بقلم الدكتور فيكتور تشيرنوف
يعد حرق الأخشاب من أكثر الطرق الملوثة لتوليد الطاقة والحرارة. لا تفعل ذلك
تخيل الصورة التالية: إنه الشتاء بالخارج. أنت على كرسي بذراعين، هناك قطة تجلس عليك (لا تخرج). هناك سجادة على الأرض وكلب ينام عليها. تحتسي مشروبك المفضل وتسترخي بجانب المدفأة، وتشعر بدفء النار، وتستمتع بصوت احتراق جذوع الأشجار، وتستمتع بالرائحة. Idyll في تجسيده. لذلك لا. أنت تعرض نفسك والبيئة للخطر بمجموعة متنوعة من الأمراض القاتلة. يعد حرق الخشب، على الرغم من كونه أحد أقدم أشكال توليد الطاقة، أحد أكثر الطرق الضارة وغير الصحية للقيام بذلك.
لكي تفهم السبب، عليك أن تتذكر كيف تعمل النار. عملية الاحتراق هي عملية يتفاعل فيها الوقود والهواء بطريقة طاردة للحرارة، أي يتم إطلاق الحرارة. هذا هو الهدف. لكن في الطبيعة لا تضيع المادة، بل تتحول إلى مواد أخرى. ما المواد؟ في الاحتراق المثالي للهواء والوقود الهيدروكربوني (مادة تحتوي على الكربون والهيدروجين) يتم الحصول على ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء. ما هي النار المثالية؟ في النار المثالية، يخضع كل الوقود والهواء لتفاعل كيميائي. وعلى العكس من ذلك، في النار غير المثالية، إذا نفد الهواء قبل الوقود فإن اللهب غني (بالوقود) وإذا نفد الوقود قبل الهواء فإن اللهب ضعيف (بالوقود). لاحظ أنني كتبت "لهب". اللهب هو المنطقة التي يتفاعل فيها الوقود والهواء، ويتم تحديد ما إذا كان اللهب غنيًا أم خفيفًا وفقًا لتركيز الوقود والهواء في بيئته.
الحرق هو تفاعل كيميائي. في التفاعل الكيميائي، يتمتع الجزيء أو الذرة بفرصة الاتصال بذرة أو جزيء آخر، أو قطع الروابط الموجودة. ومع رفع درجة الحرارة، سنزيد هذه الفرص. عند درجة حرارة عالية وفي وجود الأكسجين (لهب ضعيف)، سيستفيد الأكسجين من فرص الاتصال بجزيئات الهيدروكربون إما كأكسجين نفسه، أو كجزء من جزيء آخر. ولكن ماذا يحدث في منطقة غنية بالوقود؟ سوف تسبقه جزيئات أخرى. وتسمى هذه العملية، التي تتعرض فيها الهيدروكربونات لدرجة حرارة عالية مع وجود القليل من الأكسجين، "بالانحلال الحراري".
الانحلال الحراري غير المنضبط هو المسؤول عن خلق العديد من الملوثات. مثال مبسط للانحلال الحراري هو عملية يتحول فيها غاز الإيثيلين (C2H4)، وهو الغاز الذي يطلقه التفاح عندما ينضج، إلى أسيتيلين (C2H2)، وتتحول 3 جزيئات من الأسيتيلين إلى بنزين (C6H6). بالطبع ليست هذه هي العملية برمتها (لم نتحدث عما يحدث لذرات الهيدروجين الست)، لكن في النهاية نحصل على البنزين، وهو مادة خطيرة ومسرطنة في حد ذاتها[1]، وأيضا مادة بناء كتلة من جزيئات السخام (السخام يدمر الجهاز التنفسي والأوعية الدموية [2 ]). إذا كان هناك ما يكفي من الأكسجين في البيئة، فلن يحدث هذا، ولكن عندما لا يوجد أكسجين في البيئة وهناك درجة حرارة عالية، يتم الحصول على العديد من الملوثات.
