कार्बोनाइजेशन

कार्बोनाइजेशन कार्बन पदार्थों जैसे पौधों और मृत जानवरों के अवशेषों का विनाशकारी आसवन के माध्यम से कार्बन में रूपांतरण है।

कार्बोनाइजेशन में जटिलता
कार्बोनाइजेशन पायरोलिटिक प्रतिक्रिया है, इसलिए, इसे जटिल प्रक्रिया माना जाता है जिसमें कई प्रतिक्रियाएं एक साथ होती हैं जैसे कि डिहाइड्रोजनीकरण, संघनन प्रतिक्रिया, स्थानांतरण हाइड्रोजनीकरण और आइसोमराइज़ेशन।

कार्बोनाइजेशन कोयला या भूविज्ञान से इस मायने में भिन्न है कि यह बहुत तेजी से होता है, इसकी प्रतिक्रिया दर परिमाण के कई क्रमों से तेज होने के कारण होती है।

अंतिम पायरोलिसिस तापमान के लिए, लागू गर्मी की मात्रा कार्बोनाइजेशन की डिग्री और विदेशी तत्वों की अवशिष्ट सामग्री को नियंत्रित करती है। उदाहरण के लिए, T ~ 1200 K पर अवशेषों की कार्बन सामग्री 90 wt.% के द्रव्यमान अंश से अधिक है, जबकि T ~ 1600 K पर 99 wt.% से अधिक कार्बन पाया जाता है। कार्बोनाइजेशन अधिकांशतः एक्ज़ोथिर्मिक होता है, जिसका अर्थ है कि इसे सैद्धांतिक रूप से आत्मनिर्भर बनाया जा सकता है और ऊर्जा के स्रोत के रूप में उपयोग किया जा सकता है जो कार्बन डाईऑक्साइड का उत्पादन नहीं करता है। ग्लूकोज की स्थितियों में, प्रतिक्रिया लगभग 237 कैलोरी प्रति ग्राम जारी करती है।

जब बायोमैटेरियल अचानक तेज गर्मी के संपर्क में आता है (उदाहरण के लिए, परमाणु हथियार विस्फोट या ज्वालामुखी से पायरोक्लास्टिक प्रवाह के स्थितियों में), इसे ठोस कार्बन में बदलकर, बहुत तेज़ी से कार्बोनाइज्ड किया जा सकता है। ज्वालामुखी द्वारा हरक्यूलिनम के विनाश में, कई जैविक वस्तुओं जैसे कि फर्नीचर को तीव्र गर्मी से कार्बनीकृत किया गया था।

लकड़ी को चारकोल में कैसे परिवर्तित किया जाता है
एक औद्योगिक सेटिंग में लकड़ी के कार्बोनाइजेशन के लिए सामान्यतः 280 °C से ऊपर के तापमान की आवश्यकता होती है, जो ऊर्जा को मुक्त करता है और इसलिए इस प्रतिक्रिया को एक्ज़ोथिर्मिक कहा जाता है। यह जलकर कोयला, जिसे लकड़ी के सहज टूटने के रूप में भी देखा जा सकता है, तब तक जारी रहता है जब तक कि केवल कार्बनीकृत अवशेष जिसे लकड़ी का कोयला कहा जाता है। जब तक और बाहरी गर्मी प्रदान नहीं की जाती है, तब तक प्रक्रिया बंद हो जाती है और तापमान लगभग 400 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच जाता है। चूँकि, इस चारकोल में अभी भी मूल लकड़ी की राख के साथ काफी मात्रा में टार अवशेष सम्मिलित होंगे।

कार्बोनाइजेशन में औद्योगिक सुरक्षा
कार्बोनाइजेशन से ऐसे पदार्थ बनते हैं जो हानिकारक सिद्ध हो सकते हैं और खतरों को कम करने के लिए सरल सावधानियां बरतनी चाहिए।

