¿Qué es el carbón vegetal? - Conoce el origen y usos de este residuo del carbono
El carbón vegetal es un material combustible sólido, frágil y poroso con un alto contenido en carbono (del orden del 98 %). Se produce al calentar fuertemente la madera (u otros materiales vegetales) hasta temperaturas que oscilan entre 400 y 700 °C, en ausencia de aire, en un mínimo de oxígeno para eliminar toda el agua y los componentes volátiles.
Fue el primer material aprovechado por el hombre y su uso data probablemente desde el mismo momento en que se comienza a beneficiar del fuego. El carbón vegetal arde a una temperatura más alta que la madera, sin apenas llama visible, y no libera casi nada más que calor y dióxido de carbono.
Además, el carbón vegetal es un material poroso, lo que le permite tener aplicaciones desde absorbente, combustible en barbacoas y cocinas hasta ser usado como antídoto de ciertas intoxicaciones en la industria médica. Se diferencia del carbón activado en que este último se ha sometido a un proceso de estimulación para aumentar su porosidad.
¿Por qué se le llama residuo de carbono al carbón vegetal?
El carbón vegetal se conoce con el nombre de residuo de carbono debido a la forma en que se produce que es a partir de la combustión incompleta de la madera o de materiales vegetales y se obtiene como resultado un residuo quemado. Este proceso se conoce como carbonización que, en palabras sencillas, es cuando se calienta los troncos o los desechos vegetales.
Al someter estos elementos al calor, se eliminan todos los componentes que no son carbono, como el agua, los gases y los aceites, cuyo objetivo es la obtención de una sustancia negra y ligera que consiste principalmente en carbono. Este es el elemento que lo conforma y es por ello que adquiere el nombre de residuo de carbón.
Es importante destacar que este se caracteriza por su alto porcentaje de carbono, lo que lo hace un material combustible y poroso, además de ser un elemento sólido y frágil.
Por lo tanto, a pesar de conocerse como residuo de carbono, tiene muchas aplicaciones prácticas. Desde la producción de energía, la purificación de gases y líquidos hasta la elaboración de artículos químicos y metalúrgicos.
¿Qué diferencia hay entre el carbón vegetal y el carbón activado?
Estos son dos productos variados que se obtienen a partir de la quema de materiales orgánicos. Debido a la similitud en su producción, se podría pensar que son el mismo elemento, pero tienen características que varían y los hacen relevantes en distintas áreas o industrias.
Para una mejor explicación, a continuación, se detallan, en una lista, sus principales diferencias:
Carbón vegetal:
- Se produce calentando madera u otros elementos orgánicos a altas temperaturas y en ausencia de oxígeno.
- Es un producto elaborado por el hombre.
- Es un componente sólido y poroso con un alto contenido en carbono.
- Se emplea en barbacoas y cocinas, y en medicina como antídoto de ciertas intoxicaciones.
- No se somete a un proceso de aceleración para aumentar su porosidad.
Carbón activado:
- Se consigue a través de la quema del carbón vegetal a temperaturas muy altas.
- Es una sustancia de origen orgánico que se obtiene de productos vegetales, de cáscara, de madera, lignitos y turba.
- Está sometido a procesos que tienen como finalidad aumentar su grado de porosidad y superficie interna.
- Es capaz de fijar a su área gran cantidad de sustratos (agua, electrolitos, etc.).
- Se emplea para eliminar componentes dañinos y toxinas del cuerpo. Desde elementos químicos, fármacos, metales pesados hasta aditivos alimentarios y en general tóxicos.
- Se usa en la industria de la alimentación, farmacéutica y cosmética.
- Se diferencia del carbón vegetal en que este ha pasado por un proceso de aceleración para aumentar su porosidad.
En conclusión, la principal diferencia entre el carbón vegetal y el activado radica el que el segundo se somete a un proceso de estimulación para elevar su porosidad y en la capacidad de absorción de contaminantes.
Esto permite que tenga aplicaciones como absorbente y eliminador de sustancias tóxicas, siendo este una forma más potente y efectiva de tratamiento.
¿Qué usos tiene el carbón vegetal?
Es un material combustible, sólido, frágil y poroso que se obtiene a través del calentamiento de la madera o residuos orgánicos en ausencia de aire (carbonización) con temperaturas de entre 400-700 °C.
Este se ha empleado por el hombre desde que usó el fuego por primera vez. Su manejo ha evolucionado, empleándose como combustible en parrillas y cocinas. En medicina se administra como antídoto de ciertas intoxicaciones y absorbente debido a su capacidad de atrapar moléculas o iones. De hecho, se conoce por historiadores que la madera carbonizada era empleada como absorbente médico desde el antiguo Egipto.
Entonces, para comprender mejor, el carbón vegetal se utiliza en:
- Combustible: se emplea como inflamable en las barbacoas, chimeneas y estufas. Debido a su alta temperatura de combustión y su capacidad de proporcionar un calor constante, se ha convertido en una fuente de energía popular en la cocción de alimentos.
- Purificación de agua: se usa para purificar este líquido debido a su capacidad de absorber impurezas, químicos y gases.
- Fertilizante: se emplea como una forma efectiva para nutrir las plantas, frutas y verduras en la agricultura. Tiene la capacidad de retener nutrientes y agua, con el objetivo de mejorar la calidad del suelo y estimular el crecimiento de las vegetaciones.
