既然木头就可以做燃料，为啥古代要把木头加工成木炭售卖呢？

这个问题看起来很简单，其实要说清楚还需要一点点的生物和化学知识。

一般经过晾晒干燥后的木材和秸秆等植物性燃料中，大部分的有机物集中在植物的细胞壁结构中，其中纤维素占40～50%，还有10～30%的半纤维素和20～30%的木质素。剩下的那些主要是植物的细胞质和细胞核里面含有的物质——植物蛋白、果糖、果胶、核酸等物质，占比不大。

纤维素虽有各种类型，但本质上就是由葡萄糖分子构成的高聚合物。只是聚合度和聚合模式有所不同而已。纤维素是植物细胞壁的主要成分。

半纤维素则是由木糖和其他糖类聚合产生的。它结合在纤维素微纤维的表面，并且相互连接，这些纤维构成了坚硬的细胞相互连接的网络。

木质素则更复杂一些，是由三种单体聚合而成的天然高分子，这三种单体含有9个碳原子且具有芳香族化合物的苯环结构。在植物结构中形成纤维支架，具有强化木质纤维的作用。

用一个不是太恰当的比喻，植物三素就像是建筑里面的钢筋混凝土，纤维素提供了砂子和碎石等成分的骨料，半纤维素提供了水泥成分的浆料，而坚硬的木质素提供了钢筋的筋料，三者结合在一起，变成了植物体内的组织结构。

作为一种植物的组织结构，这些物质各有妙用，构成了植物体的各种功能性部分。它们有的富含油分，闻之芳香馥郁。有的坚实致密，敲之能发出清脆悦耳的音质。有的轻巧松软，可以隔音隔热，妙用无穷。

但是现在人类简单粗暴的把它们收割在一起，让它们完成一个单一性的功能——燃烧发热。

这就没意思了嘛，对吧~~~

首先一个拦路虎是纤维素和半纤维素，大家看到了这货是个碳水化合物，碳水化合物的意思就是含碳也含聚合水。加热之后聚合水会析出变成水蒸气，并带走一部分热量。所以碳水化合物里面的聚合水并不能提供热量，反而会带走热量。这是木材燃烧后产生的水汽的主要来源。

第二个拦路虎是木质素。大家也看到了这货是个芳香聚合物，加热之后各种芳香烃裂解后变成芳香酯类、萜烯和醚类物质。比如松木里面的松节油酯类的。理论上这些芳香物质也能参与燃烧，但是因为它们在加热后大多是气态，往往不等完全燃烧就已然挥发掉了，或者即使参与了燃烧，但是因为碳环结构太稳定而无法完全燃烧，产生大量的木焦油和烟炱。这是木材燃烧后带来的挥发分和PM2.5物质的主要来源。

再加第三个拦路虎是木材本身的结构是热的不良导体，在燃烧时会出现膨胀不一致，容易出现木材内部燃烧不完全而产生大量一氧化碳，以及木材燃烧中受热炸裂等情况。

最后就是木材里面的那些蛋白质和酯类，燃烧时会产生二氧化氮和二氧化硫。

这些拦路虎既阻碍了燃烧的进行，带走了很大一部分热量，降低了燃烧的效率，使得燃烧的温度上不去，又产生了大量的PM2.5和有害化学物质，不利于健康。

所以聪明的人类就想了，既然木材受热会裂解产生一堆不利于燃烧不利于健康的物质，那么在燃烧之前先把木材拿去受热一把，将这些能挥发的，能出油的，能变水的全给干出来，只留下纯纯的碳棍棍，不就很美好了吗？

土窑烧木炭是个很古老的手艺活。

土法烧炭窑是柴炭一体的。要先热窑，把窑温烧到足够高之后就焖窑，把窑门的进气口关闭，保存热量并使得外面的新鲜空气无法进入炭窑，窑内就会形成高温和缺氧的环境，使木柴被干馏成为木炭。这种做法的优点是简单，缺点是入窑的木柴部分充当了燃料，所以出炭率低。

而改良后的现代制炭干馏罐是将木炭放进干馏罐内，然后在外面用柴火加热，罐内隔绝了空气自然更容易形成干馏的环境。这种做法出炭率高，但是需要添加额外的燃料。

在炭窑里面被加热干馏后的木材去除了所有的结晶水、挥发份和油分，只剩下了固态碳和灰分。无论是用来取暖还是用来作为炼铁烧瓷器的燃料，都有干净清结、燃烧稳定持久、温度高热量大的优势。而且去除了结晶水和挥发分之后的木炭比木材比重低得多，也去除了有害寄生虫和真菌物质，可以更方便长途转运和长期储存。

因此对于古代来说，木炭是比木柴更加优质的燃料。

以热值而言，木炭热值33.5X10^6/KG，木柴热值12.6×10^6J/kg。木柴的热值不到同质量木炭的一半。

以燃烧时间而言，木炭的可燃物全为固态碳，在正常的燃烧温度下不会熔融、升华或分解产生可燃气体，因此在不鼓风的情况下燃烧方式为没有火焰的阴燃，因此能够燃烧更长时间。不鼓风情况下自然燃烧的木炭的燃烧时间会比木柴长50%-100%左右。

以燃烧温度而言，在金属熔炼和打铁烧窑等场合，用木柴的砖窑、瓦窑、石灰窑等，可以将温度提升到800-900℃，而烧木炭的锻铁炉、瓷器窑，可以将温度提升到1600度以上。

当然木炭什么都好，唯一一个缺点是价格较高。木材干馏成木炭会大幅减重，一般硬木的出炭率有30%，杂木15%-25%。而且还得搭进去造窑、烧窑的人工和额外的燃料成本。古代的薪柴价格一般会是米价的一成左右，而木炭的价格就跟米价不相上下了。

但是即使是这样，城市居民也仍然愿意使用更加清结干净的木炭，尤其是室内取暖和烧水煮食的场合，烧炭炉比烧柴火要更加普遍。毕竟烧柴再便宜不管，那大黑烟熏着是个人都受不了。