Z czego powstaje węgiel drzewny? Dlaczego pali się ponownie

Z czego powstaje węgiel drzewny i co zostaje z polana

Surowcem jest drewno, a w polskiej produkcji węgla do grilla wykorzystuje się między innymi twarde gatunki liściaste. Zakład OZEN opisuje przygotowanie surowca obejmujące rozdrobnienie i suszenie przed skierowaniem go do retorty. Jasne szczapy nie są jednak tylko przyciemniane ani pokrywane czarną warstwą. Pod wpływem ciepła zmienia się ich skład chemiczny. Węgiel drzewny jest produktem rozkładu drewna, choć kawałek może nadal przypominać fragment polana. Stąd pozorna sprzeczność: kształt bywa znajomy, ale właściwości materiału są już inne.

Na przełamaniu widać kruchą, porowatą powierzchnię. Encyklopedia Leśna wymienia właśnie porowatość i łamliwość wśród cech węgla drzewnego. Nie jest to jednak laboratoryjnie czysty pierwiastek węgiel. Oprócz niego pozostają składniki mineralne oraz zmienna ilość substancji lotnych. Dlatego dwie czarne bryły z różnych partii nie muszą zachowywać się identycznie podczas rozpalania. Sam kolor nie opisuje ich składu ani jakości. Znaczenie ma surowiec i sposób przeprowadzenia wypału, a także wilgoć, którą gotowy produkt może później pochłonąć podczas przechowywania.

Dlaczego wypał nie zamienia całego drewna w popiół

Piroliza to rozkład materiału pod wpływem wysokiej temperatury. Nie jest synonimem spalania: nie wymaga, aby tlen reagował z całym ogrzewanym wsadem. Podczas zwęglania drewna ogranicza się jego dostęp, a z drewna odchodzą woda i lotne produkty rozkładu. Część z nich może po ochłodzeniu tworzyć ciekłe, smoliste mieszaniny. Pozostaje materiał bogaty w węgiel. Ogrzewanie zmienia drewno, a ograniczenie tlenu chroni palną pozostałość przed zużyciem. Samo zamknięcie zimnego polana w szczelnym pojemniku nie wywoła takiej przemiany.

Ciepło również musi skądś pochodzić. W tradycyjnych urządzeniach część drewna spala się, ogrzewając pozostały wsad; w innych rozwiązaniach ogrzewanie może odbywać się pośrednio. Dlatego zdanie „w piecu nie ma ani odrobiny tlenu” byłoby zbyt szerokim uproszczeniem. Warunki zależą od konstrukcji urządzenia i etapu pracy. Cel pozostaje ten sam: uzyskać zwęglony produkt i nie dopuścić do jego dalszego wypalenia. To także powód, dla którego chłodzenie jest częścią produkcji. Gorący węgiel wystawiony na powietrze może zacząć się spalać, zamiast trafić do worka jako gotowe paliwo.

Mielerz czy retorta — jak wypala się drewno w Polsce

Ziemny kopiec okryty darnią to mielerz, znany z dawnego wypału. Jego osłona pozwalała ograniczać dopływ powietrza, ale proces wymagał nadzoru. Nie należy utożsamiać takiego kopca z każdą współczesną produkcją węgla. W opracowaniu o Bieszczadach Edward Marszałek i Władysław Kusiak opisują zastępowanie mielerzy stalowymi retortami. Charakterystyczna polowa retorta ma cylindryczny korpus. Z zewnątrz przypomina duży metalowy piec, w którym zamyka się drewno. Stalowa osłona zastąpiła ziemną pokrywę, a kontrola warunków wypału nadal decyduje o wyniku pracy.

Dzisiejsza produkcja obejmuje również instalacje większe od leśnego stanowiska z piecem. OZEN w Wałczu opisuje układ, w którym drewno przechodzi przez suszarnie, następnie trafia do pionowej retorty, a powstały węgiel jest chłodzony i sortowany. Gazy uzyskane podczas procesu wykorzystuje się tam do wytwarzania energii. To konkretny przykład przemysłowego rozwiązania, a nie opis każdej retorty stojącej przy lesie. Pokazuje różnicę skali: ten sam rodzaj przemiany drewna może zachodzić w prostym urządzeniu polowym albo w rozbudowanym zakładzie z odbiorem produktów procesu. Obraz samego dymiącego kopca nie wyczerpuje więc tematu.

