漲知識：木頭明明可以燒，為啥還要多此一舉加工成木炭？
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這個問題看起來很簡單。
但要說清楚，需要一點點的生物和化學知識。
01
乾燥后的木材和秸稈等植物性燃料中，大部分有機物集中在植物的細胞壁結構中：其中
纖維素佔40～50%、
還有10～30%的半纖維素、
20～30%的木質素。
剩下的主要是植物的細胞質和細胞核裏面含有的物質（植物蛋白、果糖、果膠、核酸等），佔比不大。
用一個太恰當的比喻——
植物三素就像是建築裏面的鋼筋混凝土：纖維素提供了砂子和碎石等成分的骨料；
半纖維素提供了水泥成分的漿料；
堅硬的木質素提供了鋼筋的筋料。
三者結合在一起，變成了植物體內的組織結構。
作為一種植物的組織結構，這些物質各有妙用，構成了植物體的各種功能性部分。
有的富含油分，聞之芳香馥郁；有的堅實緻密，敲之能發出清脆悅耳的音質；有的輕巧鬆軟，可以隔音隔熱，妙用無窮。
但這也是為啥要把木頭加工成木炭售賣的原因…
02
第一個攔路虎——纖維素和半纖維素
纖維素，本質上是由葡萄糖分子構成的高聚合物。
半纖維素，是由木糖和其他糖類聚合產生的。
都是碳水化合物，意思就是含碳也含聚合水。
加熱之後聚合水會析出變成水蒸氣，並帶走一部分熱量。
所以碳水化合物裏面的聚合水並不能提供熱量，反而會帶走熱量。
這是木材燃燒后產生的水汽的主要來源。
第二個攔路虎——木質素
木質素，是由三種單體聚合而成的天然高分子，這三種單體含有9個碳原子且具有芳香族化合物的苯環結構。
加熱之後，各種芳香烴裂解后變成芳香酯類、萜烯和醚類物質。
比如，松木裏面的松節油酯類的。
理論上這些芳香物質也能參与燃燒，但因為它們在加熱后大多是氣態，往往不等完全燃燒就已然揮發掉了；或者參与了燃燒，但是因為碳環結構太穩定而無法完全燃燒，產生大量的木焦油和煙炱。
這是木材燃燒后帶來的揮發分和PM2.5物質的主要來源。
第三個攔路虎——
木材本身的結構是熱的不良導體，在燃燒時會出現膨脹不一致，容易出現木材內部燃燒不完全而產生大量一氧化碳，以及木材燃燒中受熱炸裂等情況。
第四個攔路虎——
木材里的蛋白質和酯類，燃燒時會產生二氧化氮和二氧化硫。
這4個攔路虎既阻礙了燃燒的進行，帶走了很大一部分熱量，降低了燃燒的效率，使得燃燒的溫度上不去，又產生了大量的PM2.5和有害化學物質，不利於健康。
所以聰明的人類就想了，既然木材受熱會裂解產生一堆不利於燃燒不利於健康的物質，那麼在燃燒之前先把木材拿去受熱一把，將這些能揮發的，能出油的，能變水的全給干出來，只留下純純碳棍棍，不就很美好了嗎？
03
土窯燒木炭是個很古老的手藝活。
土法燒炭窯是柴炭一體的。
要先熱窯，把窯溫燒到足夠高之後就燜窯，把窯門的進氣口關閉，保存熱量並使得外面的新鮮空氣無法進入炭窯，窯內就會形成高溫和缺氧的環境，使木柴被乾餾成為木炭。
這種做法的優點是簡單，缺點是入窯的木柴部分充當了燃料，所以出炭率低。
而改良后的現代制炭乾餾罐是將木炭放進乾餾罐內，然後在外面用柴火加熱，罐內隔絕了空氣自然更容易形成乾餾的環境。
這種做法出炭率高，但是需要添加額外的燃料。
04
以熱值而言——
木炭熱值33.5X10^6/KG，木柴熱值12.6×10^6J/kg。
木柴的熱值不到同質量木炭的一半。
以燃燒時間而言——
木炭的可燃物全為固態碳，在正常的燃燒溫度下不會熔融、升華或分解產生可燃氣體，因此在不鼓風的情況下燃燒方式為沒有火焰的陰燃，因此能夠燃燒更長時間。
不鼓風情況下自然燃燒的木炭的燃燒時間會比木柴長50%-100%左右。
以燃燒溫度而言——
在金屬熔煉和打鐵燒窯等場合，用木柴的磚窯、瓦窯、石灰窯等，可以將溫度提升到800-900℃。
而燒木炭的鍛鐵爐、瓷器窯，可以將溫度提升到1600度以上。
綜上，木炭是比木柴更加優質的燃料。
05
木炭什麼都好，唯一一個缺點就是價格高。
木材乾餾成木炭會大幅減重，一般硬木的出炭率有30%，雜木15%-25%。
而且還得搭進去造窯、燒窯的人工和額外的燃料成本。
古代的薪柴價格一般會是米價的一成左右，而木炭的價格就跟米價不相上下了。
但即使是這樣，城市居民也仍然願意使用更加清結乾淨的木炭，尤其是室內取暖和燒水煮食的場合。
燒炭爐比燒柴火要更加普遍。
畢竟燒柴再便宜不管，那大黑煙熏著是個人都受不了。
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