سمير زايد يكتب: مصادر مزيج الطاقة..الفحم الحجرى 

فى المقال السابق تناولنا كيف يتكون الفحم وأماكن تواجده وأنواعه, وفيما يلى نستعرض بالتفصيل  تاريخ الإستكشاف وطرق التنقيب والإستخراج والإحتياطيات.

فـي العصور القـديمـة :
يوجد هناك أدلة على أن البشر قد استخرجوا الفحم على نطاق محدود منذ عصور ما قبل التاريخ، حيث كان الوقود المبكر عبارة عن الخشب وكان الفحم مشتق منه، وتشير الإشارات إلى أن بعض الاستخدامات المبكرة للفحم كانت هزيلة، ومع ذلك استخدم الصينيون الفحم تجارياً لأول مره قبل فترة طويلة من استخدامه في بعض دول العالم، وعلى الرغم من عدم وجود سجل أصيل متاح للفحم الحجري، فربما تم توظيف الصين لصهر النحاس منذ عام 1000 قبل الميلاد.

فـي أوروبـا :

يشير رماد الفحم الذي تم العثور عليه بين الآثار الرومانية في إنجلترا إلى أن الرومان كانوا على دراية باستخدام الفحم الحجري، حيث كان الرومان هم أول من استخدموا الفحم على نطاق واسع إلى حد ما، وبعد غزو بريطانيا فأنهم اكتشفوا حقول الفحم وأدركوا أن الفحم يوفر حرارة أعلى من الخشب، وخلال فترة الاحتلال الروماني تم استخدام الفحم كوقود لتسخين الحمامات وكزينة، كما تم استخدامه للإحتفالات الدينية المستخدمة لعبادة إلهة الحكمة مينيرفا.
وبدأت العديد من الإشارات إلى تعدين الفحم الحجري في إنجلترا واسكتلندا والقارة الأوروبية في الظهور في كتابات القرن الثالث عشر، ومع ذلك قد تم استخدام الفحم على نطاق محدود فقط حتى أوائل القرن الثامن عشر عندما طور أبراهام داربي من إنجلترا وآخرون طرقاً لاستخدامها في الأفران الحرارية والصناعات المعدنية.
تركزت أغلب مناجم الفحم خلال فترة الثورة الصناعية في شمال إنجلترا إذ شكلت كمية الفحم المستخرجة هناك 80٪ من إجمالي استخراج الفحم في القرن الثامن عشر

فـي العـالـم الجـديـد : 
———-
لقد استخدم هنود أمريكا الشمالية الفحم قبل وقت طويل من وصول المستوطنين الأوائل إلى العالم الجديد، حيث أنهم استخدموا الفحم لخبز الفخار الذي صنعوه من الطين، كما اكتشف بعض المستوطنون الأوروبيون الفحم في أمريكا الشمالية خلال النصف الأول من القرن السابع عشر، ولكنهم كانوا يستخدمون القليل من الفحم الحجري في البداية – لأنهم كانوا يعتمدون على عجلات المياه وحرق الأخشاب لتشغيل بعض الصناعات الاستعمارية.

وأصبح الفحم قوة بحلول القرن التاسع عشر، حيث استخدم الناس الفحم لتصنيع البضائع وتشغيل البواخر ومحركات السكك الحديدية، وبحلول الحرب الأهلية الأمريكية استخدم الناس الفحم أيضاً لصنع الحديد الصلب، وبحلول نهاية القرن التاسع عشر استخدم الناس الفحم لتوليد الكهرباء.

