EL CARBÓN VEGETAL Manuel Fernández Martínez Universidad de Huelva. Dpto. Ciencias Agroforestales

Curso: “Vivir del campo: aprovechamiento tradicional de los recursos naturales” Coord.: Enrique Torres Álvarez

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PROPIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS • Es el producto sólido de la combustión incompleta de la madera. • Color negro, sólido, frágil, de mayor poder calorífico que la madera (combustible), inerte, resistente a gentes biológicos, de gran superficie específica (filtro adsorbente). • Densidad aparente: • De maderas blandas: • De maderas duras: • De maderas muy duras:

150-200 kg/m3 200-280 kg/m3 300-350 kg/m3

• Humedad: 4 - 9,5 %. Poca higroscopicidad. • Composición: depende de la especie vegetal y Tª de fabricación. • a 100 ºC: 50 %C 6 %H 41 %O 0,2 %N • a 600 ºC: 89 %C 2 %H 5 %O 0,4 %N • Poder calorífico: 7.000 – 7.600 kcal/kg

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ANTECEDENTES HISTÓRICOS Y USOS • Hace 15.000 años: pinturas rupestres y pigmento negro. • Hacia 4.000-1.800 a.C.: alquitrán de madera para puntas de flecha. • “Edad del hierro”, Griegos y Romanos: metalurgia del hierro, calentamiento de naves. • Edad media y hasta siglo XVIII muy usado como combustible doméstico. • En el siglo XIX y parte del XX en la industria siderúrgica. • Adsorbente: filtrado de agua, gases y bebidas alcohólicas. Ya usado desde el antiguo Egipto (400 a.C.). • Actualmente : barbacoas, restaurantes, fabricación de pólvora y acero.

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EQUIVALENCIAS ENTRE COMBUSTIBLES Combustible

Poder calorífico kcal/kg

Madera verde

3.500

Madera seca

4.500

Carbón vegetal

7.600

Turba

5.300

Carbón mineral (coque)

7.100

Carbón mineral

6.000-8.100

Petróleo

11.200

Gasóleo

10.200

Gasolina

11.000

Keroseno

10.900

Alquitrán de madera

4.700

Gas natural

10.500

Gas butano

11.600

Gas de madera

1.500

1,5 tn carbón vegetal = 1 tn petróleo = 1.000 m3 gas natural

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SE FORMA POR CARBONIZACIÓN O PIRÓLISIS • Es la descomposición térmica de un material orgánico en ausencia de aire • Se produce: • Residuo sólido carbonoso “carbón” (+ O2 = ignición sin llama) • Gases: CO, CO2, H2O • Otros combustibles volátiles (+ O2 = ignición con llama) • Residuos alquitranados, cenizas y líquidos acuosos • Materia prima (madera): • Celulosa (polisacárido): 40-50 % (volatilización, 8-10 % carbón) • Lignina (fenilpropanoides): 20-30 % (50 % carbón) • hemicelulosas, glicoproteínas, pectinas,S 5

La madera: • La forma principalmente el xilema secundario de las plantas leñosas. • La componen principalmente las paredes celulares de células muertas. • Conduce la savia bruta (albura).

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La madera: se forma por acumulación de sucesivas capas de células procedentes del cambium vascular

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La pared celular: permanece tras la muerte de la célula formando una estructura (“esqueleto”) 8

La pared celular: engrosa por deposición de varias capas sucesivas. 9

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La pared celular: similar al hormigón armado. Las fibras de celulosa serían la matriz de “hierro”, cementada y unida por la lignina, hemicelulosas y otros.

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Estructura tridimensional de una madera de angiospermas (especies de hoja ancha como encina, castaño, etc.).

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Estructura tridimensional de una madera de gimnospermas (pinos, abetos, etc.).

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Estructura de un carbón vegetal visto al microscopio. Se conserva la estructura de la madera.

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EL PROCESO DE LA CARBONIZACIÓN DE LA MADERA

- Hasta 170 ºC: deshidratación de la madera y destilación de algunos aceites esenciales. - Hasta 270 ºC: gran desprendimiento de gases (CO, CO2, etc.), líquidos acuosos. - A 400-600 ºC: carbonización propiamente dicha, máximo desprendimiento de sustancias volátiles y alquitranes.

Recomendación: usar madera de alta densidad y seca (< 15 %) para ahorrar energía en deshidratarla. Rendimiento en peso: 25 – 33 % de carbón partiendo de madera seca. 15

TECNOLOGÍA DE FABRICACIÓN

• Artesanal: aislamiento del aire con tierra. • Parva o “boliche”. • Fosas de tierra. • Parva Sueca con chimenea, Hornos Casamance, etc. • Semi-Industrial: aislamiento con ladrillos, acero u hormigón armado. • Horno de media naranja argentino. • Horno de colmena brasileño. • Horno Missouri. • Horno metálico. • Industrial: Hornos metálicos continuos de gran rendimiento. 16

FASES DEL PROCESO • Producción de la leña: procedente de cultivos o podas. • Acarreo de la leña. • Secado y troceado de la leña. • Carbonización. • Tamizado y almacenamiento. • Transporte y distribución. Producción de leñas

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Transporte de la leña

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Parvas tradicionales (“boliches”)

Formación de la carbonera

Recubrimiento de paja y arena

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Parvas tradicionales (“boliches”) Carbonización

Saca del carbón

Trabajo en serie 8 – 16 días por ciclo, pero es muy variable.

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Fosas de tierra

20 – 30 días por ciclo 21

Hornos de media naranja argentinos

13 – 17 días por ciclo

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Hornos colmena brasileños

14 – 18 días por ciclo 23

Hornos Missouri

25 – 30 días por ciclo 24

Horno Metálico 5 – 7 días por ciclo

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Horno continuo tipo Lambiotte

Funcionamiento en continuo, 15- 20 tn al día

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GRACIAS POR SU ATENCIÓN

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