Kull

Kull er en svart, lett karbonrester produsert ved sterk oppvarming av tre ( eller andre plante- og dyrematerialer ) til temperaturer fra 400 til 700 °C, i fravær av luft, i et minimum av oksygen for å fjerne alt vann og flyktige komponenter. Det er et solid, sprøtt og porøst brennbart materiale med et høyt karboninnhold (i størrelsesorden 98%).

I den tradisjonelle versjonen av denne pyrolyseprosessen , kalt forkulling , som ofte danner en trekullovn , tilføres varmen ved å brenne noe av selve utgangsmaterialet, med begrenset tilførsel av oksygen . Materialet kan også varmes opp i en lukket retort . Moderne kullbriketter som brukes til utendørs matlaging kan inneholde mange andre tilsetningsstoffer, for eksempel kull .

Denne prosessen skjer naturlig når forbrenningen er ufullstendig, og brukes noen ganger i radiokarbondatering . Det oppstår også utilsiktet ved fyring av ved, for eksempel i en peis eller vedovn . Den synlige flammen i disse skyldes forbrenning av flyktige gasser som utskilles når veden omdannes til trekull. Soten og røyken som vedbranner ofte avgir er et resultat av ufullstendig forbrenning av disse flyktige stoffene. Kull brenner ved høyere temperatur enn ved, med knapt noen synlig flamme, og frigjør nesten ikke annet enn varme og karbondioksid (ett kilo kull inneholder mellom 680 og 820 gram karbon, som når det kombineres med oksygen i atmosfæren danner mellom 2,5 og 3 kg karbondioksid).

Varmeverdien til trekull varierer mellom 29 000 og 35 000 kJ/kg, mye høyere enn ved, som varierer mellom 12 000 og 21 000 kJ/kg.

Historikk

Produksjonen av trekull på steder der det er rikelig med tre, dateres tilbake til antikken. Det starter vanligvis med å stable treblokkene på endene for å danne en konisk stabel. Åpninger er igjen i bunnen for å slippe inn luft , med en sentral sjakt som fungerer som skorstein . Hele haugen er dekket med torv eller fuktet leire . Matlagingen starter i bunnen av skorsteinen og sprer seg gradvis utover og oppover. Suksessen til operasjonen avhenger av forbrenningshastigheten . Under gjennomsnittlige forhold gir tre 60 volum % trekull eller 25 vekt % ; [ 1 ] Småskala produksjonsmetoder produserer vanligvis bare 50 volumprosent, mens større skalametoder tillot høyere utbytter på rundt 90 % på 1600  -tallet . Operasjonen er så delikat at den vanligvis ble overlatt til profesjonelle kullbrennere. De bodde ofte alene i små hytter for å stelle vedhaugene sine. For eksempel, i Harz-fjellene i Tyskland , bodde chickadees i koniske hytter kalt Köten ' som er bevart i dag.

Masseproduksjonen av trekull (på sitt høydepunkt sysselsatte den hundretusenvis av mennesker, hovedsakelig i alpine og naboskoger) var en viktig årsak til avskoging , spesielt i Sentral-Europa . [ 2 ] I England ble mange skoger drevet som avkom , som ble hogd og gjengrodd syklisk, slik at en konstant tilførsel av trekull var tilgjengelig. Klager (så tidlig som i Stuart-perioden om knapphet kan være relatert til resultatene av midlertidig overhogst eller manglende evne til å øke produksjonen for å møte økende etterspørsel. Den økende mangelen på lett å høste tømmer var en viktig faktor i overgangen til det fossile brenselekvivalenter , hovedsakelig kull og kull til industriell bruk.

