.

بهرحال استفاده از سیستم های تجاری تولید ذغال که بتوانند از ضایعات چوب و خُرده های آن استفاده نمایند، طی سال های اخیر در سراسر جهان توسعه یافته اند (2).

مقدار مصارف صنعتی ذغال چوب حدود 100 هزار تن در سال 1956 میلادی بوده است ولیکن میزان مصارف خانگی و تفریحی آن در همان سال تقریباً 135 هزار تن برآورد گردید.

همچنین حدود 35 هزار تن ذغال چوب را برای تصفیه آب ، فرآوری توتون ، تغذیه دام ها و بهبود وضعیت خاک (soil condition) مصرف نمودند (2).

"جدول6) موارد کاربرد ذغال چوب (2):"

 "ادامه این مطلب را می توانید در بخش سوّم مقاله مطالعه نمائید."