home
sabelotodo
logo
entrar
comentario
colaborar


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.

esquema



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, fenolesaldehídos 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.