El carbón vegetal es el residuo negro liviano de carbón y ceniza producido al eliminar el agua y otros componentes volátiles de sustancias animales y vegetales. El carbón vegetal generalmente se produce por pirólisis lenta: el calentamiento de la madera u otras sustancias en ausencia de oxígeno. A continuación todos los detalles.
¿Cómo se comenzó a usar?
Históricamente, la producción de carbón de leña en lugares donde abunda la madera se remonta a un período muy antiguo, y generalmente consiste en apilar trozos de madera en sus extremos para formar una pila cónica, dejando aberturas en la parte inferior para admitir aire, con un eje central para servir como un tiro. Todo el montón está cubierto de césped o arcilla húmeda. La cocción comienza en la parte inferior de la chimenea y gradualmente se extiende hacia afuera y hacia arriba. El éxito de la operación depende de la velocidad de la combustión. En condiciones promedio, 100 partes de madera rinden aproximadamente 60 partes en volumen, o 25 partes en peso, de carbón vegetal.
La producción masiva de carbón (en su apogeo que emplea cientos de miles, principalmente en los bosques alpinos y vecinos) fue una de las principales causas de la deforestación, especialmente en Europa Central. En Inglaterra, muchas maderas se manejaban como matorrales, que se cortaban y volvían a crecer cíclicamente, de modo que un suministro constante de carbón estaría disponible (en principio) para siempre; las quejas (ya en el período de Stuart) sobre la escasez pueden relacionarse con los resultados de la sobreexplotación temporal o la imposibilidad de aumentar la producción para satisfacer la demanda creciente.
El proceso moderno de carbonización de la madera, ya sea en trozos pequeños o como aserrín en autoclaves de hierro fundido, se realiza como actividad de forma extensa en donde la madera es escasa y también para la recuperación de subproductos valiosos (madera, pirógenos, alquitrán de madera), que el proceso permite. La cuestión de la temperatura de la carbonización es importante; según J. Percy, la madera se vuelve marrón a 220 ° C (428 ° F), un marrón oscuro intenso después de un tiempo a 280 ° C (536 ° F) y una masa fácilmente pulverizada a 310 ° C (590 ° F) ).
En Finlandia y Escandinavia, el carbón se consideró el subproducto de la producción de alquitrán de madera. El mejor alquitrán provenía del pino, por lo que los pinares se talaban para la pirólisis del alquitrán. El carbón residual fue ampliamente utilizado como sustituto del coque metalúrgico en altos hornos para fundición. La producción de alquitrán provocó una rápida deforestación local.
Tipos de carbón
El carbón común está hecho de turba, carbón, madera, cáscara de coco o petróleo.
El carbón de azúcar se obtiene de la carbonización del azúcar y es particularmente puro. Se purifica mediante ebullición con ácidos para eliminar cualquier materia mineral y luego se quema durante un largo tiempo en una corriente de cloro para eliminar los últimos restos de hidrógeno. Fue utilizado por Henri Moissan en su primer intento de crear diamantes sintéticos.
El carbón activado es similar al carbón común pero está hecho especialmente para uso médico. Para producir carbón activado, los fabricantes calientan el carbón común en presencia de un gas que hace que el carbón desarrolle muchos espacios internos o «poros». Estos poros ayudan a los productos químicos de la trampa de carbón activado.
El carbón a granel es un carbón tradicional hecho directamente de material de madera dura. Por lo general, produce mucha menos ceniza que las briquetas. Al carbón japonés se le extrajo el ácido piroligénico durante la fabricación de carbón; por lo tanto, casi no produce olor o humo cuando se quema. El carbón que se encuentra presenta en Japón se clasifica en dos tipos:
El carbón blanco (Binchōtan) es muy duro y produce un sonido metálico cuando se golpea.
Carbón negro (ja)
Un tipo más reciente es de briquetas hechas en fábrica:
Ogatan está hecho de serrín endurecido. Se usa con mayor frecuencia en los restaurantes Izakaya o Yakiniku. Las briquetas con forma de almohada se fabrican comprimiendo carbón, generalmente hecho de aserrín y otros subproductos de la madera, con un aglutinante y otros aditivos. La carpeta es generalmente almidón. Las briquetas también pueden incluir carbón pardo (fuente de calor), carbón mineral (fuente de calor), bórax, nitrato de sodio (adyuvante de ignición), piedra caliza (agente blanqueador de ceniza), serrín crudo (adyuvante de ignición) y otros aditivos.
El carbón de leña en briquetas de aserrín se fabrica comprimiendo serrín sin aglutinantes ni aditivos. Es el carbón preferido en Taiwán, Corea, Grecia y Medio Oriente. Tiene un agujero redondo a través del centro, con una intersección hexagonal. Se utiliza principalmente para barbacoa, ya que no produce olor, humo, ceniza, calor intenso y largas horas de combustión (más de 4 horas).
El carbón extruido se fabrica al extruir madera molida en bruto o madera carbonizada en troncos sin el uso de un aglutinante. El calor y la presión del proceso de extrusión mantienen unido el carbón. Si la extrusión está hecha de material de madera en bruto, los troncos extruidos se carbonizan posteriormente.
¿Para qué sirve el carbón?
El carbón de leña se ha usado desde tiempos inmemoriales para una amplia gama de propósitos, incluidos el arte y la medicina, pero su uso más importante ha sido, con mucho, como combustible metalúrgico. El carbón vegetal es el combustible tradicional de la forja de un herrero y otras aplicaciones donde se requiere un calor intenso. El carbón de leña también se usó históricamente como una fuente de pigmento negro al triturarlo.
Combustible metalúrgico
El carbón vegetal se quema a temperaturas intensas, hasta 2,700 ° C (4,890 ° F). En comparación, el punto de fusión del hierro es aproximadamente de 1.200 a 1.550 ° C (2.190 a 2.820 ° F). Debido a su porosidad, es sensible al flujo de aire y el calor generado se puede moderar controlando el flujo de aire al fuego. Por esta razón, el carbón sigue siendo ampliamente utilizado por los herreros. El carbón se ha utilizado para la producción de hierro desde la época de los romanos y el acero en los tiempos modernos, donde también proporcionaba el carbono necesario. Las briquetas de carbón se pueden quemar hasta aproximadamente 2300 ° F (1.260 ° C) con un soplador de aire forjado.
En el siglo XVI, Inglaterra tuvo que aprobar leyes para evitar que el país quedara totalmente despojado de árboles debido a la producción de hierro. En el siglo XIX, el carbón fue reemplazado en gran parte por coque, carbón cocido, en la producción de acero debido al costo.
Combustible industrial
Históricamente, el carbón se utilizaba en grandes cantidades para fundir hierro en bloomeries y más tarde en altos hornos y forjas. Este uso fue reemplazado por coca en el siglo XIX como parte de la Revolución Industrial.
Combustible para cocinar
Antes de la revolución industrial, el carbón se usaba ocasionalmente como combustible para cocinar. Las «briquetas de carbón» modernas, ampliamente utilizadas para cocinar al aire libre, están hechas de carbón, pero también pueden incluir carbón como fuente de energía, así como aceleradores, aglutinantes y relleno.
Producción de Syngas, combustible automotriz
Como muchas otras fuentes de carbono, el carbón se puede usar para la producción de varias composiciones de gas de síntesis; es decir, diversas mezclas de CO + H2 + CO2 + N2. El gas de síntesis se usa típicamente como combustible, incluida la propulsión automotriz, o como materia prima química.