कोळसा, लोणारी : वनस्पतिजन्य कार्बनयुक्त पदार्थ भागशः जाळल्यास किंवा हवेशिवाय तापविल्यास पाणी, डांबर, वायू इ. बाष्पनशील पदार्थ उडून गेल्यावर जो भाग उरतो, त्याला लोणारी कोळसा म्हणतात. सामान्यतः वनस्पतिजन्य कोळशालाच लोणारी कोळसा म्हणतात, परंतु प्रस्तुत नोंदीत वर्णनाच्या सोईसाठी प्राणिजन्य कोळशाचाही समावेश केला आहे. लोणारी कोळशात कार्बन अशुद्ध स्वरूपात असतो.
इतिहास: लोणारी कोळशाचा वापर ईजिप्शियन व भारतीय लोक फार पूर्वीपासून करीत आहेत. घरगुती कामासाठी आणि धातुनिर्मितीसाठी कोळशाचा वापर कधी सुरू झाला हे अनिश्चित आहे. इ. स. पू. ४००० मध्ये धातुनिर्मितीत उच्च तापमानासाठी कोळशाचा वापर करीत असत. कोळशाचा उपयोग अधिशोषक (पृष्ठाशी संपर्कात येणारे पदार्थ पृष्ठावर शोषून साचविणारा पदार्थ) व औषधात साहाय्यक पदार्थ म्हणून बराच काळ करण्यात येत होता. १७७३ मध्ये शेले यांनी वायूंच्या अझिशोषणासाठी त्याचा उपयोग केला. १८०० मध्ये सर हंफ्री डेव्ही यांनी त्याचा उपयोग विद्युत् अग्रासाठी केला. मध्ययुगीन काळातील त्याच्या वाढत्या मागणीमुळे मोठ्या प्रमाणात जंगलतोड करण्यात आली. विसाव्या शतकाच्या सुरुवातीस यूरोपातील जंगलांची जवळजवळ ९५% इतकी तोड झाली. कोकच्या शोधामुळे धातुनिर्मितीतील लोणारी कोळशाचा वापर कमी झाला. १८१२ मध्ये हाडाचा कोळसा साखर निर्मितीत विरंजनासाठी (रंग घालविण्यासाठी) वापरण्यास सुरुवात झाली. पहिल्या महायुद्धात विषारी वायूंचा वापर सुरू झाल्यावर अशा वायूंच्या अधिशोषणासाठी कोळसा वापरण्यात येऊ लागला. नेहमीच्या कोळशापेक्षा सक्रियित (अधिक क्रियाशील केलेला) कोळसा जास्त वायू शोषन घेतो [→कार्बन, सक्रियित]. ज्याच्यापासून कोळसा तयार करण्यात येतो त्या पदार्थांवरून कोळशांना नावे दिली जातात. उदा., हाडापासून मिळणारा हाडाचा कोळसा, रक्तापासून मिळणारा रक्त कोळसा इत्यादी.
