Karbonizace , také volal Zuhelnatění je více či méně rychlé zpracování organické látky v uhlí (o atomy ), plynů a dehtu , při působení tepla.
Karbonizace může zahrnovat různé odlišné operace chemické transformace:
Při spalování , přeměně teplem v přítomnosti vzduchu, se spaluje uhlík.
Povrchové zuhelnatění znamená částečné spalování za účelem zčernalé povrchu.
Karbonizace je zde chemický proces neúplného spalování určitých pevných látek vystavených vysokému teplu v nepřítomnosti kyslíku. Zbytek se v angličtině nazývá char . Působením tepla odstraňuje karbonizace vodík a kyslík z pevné látky, takže zbývající uhlík je složen převážně z uhlíku . Polymery, jako jsou termosety , nebo většina pevných organických sloučenin, jako je dřevo nebo jiné biologické tkaniny , vykazují zuhelnatělé chování.
Od XVIII -tého století, operace „destilace“ (či „char“) se provádějí v průmyslu, aby se uhlík bohaté na palivo jsou dehty a plyny zvané „ Vyrobený plyn “. Tato operace musí být přesněji nazývá „ pyrolýza “, „pyrolýza“ termín vznikl pravděpodobně v XIX th století rozlišit operace rozkladu nebo pyrolýze , s organickou sloučeninu tepelnou k získání jiných produktů (plyn a materiály), který neobsahoval : Na rozdíl od destilace je při pyrolýze materiál zničen.
Obecně jsou surovinami, na které se zaměřuje „karbonizace“, dřevo, rašelina a uhlí, které poskytují:
Různé dehty jsou také získány z borovice dehtu a uhelného dehtu , atd.
Tyto operace byly prováděny zahříváním v brusných kamenech nebo v retortách za nepřítomnosti vzduchu. Transformace na uhelný plyn a koks byla prováděna v plynárnách a koksovnách . Obchodem s dřevěným uhlím je dřevěné uhlí , borovicový dehet, dehet nebo smoly.
Oba koks a aktivní uhlí se vyrábí z nízkotepelné karbonizace uhlí, a to buď v průmyslovém měřítku, nebo normální spalování uhlí, černé uhlí nebo dřeva. Normální spalování spotřebovává uhlí i plyny vznikající při jeho tvorbě, zatímco průmyslové procesy usilují o regeneraci vyčištěného uhlí s minimálními ztrátami spalováním. Toho je proto dosaženo buď spalováním základního paliva (dřeva nebo dřevěného uhlí) v prostředí chudém na kyslík, nebo jeho zahříváním na vysokou teplotu bez umožnění spalování. V průmyslové výrobě koksu a dřevěného uhlí jsou těkavé sloučeniny odstraněné během karbonizace často zachyceny pro použití v jiných chemických procesech. Při výrobě koksu se jedná o uhelný plyn .
Spalování uhlí v kovárně obecně produkuje teplo potřebné pro vysokoteplotní zpracování kovů v dobře zvládnutelném ohni nepřetržitou výrobou a spotřebou koksu. Vnitřní kruh hořícího koksu poskytuje teplo, které přeměňuje okolní uhlí na koks, který je poté tlačen směrem ke středu ohně, aby poskytl požadované teplo a vytvořil více koksu; samotné uhlí není schopné produkovat teplo nezbytné pro určité operace kování.
Hydrotermální karbonizace (HTC) „vodná karbonizace při zvýšené teplotě a tlaku“ je fyzikálně-chemický proces přeměny organických sloučenin na strukturovaný uhlík.
Je to extrémně pomalá forma karbonizace pod vysokým tlakem; Jak se geologické vrstvy tvoří a klesají do podloží, vyvíjí se struktura hmoty a poté uhlí a po několika stovkách milionů let toto zuhelnění transformuje rostlinnou organickou hmotu (listy, kmeny, pyly ...) usazenou v uhlí . O uhlí, jehož uhelné zpracování je nejpokročilejší, se říká, že má vysoké hodnocení.
Nezaměňujte pyrolýzu a spalování (nebo spalování ): redoxní procesy prováděné ohněm v přítomnosti kyslíku .
Normální spalování spotřebovává uhlí i plyny vznikající při jeho tvorbě, zatímco průmyslové procesy usilují o získání uhlí s minimálními ztrátami spalováním.