कार्बोनाइजेशन द्वारा उत्पादित गैस में कार्बन मोनोऑक्साइड की उच्च सामग्री होती है जो सांस लेने पर जहरीली होती है। इसलिए, संचालन के समय भट्ठे या गड्ढे के आसपास काम करते समय और जब भट्ठा उतारने के लिए खोला जाता है, तो ध्यान रखा जाना चाहिए कि कार्बन मोनोऑक्साइड की अनुमति देने के लिए उचित वेंटिलेशन प्रदान किया जाए, जो कि गर्म ईंधन के सहज प्रज्वलन के माध्यम से उतारने के समय भी उत्पन्न होता है। जैसे फैलाया जाता है।

कार्बोनाइजेशन से उत्पन्न टार और धुआं, चूँकि सामान्यतः जहरीला नहीं है, श्वसन प्रणाली पर दीर्घकालिक हानिकारक प्रभाव पड़ सकता है। आवास क्षेत्रों को, जहां संभव हो, अवस्थित किया जाना चाहिए जिससे प्रचलित हवाएं चारकोल के संचालन से निकलने वाले धुएं को उनसे दूर ले जाएं और भट्टों की बैटरियां आवास क्षेत्रों के निकट नहीं होनी चाहिए।

लकड़ी के टार और पायरोलिग्नियस एसिड त्वचा के लिए परेशान हो सकते हैं और सुरक्षात्मक कपड़े प्रदान करके और एक्सपोजर को कम करने वाली कार्य प्रक्रियाओं को अपनाकर लंबे समय तक त्वचा के संपर्क से बचने के लिए देखभाल की जानी चाहिए।

टार और पायरोलिग्नियस शराब भी धाराओं को गंभीर रूप से दूषित कर सकते हैं और मनुष्यों और जानवरों के लिए पीने के पानी की आपूर्ति को प्रभावित कर सकते हैं। मछली पर भी प्रतिकूल प्रभाव पड़ सकता है। मध्यम और बड़े पैमाने पर चारकोल संचालन से निकलने वाले तरल अपशिष्ट और अपशिष्ट जल को बड़े बसने वाले तालाबों में फंसाया जाना चाहिए और वाष्पित होने दिया जाना चाहिए जिससे यह पानी स्थानीय जल निकासी प्रणाली में न जाए और धाराओं को दूषित न करे। भट्ठे और गड्ढे, जैसा कि रिटॉर्ट्स और अन्य परिष्कृत प्रणालियों से अलग है, सामान्य रूप से तरल प्रवाह का उत्पादन नहीं करते हैं - उप-उत्पाद ज्यादातर वाष्प के रूप में हवा में फैल जाते हैं। इस स्थितियों में पर्यावरण के वायुजनित संदूषण के विरुद्ध सावधानियां अधिक महत्वपूर्ण हैं।

कार्बोनाइजेशन और बायोडीजल ईंधन
एक अध्ययन में, कार्बोनाइजेशन का उपयोग इथेनॉल और वसा अम्ल से बायोडीजल के उत्पादन के लिए नया उत्प्रेरक बनाने के लिए किया गया था। उत्प्रेरक सरल शर्करा जैसे ग्लूकोज और सुक्रोज के कार्बोनाइजेशन द्वारा बनाया गया था। शक्कर को 400 °C पर 15 घंटे के लिए नाइट्रोजन प्रवाह के अनुसार एक काला कोयला अवशेषों में संसाधित किया गया, जिसमें पॉलीसाइक्लिक सुगंधित कार्बन शीट का जटिल मिश्रण होता है। इस सामग्री को तब सल्फ्यूरिक एसिड के साथ इलाज किया गया था, जिसने सल्फोन्स, कार्बाक्सिल और हाइड्रॉकसिल कैटेलिटिक साइटों के साथ शीट्स को कार्यात्मक बनाया।

यह भी देखें

 * कोक (ईंधन)
 * पीड़ा
 * पायरोलिसिस

बाहरी संबंध

 * Carbonization processes at Herculaneum site