عملية الانحلال الحراري هي عملية عامة تحدث في أي حرق للهيدروكربونات، ولكنها تسبب مشكلة خاصة في حرق الأخشاب. الطريقة للتأكد من وجود كمية كافية من الأكسجين هي عن طريق خلط الوقود والهواء بشكل أفضل. هذا ما يحدث في المواقد المنزلية، فهي تخلط غاز الطهي والهواء قبل النار. يمكن تحديد ذلك من خلال لون اللهب - اللهب الأزرق أو الشفاف هو لهب بدون جزيئات. في الخشب هذا غير ممكن. وعلى عكس الوقود السائل، لا يتبخر الخشب قبل حرقه. يحترق الخشب والفحم في "الاحتراق السطحي" - أي أن تفاعل الاحتراق الأولي يحدث على سطح الخشب. لكي يحدث الحريق، يجب تسخين الخشب إلى عدة مئات من الدرجات (وهذا هو السبب وراء عدم احتراق الورق والأثاث والخشب كل يوم، على الرغم من وجود الكثير من الأكسجين حوله). ولكن عند بضع مئات من الدرجات، يبدأ الانحلال الحراري بالفعل في عمق الخشب، الذي لا يتعرض للأكسجين، وتبدأ الملوثات في التشكل.
ولهذا السبب فإن حرق الخشب يعتبر ملوثا للغاية. وفقًا لوكالة حماية البيئة الأمريكية، فإن مواقد الحطب الأكثر كفاءة تنبعث منها جزيئات ملوثة أكثر بـ 37 مرة من موقد الزيت العادي [3]، حيث تعتبر مواقد الزيت نفسها ملوثة ولا يوصى بها للتدفئة. بالمقارنة مع موقد الغاز المنزلي، هناك 60 مرة أكثر من الجزيئات الملوثة. الرائحة الخاصة لحرق الخشب؟ هذه هي المواد العطرية. يبدو الاسم رومانسيًا، لكن الرومانسية فيه تشبه رومانسية روميو وجولييت - حيث يوجد الموت في الغالب. إن العديد من المواد العطرية (التي يعد البنزين الذي ذكرناه أعلاه جزءاً منها) هي مواد مسرطنة وضارة.
يقلل التلوث الجزيئي بشكل كبير من جودة الهواء حول المبنى المُدفأ وداخله. نعم، التلوث موجود أيضًا داخل المبنى. حتى لو لم تكن المدفأة مفتوحة، فإن بعض الجزيئات ستظل تدخل المبنى. والدليل على ذلك هو أنه بجانب المدفأة عادة ما تتشكل رواسب سوداء مع مرور الوقت. هذه الرواسب هي جزء من التلوث الذي تراه؛ ما يطفو في الهواء ليس أقل ضررا، ولكنه غير مرئي. التلوث بالجسيمات هو نوع واحد فقط من التلوث الناتج عن حرق الأخشاب. كما أن حرق الخشب، نظرًا لقلة الأكسجين، ينبعث منه كمية كبيرة من أول أكسيد الكربون (CO) - وهو غاز سام عديم اللون والرائحة. في حالة حدوث مشكلة في نظام عادم المدفأة، قد تكون النتائج قاتلة.
لا يقتصر التلوث بالجسيمات على المواقد فقط. وخلال الاحتفالات بالعيد اليهودي كل عام، يتم قياس زيادة حادة في هذا التلوث في جميع أنحاء البلاد [4]. نعم، حتى إشعال النار البسيطة ليس صديقًا لصحتك والبيئة، كما أن إلغاء إشعال النيران هذا العام يعد خطوة مرحب بها.
إن حرق الحطب، سواء لتدفئة المنزل، أو للترفيه والاحتفال في الخارج، هو شر مريض بمعناه الحرفي. ونتيجة لحرق الأخشاب، يزداد التعرض للمواد المسرطنة، ويزداد الخطر على الجهاز التنفسي والأوعية الدموية، كما أن هناك فرصة للوفاة بسبب التسمم بأول أكسيد الكربون. لا توجد حاليًا طريقة لحرق الخشب بشكل نظيف. إذا كانت صحتك وصحة جيرانك تهمك - فتجنب حرق الحطب أو أي وقود صلب آخر.