- Desodorante natural: debido a su capacidad para absorber la humedad y neutralizar los olores, se emplea a menudo como desodorante natural. Por ello, se coloca en las bolsas de zapatos, armarios y refrigeradores con el objetivo de favorecer a eliminar los malos olores.
- Tratamiento médico: se usa en medicina como un coadyuvante en problemas digestivos, para reducir los niveles de colesterol y mejorar la salud intestinal, entre otros beneficios.
¿En qué consiste el proceso de carbonización de la madera o leña?
Es un procedimiento en el que se somete los troncos a altas temperaturas en ausencia de oxígeno para producir carbón vegetal. Este proceso se lleva a cabo a altas temperaturas y en ausencia de oxígeno, lo que evita la completa combustión de la materia orgánica.
Durante el proceso de carbonización, la madera o la leña se descompone en elementos simples como carbono, hidrógeno y oxígeno, que se reorganizan en una nueva estructura molecular para formar carbón vegetal. El proceso implica calentar la madera o la leña a temperaturas superiores a 400 °C.
En la mayoría de los casos, el desarrollo de carbonización se lleva a cabo en hornos o cámaras cerradas para controlar las condiciones de temperatura y oxígeno y evitar la combustión completa de la materia orgánica. El proceso puede tomar varias horas o incluso días, dependiendo de la cantidad de madera o leña que se esté tratando y del tipo de horno o cámara usado.
Por supuesto, al ser un proceso estudiado y especializado a través del tiempo, tiene una serie de pasos que garantizan el resultado final y estos son los siguientes:
- Preparación de la madera: se corta en trozos pequeños y se apila en forma de pirámide o de horno.
- Calentamiento: Se enciende el fuego en la parte inferior de la pila de madera y se cubre con tierra o arena para evitar que entre oxígeno. El calor generado por la combustión de la leña hace que se expulse el gas.
- Carbonización: los vapores liberados se descomponen en dióxido y monóxido de carbono y otros gases. La madera se va estropeando y se va transformando en carbón vegetal.
- Enfriamiento: Una vez que se ha completado el proceso de carbonización, se apaga el fuego y se deja enfriar la pila de madera. El carbón vegetal resultante se extrae de lo acumulado.
En conclusión, el proceso de carbonización de las astillas consiste en someterla a altas temperaturas en ausencia de oxígeno para producir carbón vegetal. El producto resultante se utiliza en una variedad de aplicaciones, como elemento inflamable, absorbente y en la fabricación de productos cosméticos y farmacéuticos.
Residuos vegetales
El uso de desperdicios orgánicos es común en la extracción del carbón vegetal, el cual se produce a partir de la combustión parcial de la madera o desechos de legumbres, en condiciones de bajo oxígeno.
El calentamiento de los residuos vegetales produce un material sólido y poroso que se aprovecha como fuente de energía, con la producción de fertilizantes y para otros fines. A continuación, se describen algunos de los residuos vegetales que se pueden utilizar en la fabricación del carbón vegetal:
- Desperdicios de comida: según los expertos, se ha logrado crear carbón vegetal a partir de desechos de alimentos, lo que lo convierte en un producto neutral en carbono que puede usarse como fuente de energía y materias primas.
- Madera: este es uno de los más utilizados en la fabricación del carbón vegetal. Según, esta se calienta a temperaturas que oscilan entre 400 y 700 °C.
- Cáscaras de coco: se obtiene de forma similar a como se ha venido planteando, es decir, después de la quema de la materia vegetal.
- Ramas y residuos forestales: según los restos de madera forestal e industrial, así como las ramas, que constituyen alrededor del 30 % de un árbol, se pueden utilizar en su producción.
A pesar de que el carbón vegetal producido es considerado más sostenible, es importante asegurar que los residuos sean recolectados de manera responsable y no se usen como fuente de combustible mientras se provoca el deterioro de la biodiversidad natural.
Temperatura y condiciones específicas
Este es un material de gran importancia en la industria y en la producción de energía. Para producir carbón vegetal de calidad, se requieren condiciones específicas de temperatura y proceso.
La técnica de producción se llama carbonización y se lleva a cabo mediante la cocción de madera u otras materiales hortalizas a altas temperaturas en ausencia de oxígeno.
Para producir carbón vegetal de alta calidad, se necesitan hornos que puedan trabajar a altas temperaturas para lograr extraer la mayor cantidad posible de los componentes no carbonosos de la madera. Los hornos modernos pueden alcanzar hasta 700 grados Celsius para lograr una carbonización adecuada. A temperaturas más bajas, solo se produce la separación de algunos eslabones pequeños que forman gases y líquidos.
Además de la temperatura, también es importante controlar la duración del proceso de carbonización. Un tiempo insuficiente de cocción puede dar como resultado un carbón vegetal de baja calidad, mientras que un lapso de cocimiento excesivo ocasiona una producción insuficiente y un mayor consumo de energía.
Entonces, para producir carbón vegetal de alta calidad, se necesitan hornos que trabajen a altas temperaturas y durante un tiempo adecuado para garantizar una carbonización completa y la extracción de la mayor cantidad posible de componentes no carbonosos.
Estas condiciones permiten obtener carbón vegetal con una alta pureza, lo que lo hace un material valioso para diversas aplicaciones industriales y energéticas.