Proces karbonizacije drveta

Faza karbonizacije može biti odlučujuća u proizvodnji ćumura, iako nije i najskuplja. Ukoliko se ne obavi što efikasnije moguće, dovodi celu proizvodnju ćumura u rizik od niskih prinosa koji se dalje odražavaju na ceo lanac proizvodnje kroz povećane troškove i rasipanje resursa.

Drvo se sastoji od tri glavne komponente: celuloza, lignin i voda. Celuloza, lignin i neki drugi materijali su čvrsto povezani i čine materijal koji nazivamo drvo. Voda se apsorbuje ili održava u molekule vode u strukturi celuloze ili lignina. Vazdušno suvo drvo i dalje sadrži 12-18% vode. Drvo u rastu ili sveže posečeno drvo sadrži, pored toga, i tečnu vodu što čini 40-100% sadržaja vode u odnosu na masu apsolutno suvog drveta. Da bi voda isparila iz drveta, potrebno je dosta energije, i preporučuje se prirodno sušenje što je više moguće. Prethodnim sušenjem drveta se poboljšava efikasnost karbonizacije.

Prvi korak pri karbonizaciji je sušenje drveta u peći na 100°C kako bi dostigli 0% vlažnosti drveta. Temperatura se zatim podiže na oko 280°C. Kada je drvo suvo i zagrejano na 280°C, počinje da puca i da proizvodi ćumur i vodenu paru, metanol, sirćetnu kiselinu i druge materije uglavnom u obliku katrana i nekondezibilnih gasova koji se uglavnom sastoje od vodonika, ugljen-monoksida i ugljen-dioksida. Upušta se vazduh u peći za karbonizaciju kako bi se neki dao drveta spalio, a i azot iz vazduha je takođe prisutan u gasu. Kiseonik iz vazduha se koristi za sagorevanje dela drveta.

Karbonizacija drveta na temperaturi od 280°C oslobađa energiju i stoga ovu reakciju nazivamo egzotermnom. Karbonizacija se nastavlja sve dok ne ostane samo karbonizovani ostatak ili takozvani ćumur. Ukoliko je obezbeđeno dalje spoljašnje povećanje toplote, proces se zaustavlja i temperatura dostiže maksimalnih 400°C. Ovaj ćumur, međutim, i dalje sadrži ostatak zajedno sa pepelom drveta. Sadržaj pepela se kreće od 3-5%, sadržaj ostatka može iznositi i do 30%, a sadržaj ćumura se kreće u vrednosti od oko 65-70%. Dalje povećanje temperature povećava sadržaj ugljenika i povećava sadržaj katrana. Na temperaturi od 500°C dobijamo sadržaj ugljenika od oko 85% i isparljivog sadržaja oko 5%. Prinos ćumura je oko 33% od težine apsolutno suvog drveta. Kako teorijski prinos ćumura zavisi od temperature prikazano je u tabeli; tabela prikazuje efekat karbonizacije u vidu prinosa ćumura i sastav uglja na konačnoj temperaturi.

Niže temperature karbonizacije daju veći prinos ćumura, ali ovaj ćumur ima nižu vrednost, korozivan je zbog sadržaja katrana i ne gori kao čisti dim bez vatre. Dobar ćumur treba da sadrži oko 75% ugljenika što se dobija na temperaturi karbonizacije od oko 500°C.

Pripremila: Miljana Ristović

Izvor: www.fao.org