गुणधर्म: लोणारी कोळशाचा आकार व त्याची कोशिकीय (पेशीमय) संरचना ही ज्या लाकडापासून तो बनवितात त्याच्यासारखीच असते. त्याला रुची आणि वास नसतो. त्याच्या भंजन (भंगलेल्या) पृष्ठाची चमक साटीनसारखी असते. तो काळा, घन व सच्छिद्र असून पाण्यापेक्षा १.५ पट जड असतो. वायूने संपृक्त झाल्यावर (जास्तीत जास्त भरल्यावर) तो पाण्यावर तरंगतो. त्याच्यापासून दर किग्रॅ.ला सु. ६,६७०—७,७८० किकॅ. उष्णता निर्माण होते. ५००० से. तापमानास तयार केलेल्या कोळशाचे त्यातील खनिज पदार्थ सोडल्यास रासायनिक संघटन C30 H10 O असे दिसून त्यात अत्यल्प प्रमाणात नायट्रोजन व गंधक हेही असतात. कोळसा अक्रिय (रासायनिक दृष्ट्या क्रियाशील नसलेल्या) वायूत १,०००० से. पर्यंत तापविल्यास त्यातील १०%बाष्पनशील भाग नष्ट होतो. कोळशाची रासायनिक विक्रियशीलता इतर कार्बन प्रकारांपेक्षा जास्त आहे. कोळसा सच्छिद्र असल्यामुळे (घनफळाने सु. ८५%) वायुशोषणासाठी आणि उष्णतारोधनासाठी त्याचा उपयोग करतात. फळांच्या कठीण कवचांपासून किंवा इतर कठीण भागांपासून तयार केलेला कोळसा स्वतःच्या घनफळाच्या जवळजवळ १०० पट वायू शोषतो. तो हळूहळू व धूम्रविरहित (धूर न देणार्‍या) अवस्थेत जळतो. कमी तापमानाला तो १००—२०० पट अमोनिया व –१८५० से. ला १० पट नायट्रोजन शोषतो. नवीन तयार केलेला कोळसा हवेतील आर्द्रता शोषतो त्यामुळे त्याचे वजन वाढते व तो आपोआप पेट घेण्याची शक्यता असते. नवीन दळलेला आणि सैल भरलेला कोळसा आग लागण्याच्या दृष्टीने धोकादायक असतो. रंगीत विद्रावाच्या वाढत्या अम्लतेबरोबर त्यातील रंगीत भाग हाडांच्या व वनस्पतिज कोळशामुळे जास्त प्रमाणात अलग होऊ शकतो. हाडाच्या कोळशात १०%कार्बन असतो. तो अत्यंत सूक्ष्मचूर्णाच्या स्वरूपात इतर अकार्बनी पदार्थांवर निक्षेपित झालेला (साचलेला) असतो.
प्रकार :लोणारी कोळशाचे मुख्य तीन प्रकार आहेत : (१) वनस्पतिजन्य कोळसा हा लाकडाचे बारीक तुकडे, ओंडके, बेली यांपासून तयार करतात (२) प्राणिजन्य कोळसा हा हाडे, दात, रक्त इत्यादीपासून तयार करतात(३) कधीकधी नैसर्गिक रीत्या लोणारी कोळसा दगडी कोळशाबरोबर आढळतो. तो दिसण्यात फिकट व ठिसूळ असून नेहमीच्या लोणारी कोळशा सारखा दिसतो. या लोणारी कोळशात कार्बनाचे प्रमाण कमी असल्यामुळे तो ज्या दगडी कोळशात आढळतो, त्या दगडी कोळशापासून जास्त कार्बन असणारा कोक तयार करणे किफायतशीर होत नाही.
वनस्पतिजन्य लोणारी कोळसा : या प्रकारचा कोळसा तयार करण्यासाठी लाकडाचे बारीक तुकडे आकृतीमध्ये दाखविल्याप्रमाणे रचतात. त्यांवर मातीचे अंशतः लिंपण करतात. मध्यभागी एक लांब भोक ठेवतात व त्यातून धूर बाहेर जातो. लाकडाचे सर्व तुकडे पेटवतात. मातीच्या लिंपणामुळे बाहेरील हवा आत येऊ शकत नाही आणि त्यामुळे लाकडे जळून त्यांचे राखेत रूपांतर न होता कोळशात होते. ज्वलन होत असताना हवेचा पुरवठा नियंत्रित करावा लागतो. ज्वलनात प्रत्यक्ष ज्योत दिसत नाही. ज्वलन एक आठवडा अथवा त्याहून अधिक काळ चालते. या पद्धतीत उपयुक्त उप उत्पादने मिळत नाहीत. ही पद्धत पुरातन काळापासून वापरात आहे. अद्यापिही ती भारतात खेडोपाडी वापरली जाते. साधारणतः सर्व वनस्पतिजन्य पदार्थांचे विरंजक कोळशात रूपांतर करता येते. असा कोळसा ठिसूळ असल्याने हाताळताना त्यांचा नेहमी काही प्रमाणात चुरा होऊन नुकसान होते.