المصادر ومزيد من القراءة
[1] وصف بسيط لاستخدام البنزين وآثاره
[2] مقال في مجلة Frontiers in Immunology يستعرض تأثير التلوث بالجسيمات على ضيق التنفس.
[3] ملف معلومات برنامج استبدال المواقد الخشبية التابع لوكالة حماية البيئة الأمريكية (pdf)
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
تعليقات 5
"وهناك فرصة للوفاة من التسمم بأول أكسيد الكربون."
يا لها من ارتباك. إن احتمال تعرضك للصعق الكهربائي عن طريق إدخال قابس في القابس أعلى بعشرات المرات.
الحل الصحيح للتدفئة هو استخدام الكهرباء.
يعد التسخين باستخدام المضخات الحرارية أكثر كفاءة من إنتاج الحرارة من أي نوع.
سيصبح إنتاج الكهرباء أكثر مراعاة للبيئة مع إمكانية أن يكون من مصادر متجددة ونظيفة للغاية (الطاقة الشمسية وطاقة الرياح وغيرها).
الشيء الصحيح الذي يجب فعله بالنسبة للمواطن الصغير هو تقليل استهلاك الطاقة والسفر بشكل عام.
إن حرق الأخشاب بكميات صغيرة وفي مرافق فعالة مثل موقد الصواريخ هي عملية ذات كفاءة واستدامة عالية وتوفر حلاً، على سبيل المثال، للزخارف الموجودة في حديقتنا (بدلاً من نقلها بالشاحنات إلى أي مكان تكون فيه، وعلاجها هناك بطرق باهظة الثمن).
البديل الحقيقي لذلك القطع ليس حرق النفط أو الكهرباء، بل كامل عملية إنتاج ونقل النفط أو الكهرباء إلى المنزل + حرق استهلاك الزيت أو الكهرباء. عند المقارنة بهذه الطريقة، فإن استخدام موقد الحطب الفعال يتطلب استخدام الوقود الأحفوري بيد واحدة مقيدة خلف ظهرك
ومن المهم بالنسبة لي أن أضيف أن جمع الحطب لإشعال النار ليس في صالح الطبيعة ولنا.
تُستخدم الفروع التي تسقط من الأشجار كجزء من النظام البيئي للطبيعة. على سبيل المثال، تمنع نمو الأعشاب الضارة، وتحافظ على رطوبة التربة، وتستخدم مزارع تربية الحشرات والكائنات الحية الدقيقة التي تثري التربة، وما إلى ذلك.
وكما ذكرنا فإن الدخان مليء بالملوثات التي لا نريد أن نتنفسها
في رأيي إذا كانت هناك حاجة لإشعال النار (خطر أو حشرات أو برد شديد أو عدم توفر وسائل أخرى للطهي) فالأفضل تقطيع الحطب غير الموجود على الأرض أو إعادة تدوير مواقد الآخرين
شكر
إن حرق الوقود الأحفوري في مرافق غير موجهة يمكن أن يكون أكثر تلويثاً بكثير من حرق الأخشاب في مرافق غير مناسبة. الاتجاه اليوم في العالم هو التحول إلى حرق الأخشاب لأغراض التسخين في مواقد تعرف كيفية تهيئة ظروف الاحتراق المثلى - وهذا أيضًا هو موقف وهدف مادة وكالة حماية البيئة التي يعتمد عليها الكاتب الموقر: التحول إلى استخدام مرافق الجودة.
كما أن استخدام الأخشاب والكتلة الحيوية بشكل عام لإنتاج الطاقة له مميزات عديدة منها تقليل انبعاث الغازات الدفيئة، كما أنها تعتبر طاقة متجددة على عكس الوقود الأحفوري الذي يشير إليه الكاتب.