Den moderne prosessen med å forkulle tre, enten i små biter eller som sagflis i retortstøpejern , er mye praktisert der det er lite treverk, og også for gjenvinning av verdifulle biprodukter ( metanol , pyrolignsyre , tretjære ), som prosessen tillater. Spørsmålet om karboniseringstemperatur er viktig ; ifølge J. Percy blir treverket brunt ved 220 grader Celsius (428 °F), en dyp brun-svart farge etter en tid ved 280 grader Celsius (536 °F), og en lett pulveraktig masse ved 310 grader Celsius (590 grader Celsius). °F). Kull laget ved 300 grader Celsius (572 °F) er brunt, mykt og sprøtt, og antennes lett ved 380 grader Celsius (716 °F); laget ved høyere temperaturer er det hardt og sprøtt, og antennes ikke før det varmes opp til omtrent 700 grader Celsius (1292,0 °F). [ 1 ]​ [ 3 ]

I Finland og Skandinavia ble trekull ansett som biproduktet ved produksjon av tretjære . Den beste tjæren kom fra furutreet , så furuskogene ble felt for pyrolyse av tjæren . Resterende trekull ble mye brukt som erstatning for metallurgisk koks i masovner for smelting . Tjæreproduksjon forårsaket rask lokal avskoging . Slutten av tjæreproduksjonen på slutten av 1800  -tallet førte til en rask gjenplanting av de berørte områdene.

Den amerikanske formen for kullbrikett ble oppfunnet og patentert av Ellsworth BA Zwoyer fra Pennsylvania i 1897 [ 4 ] og ble produsert av Zwoyer Fuel Company. Prosessen ble popularisert av Henry Ford , som brukte trebiprodukter og sagflis fra bilproduksjon som råmateriale . Ford Charcoal ble Kingsford Company.

Carboneras

For et århundre siden var det i alle landlige områder vanlig å se figuren til kullbrenneren , en jobb som nå var på randen av utryddelse, hvis jobb var å fullstendig dekke enorme vedhauger med mose og møre greiner, kullbrenneren . Så tente han veden (nederst), og lot den brenne i flere dager. Så klatret han opp på toppen av haugen og tråkket på den.

Da laget var stabilt og ikke skalv, et tegn på at alt var tørt og herdet, åpnet han haugen og fikk tak i det dyrebare brenselet. Men mange døde synkende ned i haugen, ennå ikke herdet, noe som gjorde yrket til en risikabel handel.

Arbeidet deres var delt inn i to oppgaver: å felle veden og transportere den til kullsyreområdet, og å sette sammen pelene og kontrollere karboniseringsprosessen. Lønnen ble delt likt mellom disse to utførte oppgavene.

Avhengig av opprinnelsen hadde den forskjellige navn: eikekull, eik cisco , picón , som hver hadde en karakteristisk anvendelse.

Nyheter

Foreløpig er bruk av vedhauger fortsatt svært vanlig, nå produseres det i ovner på bakken. Det er hull som er dekket med jernplater for å dekke ethvert luftinntak og temperaturen for fyring av ved er veldig høy. Høye temperaturer er ansvarlige for tørking av alle slags grønnsaker og produserer dermed trekull.

Bruker

Trekull er det første trekullmaterialet som ble brukt av mennesker, og bruken av det stammer sannsynligvis fra det øyeblikket ild begynte å bli brukt; siden bitene av forkullet tre som ville blitt igjen i noen branner kan betraktes som et rudimentært trekull. Faktisk er det bevis på at i mange hulemalerier fra over 15 000 år siden ble kull brukt til å markere figurer, i tillegg til at det ble brukt som et svart pigment når det ble blandet med fett , blod eller fiskelim .

Kull brukes for det meste som drivstoff, ikke bare til husholdningsbruk, men også til industri, spesielt i utviklingsland . Produksjonen av trekull har en betydelig miljøpåvirkning som må reduseres.

Iron Forge

En annen grunnleggende bruk av trekull i menneskehetens historie er bruken i metallurgi . Metallurgien av jern startet allerede rundt 1200 år. C. og som finner sted i Europa under " jernalderen " (700 f.Kr. til 68 e.Kr.), ville ikke vært mulig uten trekull, siden de høye temperaturene som kreves for å smelte mineraler, de ikke kan oppnås ved å bruke tre eller brensel fra jernalderen. I tillegg fungerer karbonet i trekull som en reduksjon for metalloksidene som danner mineraler, og med riktig teknikk kan en del av dette karbonet legeres med jern for å gi opphav til stål , mye hardere enn jern, som det var medvirkende til. utvikle sterkere våpen og verktøy. Det var drivstoffet som ble brukt i den såkalte katalanske smia , for produksjon av stål.

