drvni ugljen, proizvod suhe destilacije drva; sjajnocrne je boje, lagan, vrlo porozan, odličan adsorbens. Uglavnom je poznat kao ekološki prihvatljiva i učinkovita vrsta goriva koja ne zagađuje atmosferu kaustičnim dimom. Ima veliku ogrjevnu vrijednost (29–33 MJ/kg), te tijekom gorenja daje vrlo malo dima i plamena. Rabi se kao čvrsto gorivo, samostalno ili u smjesi s drugom biomasom, te u postupcima uplinjavanja za dobivanje plina bogata vodikom, koji se nadalje obrađuje toplinskim krekiranjem. U metalurgiji se rabi kao adsorpcijsko i redukcijsko sredstvo pri topljenju metala u organskim sintezama, pri proizvodnji ferolegura i dr. U kemijskoj industriji služi u proizvodnji kemikalija, npr. aktivnoga ugljena, crnoga baruta, ugljikova disulfida i alkalij-metalnoga cijanida, bakra, viskozne svile i dr. Rabi se i pri izradbi plinskih maski, filtara za pročišćavanje vode, olovaka, premaza za polituru, zubnih pasti, kao dodatak hrani za životinje, izolacijski materijal u građevinarstvu, u domaćinstvu (za roštilj), medicini (kao antitoksik) i dr.

Dobiva se pri toplinskoj razgradnji drvne biomase, odn. suhoj destilaciji drva (s 13–18% sadržaja vode), zagrijavanjem bez prisutnosti kisika na 300–650 °C (pirolitička razgradnja drva ili piroliza). Mješavina je organskih spojeva s 81–90% ugljika, 3% vodika, 6% kisika, 1% dušika, 6% vlage i 1–2% pepela. Prinos pojedinih produkata pirolize (ugljen, plin i ulje) ovisi o kemijskome sastavu drvne biomase i uvjetima vođenja postupka pirolize. Kemijske komponente drvne biomase toplinski se razlažu različitom brzinom pri čemu je najstabilniji lignin, a razlaganje se odvija sljedećim redom: hemiceluloza – celuloza – lignin. Prinos drvnoga ugljena u postupku pirolize najčešće je 20–26%, a najveći prinos postiže se tzv. sporom pirolizom (izvodi se u duljem vremenskom razdoblju i na nižoj temperaturi razgradnje), pri čemu je udio ugljena oko 35%.

Najčešće se proizvodi od vrste drveća srednje i visoke gustoće, a kvaliteta mu ovisi o vrsti drveta – drvni ugljen proizveden od tvrdog drveta je gust i čvrst, a onaj proizveden od mekog drveta mek i porozan. U mnogim se zemljama u razvoju još uvijek rabe tradicionalne metode proizvodnje ugljena u drvenim gomilama i zemljanim pećima, a u maloserijskoj se proizvodnji rabe i moderni tipovi zemljanih peći s dimnjacima i čelične ili zidane peći. U masovnoj, industrijskoj proizvodnji rabe se zidane ili metalne peći za diskontinuiranu proizvodnju i višestruke retorte za kontinuiranu proizvodnju.







Povijest i proizvodnja u svijetu danas

Drvni ugljen rabio se tijekom gotovo cijele povijesti čovječanstva, a prvi tragovi potječu iz razdoblja prije 30 000 godina kada su njime nacrtani prvi špiljski crteži. Oko 4000. pr. Kr. čovjek je otkrio da komad rude pronađen u prirodi počinje lučiti metal u plamtećem ugljenu. Tako je ugljen imao važnu ulogu u tehnologiji dobivanja i topljenja metala, koji su obilježili bakreno, brončano i naposljetku željezno doba. Oko 1500. pr. Kr. na egipatskom papirusu zabilježena je uporaba ugljena za uklanjanje neugodnih mirisa s rana, što je prvi spomen njegove medicinske primjene. Do 400. pr. Kr. Feničani su na trgovačkim brodovima spremali vodu u pougljenjene bačve kako bi, zahvaljujući sposobnosti vezivanja tvari na površinu ugljena (adsorpciji), poboljšali njezin okus. U IX. st. kineski su alkemičari otkrili da se miješanjem ugljena sa salitrom (kalijev nitrat) i sumporom dobiva smjesa koja vrlo lako izgara – barut. Ta je eksplozivna smjesa donijela prekretnicu u rudarstvu, izgradnji prometnica i sl., ali i oblicima ratovanja. Potkraj XVIII. st., Europljani su primijenili svojstvo adsorpcije ugljena kako bi uklonili obojene nečistoće iz sirovoga šećera.

Iako je u metalurgiji i industrijskoj proizvodnji drvni ugljen u XVIII. st. zamijenjen fosilnim (→ ugljen), potražnja za njim je i danas velika i u stalnom porastu. Prema FAO-u (Food and Agriculture Organisation of United Nations), ukupna potrošnja drvnoga ugljena procjenjuje se na 40,5 milijuna tona godišnje, od čega 19,8 milijuna tona u Africi.

