Pincha para obtener los apuntes

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
1
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
2
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.
3
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
4
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).
6
La madera: se forma por
acumulación de sucesivas
capas de células
procedentes del cambium
vascular
7
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
10
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.
11
Estructura tridimensional de
una madera de angiospermas
(especies de hoja ancha como
encina, castaño, etc.).
12
Estructura tridimensional de
una madera de gimnospermas
(pinos, abetos, etc.).
13
Estructura de un carbón
vegetal visto al microscopio.
Se conserva la estructura de la
madera.
14
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
17
Transporte de la leña
18
Parvas tradicionales (“boliches”)
Formación de la carbonera
Recubrimiento de paja y arena
19
Parvas tradicionales (“boliches”)
Carbonización
Saca del carbón
Trabajo en serie
8 – 16 días por ciclo,
pero es muy variable.
20
Fosas de tierra
20 – 30 días por ciclo
21
Hornos de media naranja argentinos
13 – 17 días por ciclo
22
Hornos colmena brasileños
14 – 18 días por ciclo
23
Hornos Missouri
25 – 30 días por ciclo
24
Horno Metálico
5 – 7 días por ciclo
25
Horno continuo tipo Lambiotte
Funcionamiento en continuo, 15- 20 tn al día
26
27
28
GRACIAS POR SU ATENCIÓN
29