Bruken av trekull i metallurgi har vart til i dag, selv om andre brensler som metallurgisk koks nesten helt har erstattet det, for tiden og spesielt i land med rike skogressurser og utviklingsøkonomier er det en gjenoppblomstring av bruken av trekull i metallurgi, gitt at bruken også representerer, i det minste i prinsippet, en lavere miljøbelastning enn metallurgisk koks. Karbon kan finnes i jern-karbon- legeringer , både i bundet tilstand (Fe3C, sementitt ) og i fri tilstand (C). På en generisk måte, ved å øke prosentandelen av karbon, øker Fe-C-legeringer deres hardhet og stivhet og mister duktilitet . En jernlegering anses å være et stål hvis den inneholder mindre enn 2 % karbon, hvis prosentandelen er høyere kalles den støpejern.

Andre applikasjoner

En annen av bruksområdene for trekull er produksjon av krutt . Svart pulver består av 75% salpeter ( kaliumnitrat ), 12% svovel og 13% trekull. Disse ingrediensene, når de brennes, produserer en gass som har en tendens til å oppta et volum som er 400 ganger større enn den opprinnelige blandingen, og produserer et sterkt trykk på veggene i beholderen som inneholder dem.

Siden trekull er et porøst materiale, er en annen av dets bruksområder dets bruk som absorbent (evne til å fange molekyler eller ioner). Dermed er det kjent at forkullet tre ble brukt som medisinsk absorbent i det gamle Egypt og det i 400 f.Kr. C. Hippokrates anbefalte å filtrere drikkevann med kull. Kull har ikke en porøs tekstur som er like utviklet som aktiv karbon. Imidlertid er det enklere og billigere å produsere, så til tross for at det er en relativt middelmådig absorbent, sammenlignet med aktivert karbon , brukes den i visse applikasjoner som ikke krever høy absorpsjonskapasitet. Det brukes også til å adsorbere relativt store molekyler (som fargestoffer), siden det meste av porøsiteten til trekull er innenfor området til makroporer (porebredde > 50 nm). En relativt viktig anvendelse er avklaring av alkoholholdige drikkevarer som vin, øl, whisky, etc.

I Chile kalles det "trekull" og er vanligvis laget av ved fra hagtorn, radiata furu, eukalyptus, samt avfall fra andre trær og busker. Bruken har en lang tradisjon, og den dag i dag er det det innenlandske drivstoffet for bruk til grilling og landsteker. Produksjonen og salget er spesielt aktiv i den sentrale sonen av landet, og finnes både i store dagligvarebutikker og i direkte salg gjennom små produsenter. I sin utdyping brukes den tradisjonelle metoden kalt "brenner", som vanligvis består av et synkehull eller en liten utgraving i siden av en ås, som en liten inngang og en liten ventilasjon er igjen på toppen. Denne fylles med tre og grønnsaksrester, lyser opp og tetter deretter inngangen helt med grønne grener, murstein og gjørme. Den får stå å brenne i flere dager til den øvre ventilasjonen slutter å avgi røyk, da vil kullbrenneren åpne inngangen for å trekke ut produktet.

Produksjonen av trekull, som forklart før, kan gjøres på flere måter, men det er viktig å detaljere noen av dem:

1. Produksjon i brennere: de er hull som er laget i bakken, eller huler med varierende dimensjoner (r=1 mx 2m), som det lages forskyvninger til (som røyk og vanndamp slipper ut) og en dørinngang gjennom hvilken tre er introdusert. Denne formen brukes i fjellområder (med skråninger) der det er leirjord, trekull er vanligvis hentet fra hagtorn, hualo, eik. Den første brannen påføres gjennom døren, plassert på siden.

2. I ovner laget av leire, murstein eller adobes og andre metaller, 1-2 m i diameter x 2 m høye, med en sidedør i metall, gjennom hvilken ved fra forskjellige plantearter (hagtorn, eik, etc.) kommer inn. , tidligere kuttet. Også på sidene er smutthullene.