आधुनिक व सुधारित पद्धतीत लाकडे बंदिस्त आणि उभ्या किंवा आडव्या भट्टीत तापवितात. ह्या पद्धतीत भट्टीतील लोखंडी जाळीवर लाकडे रचतात. लाकडे जाळण्यासाठी लागणारी उष्णता ज्वलनकोठीतून मिळते. यासाठी दगडी कोळसा, नैसर्गिक वायू (खनिज इंधन वायू) इ. इंधने वापरतात. ज्वलन सुरू होताना २७५० से. तापमान असते व ज्वलनकालात ते ४०० – ५००० से. पर्यंत वाढते. या पद्धतीने डांबर, ॲसिटोन, मिथिल अल्कोहॉल, ॲसिटिक अम्ल इ. उप उत्पादने मिळतात. काही वेळा ज्वलनापूर्वी लाकडापासून महत्त्वाची तेले मिळतात. ती निस्सारण (एकमेकांपासून वेगळी करण्याच्या) पद्धतींनी मिळवितात व नंतरच लाकडे जाळतात. जलद ज्वलन केल्यास जास्त वायू व कमी कोळसा, डांबर व ॲसिटिक अम्ल मिळते. तर मंद ज्वलनाने तेल, ॲसिटिक अम्ल व कोळसा यांचे प्रमाण वाढते. शुद्ध स्वरूपाच्या कोळशासाठी अतितप्त वाफ किंवा विशिष्ट रसायने यांचा उपयोग उत्प्रेरक (विक्रियेत भाग न घेता विक्रियेची गती वाढविणारा पदार्थ) म्हणून करतात. जितके तापमान उच्च आणि कार्बनीकरण काळ जास्त तितके कोळशातील कार्बनाचे प्रमाण वाढते. या पद्धतीने केलेल्या कोळशाचे वजन लाकडाच्या १/४ इतके असते.
प्राणिजन्य कोळसा: हाडे, दात इ. भाजून प्राणिजन्य कोळसा तयार करतात. यासाठी फक्त ताजी व मांस, ऊतक (समान रचना व कार्य असणार्‍या पेशींचे समूह) इ. विरहित असलेली हाडेच उपयुक्त असतात. माशांची हाडे आणि सागरी प्राण्यांचे सांगाडे उपयोगी पडत नाहीत. तसेच जमिनीत पुरलेल्या किंवा हवेत उघड्या राहिलेल्या हाडांचे अपघटन (लहान तुकडे) होत असल्यामुळे त्यांच्यापासून मिळणाऱ्या कोळशात कार्बनाचे प्रमाण कमी असते. रक्ताचा कोळसा तयार करताना प्रथम रक्तावर दाहक (कॉस्टिक) सोड्याची विक्रिया करतात व नंतर बाष्पीभवन करून अवशिष्ट भाग भाजतात. हाडांच्या ऊर्ध्वपातनाने (वाफ करून व मग ती थंड करून) ३ – ६% हाडाचे तेल, ८% अमोनिया, २३ – ३०% इतर वायू, ६% डांबर आणि ६०% हाडांचा कोळसा मिळतो. हा कोळसा नंतर दळतात व चाळतात. जरूरीप्रमाणे प्रतवारी करतात. या कोळशात ९ – ११% कार्बन, ५% सिलिका, ८% पाणी, ०.१५% फेरिक ऑक्साइड आणि ७० – ७५% ट्रायकॅल्शियम फॉस्फेट असते. हा फिकट काळा असतो.
सक्रियित लोणारी कोळसा: हा उच्च तापमानात तापवून व रासायनिक पद्धतींनी तयार करतात. हा कोळसा वायुमुखवट्यात, रंग घालविण्यासाठी व पाणी शुद्ध करण्यासाठी वापरतात. त्यांशिवाय त्याचा उपयोग गॅसोलीन पुनःप्राप्तीत, रासायनिक उद्योगातील विषारी वायूंचे शोषण इत्यादींसाठी वापरतात [→ कार्बन, सक्रियित].
