El carbón vegetal ha sido utilizado por el hombre desde que usó el fuego por primera vez; dado que en las hogueras quedaban trozos de madera carbonizada que pueden ser considerados como un carbón vegetal rudimentario. Además, hay pruebas que demuestran su uso para contornear figuras en muchas pinturas rupestres de hace más de 15.000 años.
Actualmente, gracias a sus propiedades, el horizonte del carbón vegetal se ha expandido más allá de su tradicional uso energético y se ha insertado cada vez más en diferentes industrias a nivel mundial.
Por ejemplo, actualmente es usado como pigmento en la industria alimentaria, en la producción de acero debido a su baja reactividad, como purificador de aguas y en la industria médica como fármaco para tratar problemas digestivos.
Es por ello que, aquí te contamos todo lo que debes saber sobre este biocombustible que está tomando tanto revuelo en la actualidad.
El carbón vegetal: una opción sustentable
El carbón vegetal es aquel biocombustible producto de una combustión incompleta de la madera. A diferencia de ésta, el carbón vegetal es un material inerte, no es atacable por microorganismos y contiene mayores niveles de carbono, volviéndolo un mejor combustible que la madera (como la leña o las astillas).
En resumen, el carbón vegetal es un material combustible, sólido, frágil y poroso que se obtiene a través del calentamiento de la madera o residuos vegetales en ausencia de aire (carbonización) con temperaturas de entre 400-700 º C. Por lo que, su poder calorífico, en promedio, oscila entre los 25000 y 35000 kj/kg, es decir, hasta 3 veces más que el de la leña.
Características físicas
- Forma, color y aspecto: la forma del carbón es similar al de las leñas que lo originan, la cual puede variar. No obstante, su color y aspecto suele ser siempre muy oscuro como consecuencia de las reacciones de la carbonización.
- Tamaño: el tamaño del carbón también es similar al de su materia prima. No obstante, para su uso comercial donde es empleado, generalmente, como biocombustible en parrilladas y barbacoas, los fragmentos deben ser pequeños pues es envasado en sacos de plástico de unos pocos kilogramos para facilitar su manipulación.
- Densidad: su densidad cambiará en mayor o menor medida en función del material de partida, de cómo se realice la carbonización, de la temperatura en la que se lleve a cabo y de la presión a la que esté sometida la madera empleada.
- Temperatura de carbonización (ºC) 150: Densidad real (Kg/m3) 1.500
- Temperatura de carbonización (ºC) 240 Densidad real (Kg/m3) 1.500
- Temperatura de carbonización (ºC) 270: Densidad real (Kg/m3) 1.400
- Temperatura de carbonización (ºC) 1.600: Densidad real (Kg/m3) 2.000
- Superficie específica: por tener una gran cantidad de poros, su superficie se vuelve positiva para la obtención de energía.
- Humedad: es un parámetro relevante en la materia prima de la que se obtiene el carbón vegetal, ya que, a mayor humedad, menor rendimiento en la obtención de este.
También, es importante velar por la temperatura del proceso de carbonización. Específicamente hablando del carbón vegetal, su contenido de humedad está entre el 6 y el 10% medido en base seca, debido a que no tiene la capacidad de absorber agua.
- Temperatura de carbonización (ºC) 150: Humedad (%) 21
- Temperatura de carbonización (ºC) 250: Humedad (%) 7
- Temperatura de carbonización (ºC) 350: Humedad (%) 6
- Temperatura de carbonización (ºC) 450: Humedad (%) 4
- Temperatura de carbonización (ºC) 1.500: Humedad (%) 2
- Resistencia: la carbonización debe ser producida a altas temperaturas y de manera rápida, respetando en todo momento la estructura original de la madera, para que la resistencia a la compresión del carbón aumente y, por tanto, su calidad también. Si este valor es bajo, el carbón se puede fragmentar con el transporte y generar importantes cantidades de polvo.
Características químicas
- Composición química: esta depende de la materia de la que se obtiene el carbón, de la temperatura en la que se lleva a cabo el proceso y del tipo de carbonización utilizada.
