|
Carbón Vegetal
El carbón vegetal es un sólido negro que queda como
residuo cuando se calientan a unos 400-450°C
las partes de las plantas en ausencia de oxígeno para evitar la
combustión.
Materia Prima.
Como materia prima para obtener carbón vegetal de uso comercial
se usan en la actualidad varias fuentes:
1.- Partes leñosas de árboles y arbustos.
2.- Desechos de la industria de la madera.
3.- Partes orgánicas de los desechos urbanos (basura).
Los carbones fabricados de partes leñosas de las plantas son
trozos mas o menos sólidos de carbón que se pueden
envasar y comercializar directamente, mientras que los obtenidos de
desechos hay que aglutinarlos en briquetas ya que quedan muy
desmenuzados. Estas briquetas son muy comunes en el mercado y en
general son de peor calidad en cuanto a valor calórico que
los
trozos de carbón naturales.
Usos.
El carbón vegetal tiene múltiples usos, entre los que
están:
1.- Como combustible
para estufas de cocción en hogares.
2.- Como combustible para la preparación de carnes a la
parrilla
donde el carbón proporciona un sabor especial al plato.
3.- Para la fabricación de carbón activado.
4.- Como desodorante en neveras.
5.- Como sustrato para el cultivo de orquídeas.
Carbón y Ecología
Todos conocemos de la importancia del mundo vegetal en el
equilibrio ecológico del planeta, la producción de
carbón vegetal a gran escala utilizando las partes
leñosas de los árboles conlleva al talado de
grandes áreas de foresta que, o no se recuperan, o su
recuperación es incompleta y tardía, por tal motivo en
muchos países la producción de este tipo de carbón
está prohibida o limitada a ciertas variedades de plantas y solo
se permite la producción libre a partir de los desechos de la
industria de la madera .
Obtención
Puede considerarse que la materia vegetal recién cortada
contiene un 50% de agua (con notables excepciones) y que el resto es
materia seca constituida en su mayor parte por celulosa, un polímero
emparentado con el azúcar en largas fibras que
proveen la debida resistencia para que la planta se soporte. Dentro de
esa celulosa hay un sin número de sustancias que son necesarias
para el mecanismo vital de la planta.
Cuando esta materia vegetal se calienta sin contacto con el aire
(oxígeno),
primero
se
produce el secado (hasta los 100°C), luego a partir de los 150°C
comienza la
descomposición de los productos menos estables. Con el
consiguiente aumento de la temperatura (hasta 400-450°C) se
descompone la mayor parte de los elementos constituyentes de la madera
los que escapan en forma de gases.
Este proceso de calentamiento primero es endotérmico (requiere
de calentamiento exterior) y luego (alrededor de los 250-300 °C) se
hace exotérmico
es decir genera calor propio hasta completarse
el proceso de carbonización el que se considera terminado cuando
no se producen gases.
De este proceso de descomposición queda un residuo sólido
negro que es lo que conocemos como carbón y está
constituido por un entramado ultra fino a manera de esponja (con poros
microscópicos) de los componentes residuales de la
descomposición, en su mayoría carbono amorfo y los
productos no volátiles que luego serán cenizas al quemar el carbón.
Así tenemos que durante la carbonización se producen dos
fracciones bien definidas:
1.- Carbono fijo (carbón).
2.- Gases.
En la producción industrial de carbón la fracción
de gases se recupera, porque en ella hay componentes muy útiles
para la industria en general.
El gráfico siguiente muestra un esquema de un proceso de
fabricación de carbón con la recuperación de los
subproductos.
La materia vegetal se introduce en una cámara aislada donde se
calienta a través de un quemador de gases, los productos
gaseosos debido a la descomposición se llevan hasta un
condensador donde se producen tres fracciones:
1.- Una fracción que permanece gaseosa y que se usa para
calentar la propia instalación ya que contiene gases
combustibles principalmente monóxido de carbono.
2.- Una fracción acuosa mayoritaria donde
están disueltas gran cantidad de sustancias (alcoholes, cetonas, fenoles, aldehídos
etc.)
3.- Una fracción semi sólida (pastosa) conocida como
alquitrán constituida por una mezcla de cientos de productos,
principalmente hidrocarburos.
La naturaleza y composición de las fracciones depende del tipo
de materia vegetal utilizada, pero es en todos los casos una excelente
fuente de materia prima para la industria química.
El carbón vegetal quedará dentro de la cámara de
calentamiento una vez que cese la producción de gases.
Carbón Activado
Durante el proceso de elaboración del carbón, las
sustancias complejas que constituyen la madera, algunas de las cuales
son grandes polímeros, se transforman y descomponen en
sustancias
mas simples y volátiles que escapan como gases, estas sustancias
volátiles son compuestos de carbono con mayor proporción
de oxígeno, nitrógeno
e hidrógeno
que el material
vegetal original por lo que va quedando un residuo rico en carbono y
los productos menos volátiles así como las sustancias inorgánicas
presentes en la madera formando una suerte de
esponja con poros muy microscópicos. Esta estructura hace que el
carbón tenga la capacidad de absorber y retener dentro de los
poros otras sustancias, este fenómeno se conoce como
“adsorción” y es muy utilizado en la industria y la vida
domestica.
La capacidad adsorbente del carbón natural es muy reducida
ya que la mayor parte de los poros mas pequeños y útiles
para la retención se sustancias están llenos con
productos muy poco volátiles que no salieron durante el
calentamiento normal del proceso, lo que se hace entonces para
“activarlo” es calentarlo a temperaturas por encima de los 1000 grados
centígrados
con lo que queda “limpio” y con gran capacidad adsorbente.
Esta capacidad adsorbente es selectiva, de manera que ciertos carbones
activados pueden adsorber y retener sustancias específicas y
otras no, por lo que son muy útiles en el campo de la
purificación de sustancias, así por ejemplo si una
disolución concentrada de azúcar parda se trata con
carbón activado, este retiene los componentes que colorean el
azúcar pero no al azúcar misma, una cristalización
posterior daría un azúcar blanca y cristalina que
conocemos como azúcar refina.
Igualmente hay carbones que retienen los productos de mal sabor de los
alcoholes producto de la fermentación pero no al alcohol mismo,
por lo cual, el tratamiento con carbones activados de las bebidas
alcohólicas antes de su venta mejora notablemente la calidad.
Pueden citarse cientos de ejemplos donde el carbón activado
juega un papel purificador en los procesos industriales.
Otros combustibles aquí.
Para ir al índice general del portal aquí.
|