Karbonizace měl zvláštní význam ve společném zákoně v Anglii . V tomto systému žhářství zahrnovalo zuhelnatění obydlí - skutečné poškození vláken stavebního materiálu konstrukce - nikoli pouhé poškození povrchu.
Pyrolýza dřeva , někdy nazývané „ destilace “, „ suchá destilace “, destruktivní destilace nebo „ karbonizace “, umožňuje získat ve všech případech se pevný zbytek, na dřevěné uhlí , stejně jako různé frakce, které kondenzují formy l. " Pyroligneous kyselina a různé dehty (v kategorii tvrdých dřev bříza dehtu a borovice dehtu se tím, že pryskyřice , například). Lze také získat topný plyn ( dřevoplyn , pryskyřičný plyn ). Pryskyřice obsažené hlavně v měkkého dřeva je jediná látka, která může způsobit skutečný destilátu .
Borovice dehet také volal smola Stockholm , rozteč je viskózní produkt a černé punčochy získané karbonizací borovice . Používá se k ochraně dřeva, ale také jako prostředek pro veterinární a humánní použití ( norský dehet ).
Karbonizace je důležitým procesem při zapalování pevných paliv a při pomalém spalování . Při stavbě dřevěných budov s vysokou hustotou dřeva se pro stanovení požární odolnosti nosných nosníků používá předvídatelná tvorba karbonizační vrstvy a je důležitým faktorem při konstrukci požární ochrany . Pokud má dřevěný sloup dostatečně velký průměr, jeho exponovaný povrch se během požáru konstrukce převede na zuhelnatělou vrstvu, dokud tloušťka zuhelnatěné vrstvy nezajistí dostatečnou izolaci, aby se zabránilo zuhelnatění. Tato vrstva pak slouží k ochraně zbývajícího konstrukčně zdravého dřevěného jádra, které při správném návrhu může i nadále podporovat zatížení budov.
Částečná karbonizace umožňuje povrchně chránit dřevo před hnilobou: dřevěná deska je spálena na povrchu, na žhavé uhlíky nebo prochází pochodní, poté kartáčována, omyta, sušena a v některých případech potažena přírodním olejem. Dřevo hořel nebo ohořelé dřevo se používá k vybudování oplocení, paluby a nábytek, nebo k použití jako vnější nebo vnitřní obklady. Vzhled spáleného dřeva se časem nemění a délka života dřeva se odhaduje na více než osmdesát let; Poskytuje velkou odolnost proti povětrnostním vlivům, vodě, ohni a rozkladu a má vysokou ochranu proti xylofágním organismům . Ačkoli se cedr tradičně používá jako v Japonsku, kde se této tradiční technice říká yakisugi nebo shō sugi ban , je možné použít i jiné druhy, jako je modřín, dub a borovice.
Většina impozantních starých budov, jako jsou kostely , spočívá na kůlech, které prošly zuhelnatěním.
Karbonizace byla použita k ošetření mořského dřeva . Když Henri Pig Lapparent (1807-1884) opět navrhuje tento způsob konzervace dřeva XIX th století, cituje příklad výjimečné dlouhověkosti HMS Royal William 1719, jehož parohy byly ohořelé. Celý rám byl ohořelý slámou nebo spalování svazků, a některé kus samostatný rám, malými čipových požáry, Lapparent navrhuje použít plynové osvětlení na ně ( stlačený plyn přenosný , ale i pro těžké oleje) v hořáku . Z bateauxmais bude touto metodou zacházeno také s křížovou železnicí.
Paleontologové, paleobotanici a archeologové mohou použít pozůstatky dřeva nebo zuhelnatělé potraviny k identifikaci nebo datování dočasného kontextu;
Karbonizace (zuhelnatělé dřevo ), ponoření do vody ( podmáčené dřevo ), mineralizace a fosilizace ( zkamenělé dřevo ) jsou tři prostředky, jimiž se dřevo bude vzpírat historické době. Zuhelnatělé dřevo je předmětem antrakologické studie .
Dřevo se převede na uhlí při spalování v nízkém atmosféře kyslíku při teplotě řádově 250 až 500 ° C . Při teplotě nižší než 250 ° C dochází k neúplné přeměně na uhlík a materiál pak může být vystaven aerobnímu rozkladu stejným způsobem jako nezměněné dřevo. Při teplotě nad 500 ° C se dřevo mění na popel a je mnohem méně pravděpodobné, že přežije. Uhlí lze v množství získat téměř z jakéhokoli archeologického naleziště, což z něj činí teoreticky ideální srovnávací materiál.