पुनर्निर्मिती : लोणारी कोळसा पाण्याने धुवून, तसेच वाफवून परत वापरता येतो. त्यामुळे त्याची सक्रियता परत येते. हाडाचा कोळसा ९००० से. पर्यंत तापविल्यास परत वापरता येतो. क्षारीय (अल्कलाइन) पद्धतीने सक्रियित केलेला किंवा तापवून पुनर्निर्मित केलेला धातु अधिशोषित कोळसा सोने, चांदी इ. मौल्यवान धातू त्यांच्या विद्रावापासून अलग करण्यास उपयुक्त ठरतो.
उपयोग: ज्या देशात लाकूड विपुल प्रमाणात मिळते त्या देशात घराचे हवामान गरम ठेवण्यासाठी तसेच स्वयंपाकासाठी स्वस्त आणि बिनधुराचे जळण म्हणून लोणारी कोळशाचा उपयोग करतात. साखर शुभ्र करण्यासाठी, खाद्यपदार्थ उद्योगात, पाण्याच्या मृदुकरणासाठी व इतर रासायनिक उद्योगधंद्यांत त्याचा उपयोग करतात. साखरेसाठी प्राणिजन्य कोळसा वापरतात. बंदुकीच्या दारूच्या आणि स्फोटक पदार्थांच्या निर्मितीत, बर्‍याच रासायनिक उद्योगधंद्यांत शुद्धीकरणासाठी, गाळण्यासाठी, उत्प्रेरक आणि अवक्षेपक (साका तयार होण्यास मदत करणारा पदार्थ) म्हणून त्याचा उपयोग करतात. रेयॉन व रासायनिक उद्योगांत वापरण्यात येणारे कार्बन डाय सल्फाइड तयार करण्यासाठी बीच व बर्च वृक्षांच्या लाकडापासून तयार केलेला कोळसा वापरतात. कॅल्शियम कार्बाइडाच्या निर्मितीतही त्याचा उपयोग करतात. तेलांच्या, खाद्यपेयांच्या, दारूच्या तसेच कृत्रिम कातड्याच्या शुद्धीकरणात, दारूनिर्मितीत विद्रावकाच्या पुनर्प्राप्तीसाठी, प्लॅस्टिकनिर्मितीत, धातुकामातील चाप विद्युत् अग्रासाठी, उष्णतारोधन मिश्रणात, पॉलिश व व्हार्निशे यांच्या निर्मितीत आणि लाखेच्या शुद्धीकरणात कोळसा वापरतात. नारळाच्या करवंटीपासून तसेच टणक फळांच्या टरफल बियांपासून तयार केलेला कोळसा कठीण, सांद्र आणि सक्रियित असतो. त्याचा उपयोग युद्धातील व रासायनिक उद्योगातील विषारी वायूंपासून संरक्षण करणाऱ्या वायुमुखवट्यात अधिशोषक म्हणून तसेच काही विक्रियांसाठी उत्प्रेरक म्हणून करतात. तसेच त्याचा उपयोग नैसर्गिक वायूपासून गॅसोलिनाच्या पुनर्प्राप्तीत, औद्योगिक क्षेत्रातील व सांडपाणी शुद्धीकरण संयंत्रातील दुर्गंधी व वाफा शोधण्यासाठी करतात. धातुयुक्त अधिशोषक कोळशाचा उत्प्रेरक म्हणून उपयोग करतात. प्राणिजन्य कोळशाचा उपयोग रंगद्रव्ये शुद्धीकरणासाठी तसेच रंगविहीन करण्यासाठी, खतासाठी इत्यादींसाठी वापरतात. चूर्णस्वरूपातील आणि खास शुद्ध केलेला सक्रियित कोळसा औषधात वापरतात. दंतमंजन तयार करण्यासाठीही त्याचा उपयोग करतात. चित्रे काढण्यासाठी विशिष्ट प्रकारच्या कोळशाचा उपयोग करतात.
पहा : लाकूड
संदर्भ: C. I. S. R. The Wealth of India, Industrial Products, Part II, New Delhi, 1960.
दांडेगावकर, सा.ह.
“