قطران الفحم

يُعد قطران الفحم مصدراً رئيسياً للمركبات العضوية. يُكمّل هذا الاستخدام صناعة البتروكيماويات ، التي تُنتج بشكل أساسي الألكانات والألكينات. كما يُعدّ مصدراً للهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات.

• حلقتان: الكومارون ، والإندين ، والبنزوفوران ، والنفثالين ، وميثيل النفثالين ومشتقاتها الميثيلية. ^{[ 14 ] [ 15 ]}
• الحلقات الثلاثية: أسينفثين ، فلورين ، فينانثرين . ^{[ 16 ]}
• الحلقات الرباعية: الكريسين ، والبيرين ، والفلورانثين ، والتريفينيلين ، والنفثاسين ، والبنزانثراسين
• الحلقات الخماسية: البيسين ، بنزو[أ]بيرين ، بنزو[هـ]بيرين ، بنزوفلورانثينات ، بيريلين
• الحلقات السداسية والسباعية: ثنائي بنزوبيرين ، ثنائي بنزوفلورانثين، بنزوبيريلين ، كورونين )
• الفينولات: الفينول ، الكريزولات
• المركبات الحلقية غير المتجانسة النيتروجينية: البيريدين ، البيكولين ، الكربازول ، الكينولين ^{[ 16 ]}
• البنزين والتولوين والزيلينات ( "BTX" ) بالإضافة إلى الكومينات ^{[ 17 ]} 1,2,3-ثلاثي ميثيل بنزين يوجد بشكل طبيعي في قطران الفحم.

العديد من هذه المواد الكيميائية هي مواد أولية للأصباغ (وخاصة التارترازين / الأصفر رقم 5)، والمواد الفوتوغرافية. ^{[ 18 ]}

• كمصدر للكربون الأسود . ^{[ 19 ]}
• تُستخدم المواد المتطايرة من أفران الكوك (COV) كمادة رابطة في صناعة الجرافيت ؛ إذ يشكل جزء كبير من المواد الموجودة في "الكتل الخضراء". خلال عملية خبز هذه الكتل كجزء من إنتاج الجرافيت التجاري، يتبخر معظم قطران الفحم المستخدم كمادة رابطة، ويُحرق عادةً في محرقة لمنع انبعاثه في الغلاف الجوي، لأن قطران الفحم وCOV قد يكونان ضارين بالصحة. ^{[ 20 ] [ 21 ]}
• يُعد قطران الفحم مكونًا رئيسيًا في معجون الأقطاب الكهربائية المستخدم في أفران القوس الكهربائي . ويعمل القطران كمادة رابطة للحشو الصلب الذي يمكن أن يكون إما فحم الكوك أو الأنثراسيت المكلس، مكونًا معجون الأقطاب الكهربائية، والمعروف أيضًا باسم معجون أقطاب سودربيرغ. ^{[ 22 ]}
• يُستخدم قطران الفحم كمادة خام لإنتاج مشتقات ذات قيمة أعلى، مثل النفتا والكريوزوت والقطران . في عصر غاز الفحم ، قامت الشركات بتقطير قطران الفحم لفصل هذه المواد، مما أدى إلى اكتشاف العديد من المواد الكيميائية الصناعية.

يُستخدم نصف قطران الفحم فقط في الإنتاج الكيميائي، بينما يُستخدم المتبقي، الذي يُقدّر بنحو 15 مليون طن، في تطبيقات أخرى. فعلى سبيل المثال، يُضاف قطران الفحم إلى بعض منتجات طلاء مانع التسرب المستخدمة في مواقف السيارات لحماية سلامة الرصف. ^{[ 23 ]} تحتوي منتجات طلاء مانع التسرب المصنوعة من قطران الفحم عادةً على نسبة تتراوح بين 20 و35% من قطران الفحم. ^{[ 23 ]} تُشير الأبحاث ^{[ 24 ]} إلى استخدامه في جميع أنحاء الولايات المتحدة الأمريكية ، إلا أن العديد من المناطق حظرت استخدامه في منتجات طلاء مانع التسرب، ^{[ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]} بما في ذلك مقاطعة كولومبيا، ومدينة أوستن بولاية تكساس، ومقاطعة داين بولاية ويسكونسن، وولاية واشنطن، والعديد من البلديات في مينيسوتا وغيرها. ^{[ 28 ] [ 29 ]} كما حظرت كندا استخدامه في مواد منع التسرب اعتبارًا من عام 2025. ^{[ 30 ]}

يُستخدم قطران الفحم أيضاً في أعمال التسقيف.