وعندما دخلت أمريكا القرن العشرين كان الفحم الحجري هو عماد الطاقة للشركات والصناعات في البلاد، حيث ظل الفحم هو مصدر الطاقة الأول في أمريكا حتى دفع الطلب على المنتجات البترولية إلى المقدمة، حيث تحولت القطارات من طاقة الفحم إلى وقود الديزل، وحتى المنازل التي كان يتم تسخينها بالفحم تحولت بدلاً من ذلك إلى أفران النفط أو الغاز، ومع ذلك وصل إنتاج الفحم إلى أدنى مستوى له في أوائل الخمسينيات من القرن الماضي، ومنذ ذلك الحين زاد إنتاج الفحم بشكل مطرد ووصل إلى مستويات قياسية مرة أخرى، ويوفر الفحم اليوم 22 بالمائة من احتياجات الطاقة في البلاد، وإن استخدامها الرئيسي حالياً هو لإنتاج الكهرباء.

استعمــالات الفحــم الحجـــري
الفحــم الحجــري كوقـــود
يستعمل الفحم الحجري في كل مكان كوسيلة للتدفئة، فهو يمثل الخيار الأمثل لبلدان نامية عديدة. وقد ارتفع الاستهلاك العالمي للفحم بأكثر من 30٪ مقارنة بـِ 2011.
يحرق الناس الفَحم الحجري لتدفئة منازلهم أو في أفران صناعية كبيرة. ينتج الفَحم الحجري عند احتراقه حرارة توفر الراحة والاستقرار. كما يمكن استعمال الفحم الحجري لتسخين المياه.

تــوليد الكهـــرباء:-
—————-
تُعد منشآت الطاقة المعتمدة على الفحم الحجري أكثر طريقة معتمدة لتوليد الكهرباء وتوزيعها، تعتمد هذه الطريقة على حرق الفحم الحجري ليسخن الماء حتى الغليان. عندما يغلي الماء يطلق بخار الماء كقوة دافعة تحرك محركًا وتُفعل مولدًا لإنتاج الكهرباء.

الحـــدادة:-

يلعب الفحم الحجري دورًا رئيسيًا في صناعة الفولاذ إذ يسخن الحديد لفصله عن المكونات الأخرى وقد استُعمل الفحم الحجري سابقًا لتسخين الحديد، لكنه يطلق شوائب عندما يُحرق (مثل الكبريت) ما يجعل الفولاذ الناتج عن هذه العملية ضعيفًا.
وجد العلماء خلال القرن التاسع طريقة لإزالة الشوائب من الفحم عند احتراقه. يوضَع الفحم في فرن لمدة 12-36 ساعة في حرارة تبلغ 1000-1100 درجة مئوية، ما يسمح بإزالة الشوائب، مثل غاز الفحم، وأحادي أكسيد الكربون، والميثان، والزيوت، والزفت. الفحم الناتج عن هذه العملية غني بالكربون ولا يحتوي إلا كمية قليلة من الشوائب.
يحرق الفحم الناتج عن العملية السابقة لتسخين فرن تبلغ حرارته 1200 درجة مئوية، يحتوي الفرن حديدًا خامًا وهواء ما ينتج فولاذًا. يزود الفحم المستعمل حرارة وميزات كيميائية، والتي تعطي الفولاذ القوة والمرونة اللازمين لبناء الجسور وناطحات السحاب والطائرات والسيارات.

مــواد صنــاعيــة:-
—————-
تستعمل الغازات الناتجة عن احتراق الفحم الحجري في العملية السابقة كمصدر للطاقة للإضاءة والتدفئة. يمكن استعمال الفحم لإنتاج مزيج غازي من الأكسجين وأحادي أكسيد الكربون، ويستعمل هذا المزيج كوقود للسيارات، تمامًا مثل المواد البترولية والديزل. كما يمكن استعمال الغازات التي يطلقها الفحم عند احتراقه لصنع مواد أخرى كالزفت والبلاستيك والأسمدة.