- Poder calorífico: tendrán más carbono y, por tanto, mayor poder calorífico, los carbones vegetales que procedan de materias primas con grandes porcentajes de carbono. Además, el incremento de temperatura también influirá:
- Temperatura de pirólisis (ºC) 100: % C 50,28
- Temperatura de pirólisis (ºC) 200: % C 48,88
- Temperatura de pirólisis (ºC) 250: % C 50,64
- Temperatura de pirólisis (ºC) 300: % C 58,75
- Temperatura de pirólisis (ºC) 350: % C 75,69
- Temperatura de pirólisis (ºC) 400: % C 76,89
- Temperatura de pirólisis (ºC) 450: % C 81,18
- Temperatura de pirólisis (ºC) 500: % C 82,96
- Temperatura de pirólisis (ºC) 550: % C 87,11
- Temperatura de pirólisis (ºC) 600: % C 89,39
Proceso de elaboración: la carbonización
El proceso de pirólisis y la carbonización hacen referencia al calentamiento de materiales orgánicos en ausencia de aire. El primero se enfoca en la obtención de los gases y aceites que se producen, mientras que la carbonización, se dirige hacia la obtención del producto sólido resultante (carbonizado). Éste último proceso se divide en 3 etapas o fases claramente diferenciadas:
Primera fase. Ocurre cuando se deshidrata la madera en su mayoría por la destilación de algunos aceites esenciales al alcanzar hasta los 170ºC. Esto da lugar a una pequeña degradación de la madera cuando alcanza hasta 270ºC.
Segunda fase. En esta etapa, empieza a haber desprendimientos de gases como el dióxido de carbono, el carbono monóxido y también líquidos acuosos.
Tercera fase. Finalmente, puede alcanzar temperaturas superiores a los 600ºC, dando lugar a la carbonización y al máximo desprendimiento de sustancias volátiles produciendo el residuo sólido resultante: el carbón vegetal.
Carbón Vegetal vs Carbón Activado
Recientemente, el sector cosmético ha puesto la mirada en estos dos elementos por sus grandes propiedades.
Es importante recalcar que, los carbones utilizados en cosmética difieren en cuanto a procedencia, tratamiento y composición. Por ese motivo, te explicamos a continuación las diferencias existentes entre carbón vegetal y el carbón activado, frecuentemente usado en este ámbito.
Ceniza de carbón vegetal
Por una parte, la ceniza de carbón vegetal es un residuo 100% natural producto de la carbonización. A nivel medicinal y estético, es realmente beneficioso, ya que es capaz de absorber toxinas, impurezas y otras sustancias dañinas para la piel, volviéndola más sana e hidratada.
Más a detalle, por ser un producto microporoso posee altas propiedades de absorción que ayudan en la limpieza de los poros ya que favorece la exfoliación de las células muertas que hay en la piel y potencializa el crecimiento de nuevas mejorando su flexibilidad y suavidad.
Su composición y alto poder desintoxicante, lo convierten en un producto purificador, que controla efectivamente la humedad de la piel y le aporta las propiedades minerales de la planta de origen.
Ceniza de carbón activado
Por otro lado, la ceniza de carbón activado, es un término genérico usado para describir a aquellos carbones vegetales que fueron sometidos a un proceso de activación para aumentar su porosidad y modificar su estructura (poros menores a 2 nanómetros de radio).
Existen dos métodos de producción del carbón activo:
- Activación química. En este proceso, se mezcla una sustancia deshidratante (como un ácido) con la materia prima para ser sometida a temperaturas moderadas. Esta técnica puede ser problemática porque los residuos del agente pueden permanecer en el producto final y consecuentemente en la piel.
- Activación física o del vapor. En esta técnica, el material carbonizado es tratado con una mezcla de gases de combustión y vapor de agua a una alta temperatura de casi 1000ºC para que se active.
Por lo que, a diferencia del carbón vegetal, las propiedades físicas del carbón activado no solo dependen de la materia prima utilizada (materia vegetal) como en el carbón vegetal, su resultado final también está relacionado con la técnica de activación usada para su producción.
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