3. "Slott" eller "aper" er konstruksjoner i form av en kjegle eller "klokke" 2 m i diameter x 2 m høy. De er bygget som følger:

- Trærne kuttes, de får tørke til bladene er brune, deretter kuttes de i passende mål (1-2m), de brytes til flis hvis bitene er veldig tykke.

- De flyttes i vogner som trekkes av okser til kullbingen (en rund overflate med en diameter på 4 m) hvor alt veden eller flisen avsettes (sirkelform).

– «Slottet» bygges med start i midten av kullbingen, først plasseres en 2 m stolpe, som de andre brikkene eller flisene legges til, avhengig av diameteren og vertikalt til bakken. De tykkeste går til midten, de tynneste til periferien, til de danner kjeglen.

– I bunnen av kjeglen er det laget en krage med greiner og knagger for å hindre at halmen eller jorden renner av, senere legges et 20 cm lag med skogsløv eller hvetehalm. Deretter legges et jordlag på ca. 20 cm.

– På toppen av «slottet» åpnes et hull som bålet tennes gjennom, som dekkes til når ilden har dannet glør.

- I den basale delen er den dekket under ringen av grener, og etterlater hull som kalles "lat" eller smutthull som vanndamp og røyk slipper ut gjennom.

- Prosessen med matlaging eller kulldannelse varer mellom 10 til 15 dager, avhengig av størrelsen på slottet. I denne perioden må du ta vare på den dag og natt for å unngå at den går i stykker. De første dagene åpnes det på toppen og «Retape»-aktiviteten gjennomføres (legger til korte fliser på 50 cm, for å danne kull og forhindre at brannen slukner). Jord tilsettes og presses hele tiden ned med en spade.

- Når brannen når gulvet i kjeglen, slutter røyken å komme ut eller dampen er helt dekket. Etter to dager (som er avkjølt) trekkes kullet ut, først fjernes lagene med jord og blader; for deretter å skaffe kullet, som helles i forskjellige beholdere (30 kg poser eller 2-5 kg ​​poser).

Et slott kan produsere fra 80 til 150 poser à 30 kg hver og kvaliteten på trekullet avhenger av kokeprosessen og typen tre som brukes. De beste trekullene produseres fra arter med tre med høy tetthet (eik eller hualle, hagtorn).

Innenlandsbruk

I Mexico , Uruguay , Peru , Spania , Argentina , Paraguay og andre spansktalende land har trekull blitt brukt i århundrer som brensel i brenneovner eller i ovner eller ovner. En av konsekvensene av produksjonen av dette er avskoging. Produksjonen av trekull og dets forbrenning forårsaker betydelige miljøproblemer og har også negative konsekvenser for menneskers helse. Karbonmonoksid ( CO ), et produkt av ufullstendig forbrenning av kull, er en svært giftig og giftig gass når den holdes innendørs, derav viktigheten av å ventilere interiøret i hjemmene og fjerne brenneren ved sengetid, på grunn av faren for forgiftning .

Det er også veldig vanlig å bruke den til å steke kjøtt på grillen .

Se også

Referanser

  1. ↑ a b  En eller flere av utsagnene ovenfor inneholder tekst fra en publikasjon uten kjente opphavsrettsbegrensninger :  Wikisource-logo.svg Various Authors (1910-1911). « Kull ». I Chisholm, Hugh, red. Encyclopædia Britannica . A Dictionary of Arts, Sciences, Literature, and General Information ( 11. utgave) . Encyclopædia Britannica, Inc.; for øyeblikket i det offentlige domene . 
  2. ^ Ray, G.F. (juli 1979). "Energiøkonomi - en tilfeldig tur gjennom historien" . Energiøkonomi 1 (3): 139-143. doi : 10.1016/0140-9883(79)90044-6 . 
  3. ^ "Karboniseringsprosesser" . FAO . Hentet 21. mai 2021 . 
  4. ^ "Grill - Historien om grilling" . Inventors.about.com. 15. juni 2010 . Hentet 28. desember 2011 . 

Eksterne lenker