التنقيـب عـن الفحـم الحجـري
يمكن استخراج الفَحم الحجري من الأرض عن طريق التنقيب السطحي أو التنقيب العميق. ما إن يُستخرَج يمكن استعمال الفحم مباشرة للتدفئة أو لتوليد الكهرباء أو كوقود
التنقيـب السطحـي عـن الفحـم الحجـري
يمكن استخراج الفحم عن طريق التنقيب السطحي، إذا ما كان الفحم الحجري على عمق أقل من 61 مترًا تحت سطح الأرض. خلال عملية التنقيب السطحي يزيل العاملون ببساطة الطبقات الترسبية التي تغطي الفحم بالإضافة إلى النباتات والصخور.
يعتبر التنقيب السطحي أقل تكلفة اقتصاديًا. يمكن للعامل في التنقيب السطحي استخراج كمية أكبر من الفحم المستخرَج عن طريق التنقيب العميق تصل إلى ضعفين ونصف في الساعة.
إن التأثيرات البيئية الناتجة عن التنقيب السطحي عن الفحم كبيرة، إذ تُنتزَع المناظر الطبيعية -حرفيًا- وتُدمَر المواطن الطبيعية للحيوانات والأنظمة الطبيعية. قد يتسبب التنقيب السطحي أيضًا في الانزلاقات الأرضية، ويسبب انبعاثاتٍ سامة في الهواء والموائد المائية.

التنقيـب العميـق عـن الفحـم الحجـري:-

تقبع معظم احتياطات الفحم الحجري في العالم عميقًا تحت سطح الأرض. يمثل التنقيب العميق عملية استخراج الفحم الحجري من عمق يفوق الـ300 متر أحيانًا. ينزل المنقبون عن الفحم تحت سطح الأرض باستخدام المصعد الآلي، ثم يستعملون آلات ضخمة لاستخراج الفحم ثم نقله فوق سطح الأرض.
يمكن أن نتخيل أن التنقيب العميق لا يضر البيئة بقدر ما يفعل التنقيب السطحي لكنه في الحقيقة يترك عواقب خطيرة. هذه العواقب هي غالبًا ترسبات سامة تنتج عن عملية فصل الفحم عن المكونات الأخرى التي لا نحتاجها. قد تترسب هذه المواد السامة إلى الموائد المائية وتسممها.
تكمن أخطار التنقيب العميق بالنسبة لعمال المناجم في الانفجارات القوية ومخلفاتها، ما يسبب الاختناق من نقص الأوكسجين واستنشاق غازات سامة ولحماية عمال المناجم يجب شفط غازات الميثان باستمرار.
 في عام 200مثلت انبعاثات الميثان الناجمة عن تهوئة المناجم العميقة 10٪ من إجمالي انبعاثات الميثان في الولايات المتحدة الأمريكية، كما تسبب المناجم السطحية 2٪ من إجمالي هذه الانبعاثات.

أحتياطيات الفحم على مستوى العالم:-

بلغت تقديرات احتياطي العالم المؤكدة من الفحم الحجري لعام 2023 حوالي 1054 مليارطن ، وتتركز اكبر احتياطيات الفحم في العالم في دول أميركا الشمالية، حيث بلغت حصتها في نهاية عام 2022 حوالي 245 مليار طن وتمثل  24 في المئة من الاحتياطيات العالمية ، وتأتى بعد ذلك روسيا فى المرتبه الثانيه بإحتياطى حوالى 160 مليار طن ، ثم استراليا 147 مليار طن،  والصين 139 مليار طن،  وفى المرتبة الخامسه تأتى الهند بأحتياطى حوالى 100 مليار طن .
وبالنسبة للدول العربية، فان احتياطيات الفحم المتوفرة في الجزائر تقدر بحوالي 40 مليون طن حيث يتم استخدامها محليا لإنتاج الكهرباء، ونظرا لارتفاع تكلفة انتاجه مقارنة مع الغاز الطبيعي بالإضافة إلى خاصيته الملوثة فلم يتم تطوير استغلاله، ويقدر الاحتياطي المتوفر في مصر بحوالي 27 مليون طن. منها حوالى 20 مليون طن فى منجم فحم المغارة.

وللحوار بقية الى اللقاء فى المقال القادم ...