Kömüre insanlık tarihi boyunca pek çok kültür tarafından değer verilmiş, çoğu zaman varlığına ve kullanımına atfedilen efsunlu anlamlar olmuştur. Dünyanın muhtelif bölgelerinde odun kömürü ve fosil kömürün uzun süredir tüketimde kalması, kömürün önemini hiçbir dönemde eksilmediğini göstermektedir. Kömür, her zaman ve her yerde insanların ortak evrensel, temel ihtiyaçlarının karşılanmasına yardımcı olarak sanayileşme öncesi ve sonrası yaşama anlam kattı.
Kömür, mücevherat ve sanatta süsleme ve ifade aracı olarak hizmet etti; toplumsal geleneklerin yerine getirilmesi esnasında yoğun ateş ve duman yarattı; sert ve soğuk kışlarda canlılara hayatta kalabilmeleri için sıcak ortam sağladı; nihayet metalik cevherlerin indirgenmesi ve ergimiş metallerin kalıplanarak gelişmiş alet ve silahlara dönüştürülmesi için ısı enerjisi temin etti.
Odun Kömürü Nedir?
Odun Kömürü, sınırlı hava beslemesi ile odunun pirolizinden kaynaklanan karbon içeren kalıntıdır. Kömür, %81 ila %90 karbon, %3 hidrojen, %6 oksijen, %1 nitrojen, %6 nem ve %1 ila %2 kül ve eser miktarda kükürt içeren organik bileşiklerin bir karışımıdır. Odun kömürü, yığın yoğunluğu 0,15 ile 0,40 g/cm3 arasında ve saf yoğunluğu 1,38 ile 1,46 g/cm3 arasında olan gevrek, siyah bir üründür. Kömürün gözenekliliği odunun cinsine, kömürleşme hızına ve nihai sıcaklığa bağlı olarak değişir. Odunun pirolizi sonucunda, girdi malzemesinin özelliğine bağlı olarak %35 ila %45 hacim ve %65 ila %75 kütle kaybolur. Türkiye Türkçesi ile tüm diğer Türk dilleri ve lehçelerinde kullanılan ‘‘kömür’’ sözcüğünün etimolojik kökeni ‘‘gömmek’’ fiiline dayanır.
Odun, Kömüre Nasıl Dönüşür: Odun esas itibariyle aşağıdakiana bileşenlerden oluşmaktadır: Selüloz, hemiselüloz, lignin ve su. Havada kurumuş odunlar yaklaşık %10-15, taze kesilmiş odunlar ise ağaç türlerine bağlı olarak %40-120 oranında su içerir. Kömürleştirme işleminden önce odundaki suyun tamamen uzaklaştırılması gerekir. Bunun için kömür üretiminde kullanılacak odunların mümkün olduğu kadar açık havada kurumaları sağlanır, eğer bu sağlanmaz ise kaliteli kömür elde edilemez.
Etkin kömürleşme işlemi gerçekleştirilemez ise hammadde israfı olur, verim düşer ve böylece maliyet artar. Kömürleşmenin ilk aşaması, odunlar ocağa yerleştirildikten sonra, bir miktar odun yakılarak odunların 100°C’de tam kuru hale getirilmesidir. Bu esnada odunun sıcaklığı 280°C’ye kadar yükselir. Bu aşamada oluşan enerji, ocağa istif edilen odunların bir kısmının yanmasından kaynaklanır, endotermik reaksiyondur, başka deyişle enerji absorbe eder.
Ocak sıcaklığı 280°C’ye ulaşınca, odunlar kendiliğinden bozulmaya başlar ve odun kömürünün yanısıra su buharı, metanol, asetik asit ve katran maddeleriyle birlikte hidrojen, karbonmonoksit ve karbondioksitten oluşan yoğunlaşamayan gazlar meydana gelir. 280 °C’nin üzerindeki sıcaklıklarda odunun kendi kendine bozunması yani kömürleşmesi ile enerji serbest hale gelir ve böylece ekzotermik, başka deyişle ısıveren reaksiyon oluşur. Kömürleşme işlemi “Odun Kömürü” olarak adlandırılan katı madde kalıncaya kadar devam eder.
Dışarıdan daha fazla ısı verilmez ise işlem durur ve sıcaklık 400 °C’ye ulaşır. Elde edilen kömür önemli miktarda katran artıkları ve kül içerir. Bu kömürün ağırlık olarak sabit karbon miktarı %65-70, kül miktarı %3-5, katran miktarı ise %30 civarındadır. Kömürleşmede sıcaklığın 500°C’ye çıkmasıyla katran uzaklaştırılarak, sabit karbon miktarı artırılabilir ancak bu durumda kömür verimi azalır. Kömürleşme sıcaklığının düşük olması ise kömür kalitesini azaltır.
İyi kalitede ticari odun körnürünün sabit karbon miktarı %75 civarındadır.
Kömür verimini ağaç türü de etkiler. Odundaki lignin miktarının artması, kömür verimi üzerinde olumlu etkiye sahiptir. Bundan dolayı sağlam olgun odunlar tercih edilir. Odunun yoğunluğunun yüksek olması da arzu edilir ancak çok yüksek yoğunluğa sahip odunlar kömürleşme sırasında kırılma eğiliminde olduklarından dolayı gevrek kömür oluşur. Genellikle en iyi sonuçları orta ve yüksek yoğunluğa sahip sağlam sert ağaçlar vermektedir. Odunların mümkün olduğu kadar kuruları seçilir ve 20cm’den kalın olanları yarılır.
Fosil Kömür Nedir?
Fosil kömür siyah, koyu gri veya kahverengi renkli, parlak veya mat, fosil, tortul bir kayaçtır. Esas olarak katı haldeki organik ve inorganik bileşenlerin değişik oranlardaki karışımından oluşur. Ayrıca bir miktar serbest ve bünye suyu ile metan gibi uçucu gazlar içerir. Organik bileşenler oranı ağırlık olarak %50’den, hacim olarak %70’den fazladır. Organik bileşenler bataklık veya benzeri sulu ortamlarda yaşayan ve gömülen milyonlarca bitkinin mirasıdır. Bu organik bileşenler karbon, hidrojen, oksijen ve daha küçük miktarlarda azot ve kükürt elementlerinin değişik oranlarındaki karışımından oluşur.
Detaylar Madencilik Türkiye Dergisi’nin 115.sayısındadır.