يُستخدم بعض قطران الفحم كوقود للتدفئة أو لتشغيل الغلايات . ومثل معظم الزيوت الثقيلة، يجب تسخينه قبل أن يتدفق بسهولة. ^{[ 13 ]}

تتكون العديد من مكونات قطران الفحم من الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات ، والتي قد تكون مسرطنة. ^{[ 44 ] [ 45 ] [ 46 ] [ 47 ]} من المرجح أن يزيد التعرض المستمر طويل الأمد لقطران الفحم من خطر الإصابة بسرطانات الجلد غير الميلانينية . ^{[ 48 ]} الأدلة غير قاطعة بشأن ما إذا كان قطران الفحم الطبي، الذي لا يبقى على الجلد لفترات طويلة كما هو الحال في التعرض المهني ، يسبب السرطان، وذلك لعدم كفاية البيانات المتاحة للحكم على ذلك. ^{[ 49 ]} في حين أن قطران الفحم يسبب السرطان باستمرار في مجموعات من العمال ذوي التعرض المهني المزمن، وفي النماذج الحيوانية، والدراسات الآلية، ^{[ 14 ]} فإن البيانات المتعلقة بالاستخدام قصير الأمد كدواء لدى البشر لم تُظهر حتى الآن أي زيادة كبيرة ومستمرة في معدلات الإصابة بالسرطان. ^{[ 49 ]}

يحتوي قطران الفحم على العديد من الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات ، ويُعتقد أن نواتج أيضها ترتبط بالحمض النووي، مُسببةً تلفه. ^{[ 47 ]} تُحفز الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات الموجودة في قطران الفحم وتلوث الهواء شيخوخة الجهاز المناعي والسمية الخلوية في خلايا البشرة. ^{[ 50 ] [ 51 ]} من المحتمل أن يتمكن الجلد من إصلاح نفسه من هذا التلف بعد التعرض قصير الأمد للهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات، ولكن ليس بعد التعرض طويل الأمد. ^{[ 49 ]} قد يُؤدي التعرض طويل الأمد للجلد لهذه المركبات إلى ظهور " ثآليل القطران "، والتي قد تتطور إلى سرطان الخلايا الحرشفية . ^{[ 16 ]}

كان قطران الفحم من أوائل المواد الكيميائية التي ثبت أنها تسبب السرطان نتيجة التعرض المهني له، وذلك خلال بحث أُجري عام 1775 حول سبب سرطان عمال تنظيف المداخن . ^{[ 16 ]} وقد أظهرت الدراسات الحديثة أن العمل بقطران الفحم، كما هو الحال أثناء رصف الطرق أو العمل على الأسطح، يزيد من خطر الإصابة بالسرطان. ^{[ 14 ]}

تُصنّف الوكالة الدولية لأبحاث السرطان قطران الفحم ضمن المجموعة الأولى من المواد المسرطنة ، ما يعني أنه يُسبب السرطان بشكل مباشر. ^{[ 14 ] [ 52 ] [ 53 ]} كما تُصنّف وزارة الصحة والخدمات الإنسانية الأمريكية قطران الفحم ضمن المواد المسرطنة المعروفة للإنسان. ^{[ 54 ]}

استجابةً للمخاوف الصحية العامة بشأن قدرة الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات على التسبب بالسرطان، حظرت بعض البلديات، مثل مدينة ميلووكي، استخدام مواد منع التسرب الشائعة للطرق والممرات المصنوعة من قطران الفحم، مشيرةً إلى مخاوف من ارتفاع محتوى الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات في المياه الجوفية. ^{[ 55 ]}

يتسبب قطران الفحم في زيادة الحساسية لأشعة الشمس ، ^{[ 56 ]} لذلك يجب حماية الجلد المعالج بمستحضرات قطران الفحم الموضعية من أشعة الشمس.

تم إدراج مخلفات تقطير قطران الفحم عالي الحرارة، وهو في الأساس خليط معقد من الهيدروكربونات العطرية ذات الحلقات المكثفة المكونة من ثلاثة أو أكثر، في 13 يناير 2010 كمادة تثير قلقًا بالغًا من قبل الوكالة الأوروبية للمواد الكيميائية . ^{[ 57 ]}