Dlaczego węgiel pali się ponownie i skąd bierze się popiół

Pod rusztem zaczyna się wykorzystanie tego, co zachowano podczas wypału. Rozgrzany węgiel reaguje z tlenem z powietrza i oddaje ciepło. Przy wystarczającym dopływie tlenu produktem utleniania węgla jest dwutlenek węgla; przy niezupełnym spalaniu może powstawać również tlenek węgla. Żarzenie także jest spalaniem, nawet gdy nie widać wysokiego płomienia. Opis procesu spalania drewna przygotowany przez producenta urządzeń grzewczych Hamech rozróżnia płonące produkty odgazowania i późniejsze spalanie rozżarzonej pozostałości. Na grillu korzystamy właśnie z paliwa, z którego wcześniej usunięto część lotnych składników.

W miarę zużywania paliwa pozostają składniki mineralne. To one tworzą popiół, a nie cały węgiel zamieniony w jasny proszek. Znaczna część palnego materiału opuszcza palenisko w postaci gazów. FAO opisuje popiół jako pozostałość po wypaleniu części palnych, obejmującą minerały obecne w drewnie i ewentualne zanieczyszczenia z produkcji. Węgiel drzewny może więc wypalić się do popiołu. Ograniczenie tlenu podczas produkcji nie nadaje mu trwałej odporności na ogień. Pozwala jedynie zachować paliwo do późniejszego użycia, kiedy celowo zapewnimy mu warunki potrzebne do spalania.

Węgiel, brykiet i popiół — co ma znaczenie przy grillu

Regularne poduszki brykietu mają inną drogę powstawania niż nieregularne bryły węgla. Brykiet z węgla drzewnego otrzymuje się z drobnego materiału węglowego połączonego lepiszczem, sprasowanego i wysuszonego. FAO opisuje używanie między innymi skrobi do wiązania takich drobin. Brykiet węglowy nie jest sprasowanym popiołem: jego palną podstawą pozostaje węgiel. To rozróżnienie pomaga odczytać opis na worku. Nazwa materiału i jego skład mówią więcej niż sam kształt kawałków; regularna forma wynika z prasowania, a nie z osobnego sposobu przemiany drewna w popiół.

Przy samym rozpalaniu liczy się również to, co dzieje się między kawałkami paliwa. Weber wskazuje, że popiół pozostawiony po wcześniejszym grillowaniu może utrudniać przepływ powietrza i rozgrzanie grilla. Zaleca też przechowywanie węgla w suchym miejscu. Zanim więc uznasz nowy worek za przyczynę słabego żaru, sprawdź zgodnie z instrukcją grilla drożność wentylacji oraz stan paliwa. Czarna barwa nie oznacza, że wilgoć przestała mieć znaczenie. Wypał przygotowuje palny materiał, ale dopiero warunki w palenisku pozwalają wykorzystać jego energię. Pozostały po wszystkim szary popiół jest śladem zużycia tego paliwa.

Zobacz też

• Ile węgla spala Polska? To pół Ziemi rocznie – dookoła.
• Odzysk ciepła ze ścieków: jak działa i czy obniża rachunki?
• Burze po upałach: dlaczego ochłodzenie bywa najgroźniejsze

Źródła

• FAO — Wood carbonisation and the products it yields
• FAO — Using charcoal efficiently
• Encyklopedia Leśna — Węgiel drzewny, prof. Anna Barszcz
• Marszałek i Kusiak — Wypał węgla drzewnego w Bieszczadach w przeszłości i obecnie
• OZEN — Technologia produkcji węgla drzewnego
• Hamech — Proces spalania drewna
• FAO — Briquetting of charcoal
• Weber — Dlaczego mój grill węglowy nie rozgrzewa się?

Najczęstsze pytania