Drvni ugljen u Hrvatskoj

Višestoljetna tradicija proizvodnje (paljenja) drvnoga ugljena u brdsko-planinskim i šumom bogatim predjelima Hrvatske odavna je zauzimala važno mjesto u gospodarstvu pojedinih obitelji i lokalnih zajednica. Prema zapisima trgovačko-obrtničke komore u Senju, gorskokotarski ugljenari su 1891. u magazine Bakra, Kraljevice, Novoga i Senja dopremili 8254 t drvnoga ugljena za izvoz. U ivanečkom kraju ugljenarstvo je tijekom XIX. st. i do sredine XX. st. bilo vrlo rašireno zahvaljujući blizini rudokopa i talionice cinka. Takva obrtnička tradicija u Hrvatskoj od sredine XX. st. zamire, iako se i danas mogu pronaći njezini tragovi na područjima Ćićarije, Gorskoga kotara, Like, Korduna, Banovine, Hrvatskoga zagorja, Slavonije.

Tradicionalni oblik proizvodnje najčešće se provodi u stožasto naslaganim gomilama drva obloženima kakvim materijalom (žežnice, karbunice, kope) ili u zidanim kupolastim pećima od opeke obloženima blatom (ugljenice, vuglenice, peći). Dok prvi postupak prevladava u Istri i Gorskom kotaru, zidane se peći najčešće rabe u istočnim krajevima Hrvatske. Žežnice se počinju graditi na kopišću (najčešće šumska čistina u blizini potoka), slaganjem uspravnih cjepanica u krug u dvije ili tri razine, tako da se kružna osnova prema vrhu svodi u oblik stošca. U prvome, donjem redu uglavnom su cjepanice duljine oko 2 m, u drugome one od približno 1 m, a u vršnome trećem cjepanice duljine oko 30–40 cm. Po tako oblikovanom stošcu visine do 3 m slaže se navlaženo lišće i trava ili kakav drugi priručni materijal, a potom ugljena prašina od ranijih paljenja pomiješana s vlažnom zemljom. Na složenoj žežnici naprave se rupe kroz koje će izlaziti dim i u procesu izgaranja se postupno zatvaraju. Ovisno o količini drva (najčešće od 20–70 m³), paljenje traje i do nekoliko tjedana. Zidane ugljenice obično su visine 3 m. Na razini tla nalazi se ulaz, kroz koji započinje punjenje drvima, koji se zatvara metalnim vratima tijekom paljenja, a kroz koji se vadi dobiveni ugljen. Na vrhu je otvor kroz koji se do kraja puni ugljenica, te drvna platforma preko koje se donosi drvo. U donjem dijelu ugljenice slažu se veće cjepanice, a prema vrhu tanji komadi promjera do 8 cm. Pali se od vrha, a tijekom izgaranja rupe dimnice zatvaraju se od vrha prema dolje. Proces paljenja traje desetak dana, a nakon što se ugljenica neotvorena hladi još četiri do pet dana, ugljen se vadi i pakira.









Industrijska proizvodnja drvnog ugljena u Hrvatskoj

Industrijska proizvodnja drvnog ugljena u hrvatskim poduzećima zaživjela je u prvoj polovici XX. st. kroz proces suhe destilacije drva u retortama različitog oblika i veličine. To je podrazumijevalo velik utrošak energije za zagrijavanje drvne mase. Kako bi se proces racionalizirao, primijenjeno je rješenje hvatanja retortnih para i plinova radi daljnje uporabe. Njihovom kondenzacijom nastajao je sirovi drvni ocat iz kojeg su se frakcijskom destilacijom dobivali razni proizvodi, a ponajprije octena kiselina. Nekondenzirani plinovi rabili su se kao dio goriva za zagrijavanje drvne mase u retortama. Takav proces proizvodnje bio je ekonomski prihvatljiv do potkraj XX. st. Razvojem petrokemije javio se sintetski postupak proizvodnje octene kiseline, koji je ekonomski bio mnogo isplativiji. To je dovelo do gašenja frakcijske destilacije sirovoga drvnog octa, kao dijela procesa suhe destilacije drva. Time je nastao problem zbrinjavanja velikih količina sirovoga drvnog octa i neracionalnosti proizvodnje zbog velikog utroška toplinske energije u odnosu na masu dobivenoga proizvoda. Zbog tih razloga suha destilacija drva je u poduzeću → DIK Đurđenovac potkraj XX. st. obustavljena, a ona najveća u Hrvatskoj, u Tvornici za preradu drva u sastavu poduzeća → Belišće, bila je pred zatvaranjem.

Kako bi se riješio ekološki problem zbrinjavanja sirovoga drvnog octa (približno 25 t na dan) 2004–05. provedena je rekonstrukcija pogona za suhu destilaciju drva u Belišću (idejni tehnološki projekt S. Tomas, izvođači Classen Apparatebau Wiesloch iz Njemačke i Enerkon iz Zagreba). Pri tome je uklonjen dio pogona za kondenzaciju i frakcijsku destilaciju sirovoga drvenog octa, a prikupljeni plinovi iz retorti se bez kondenzacije spaljuju, dajući toplinsku energiju potrebnu za zagrijavanje drvne mase u retortama, čime su postignute znatne uštede i riješen je ekološki problem. Godine 2013. belišćansku proizvodnju drvenog ugljena preuzelo je poduzeće Fochista Belišće, koje je 2020. imalo 95 zaposlenih.













Osim toga, danas se proizvodnja drvnog ugljena odvija u nekoliko tradicionalnih obrtničkih i poluindustrijskih pogona (npr. Križevci-produkt d. o. o. od 1992. proizvodi drvni ugljen i brikete za primjenu u domaćinstvima i profesionalnoj pripremi hrane).