Carbón de Madera Santiagueño: sus usos y calidad

Transcripción

1 Carbón de Madera Santiagueño: sus usos y calidad Ing. Ftal. Gonzalo De Bedia INTA EEA Santiago del Estero Si bien en Santiago del Estero y otras Regiones de la República Argentina, el usuario normal, identifica un buen carbón como aquel que: menos ensucia, posee caras suaves al tacto, es pesado, no es quebradizo y tiene un tamaño próximo al puño, entre otras, también existen otras características que se tienen en cuenta y emplean, para definir la calidad del carbón. Como ser, el carbón más preciado para usos domésticos es el llamado mezcla liviana, que generalmente, se elabora con las maderas de Quebracho blanco (Aspidosperma quebracho blanco) y el Mistol (Ziziphus mistol), mientras que en la industria se emplea el llamado mezcla pesada, donde se emplea otras especies cómo el Quebracho colorado (Schinopsis lorentzii), Guayacán (Caesalpinia paraguariensis), principalmente. Dependiendo de la disponibilidad de materia prima, también se encuentran carbones que se elaboran con una participación mayor de otras especies de maderas, cómo el Vinal (Prosopis ruscifolia), algarrobo negro (Prosopis nigra), entre otras. Para definir la calidad y el valor comercial del Carbón, aparte del destino o madera empleada, se tienen en cuenta algunas propiedades físicas y químicas en laboratorios especializados. Algunas de las propiedades son: Propiedades físicas: Densidad: Las densidades más altas suponen, a igualdad de peso, volúmenes más pequeños y mayor liberación de calorías en su combustión, por lo tanto, influye en forma directa en la disminución de costos a la hora de su transporte y rendimiento de uso. Como referencia, se puede mencionar que algunas experiencias indican valores de densidades que van desde 213 kg/dm 3 a 245 kg/dm 3. Superficie especifica Esta propiedad representa la cantidad de poros (espacios con aire o vacios) que tiene un material y surge del cociente entre su superficie y la unidad de masa. Esta magnitud es de especial importancia para la industria, ya que el carbón con alta superficie específica suelen tener mayor capacidad de absorción de gases. Se indican valores de densidad aparente para el carbón de madera entre 160 mm 2 /gramo a 436 mm 2 /gramo (Lowry y Hulett (1920) citado por Martin F.M,1989).

2 Humedad El carbón es un material inerte que tiene la propiedad de absorber y exhalar humedad, de acuerdo al medio donde se encuentre, por lo cual, el mayor contenido de humedad, afecta en forma negativa a su poder calorífico. Por otro lado, la capacidad de absorber y exhalar humedad es superior en el carbón que no fue elaborado (quemado) correctamente. Usualmente se considera carbón seco al aire, si la humedad está entre 4 y 9,5%, carbón húmedo si esta entré 10 y 15% y carbón mojado si la humedad es mayor al 15% (Medido en base húmeda). Las especificaciones de calidad internacionales, generalmente limitan el contenido de humedad alrededor del 5-15% del peso bruto del carbón. Resistencia a la compresión En el apilado y/o transporte del carbón, se produce fricción y/o aplastamiento y parte del material se convierte en carbonilla o polvo, razón por la cual, un carbón con poca resistencia a la compresión, producirá más perdidas que uno con mejor respuesta a esta propiedad. Propiedades Químicas: Carbono fijo El carbón vegetal está compuesto principalmente por carbono y en menor porcentaje por hidrogeno, oxígeno y nitrógeno. El contenido de carbono fijo en el carbón varía desde un mínimo del 50% hasta uno muy elevado del 95%. Esta es una de las propiedades más importantes para definir el destino del carbón, ya que los carbones con mayor contenido de carbono fijo tienen más poder calórico y se emplean en la industria metalúrgica. Poder calorífico Cómo ya se menciono, esta propiedad es una de las que definen la calidad de un carbón y depende fundamentalmente de la composición química del mismo. Se define cómo poder calorífico a la cantidad de energía que desprende un combustible por unidad de masa al quemarse y se mide en julios/kg o kcalorias/kg de producto. Cabe mencionar que, el carbón tiene mayor contenido de carbono fijo y poder calorífico que la leña. Po lo cual, es una de las causas fundamentales de la transformación de leña a carbón.

3 Materiales Volátiles: La materia volátil en el carbón vegetal, comprende todos esos residuos líquidos y alquitranosos que no fueron eliminados completamente durante el proceso de carbonización o quemado. La substancia volátil en el carbón vegetal puede variar desde más del 40% hasta un 5%. Pero generalmente, un buen carbón vegetal comercial puede tener un contenido de substancia volátil neta (libre de humedad) del 30%. El carbón vegetal con mucha materia volátil se enciende fácilmente, al quemar produce mucho humo, es menos quebradizo, tiene más capacidad de absorber y exhalar la humedad. Un carbón con pocos volátiles tiene dificultades al encenderse, pero su combustión es muy limpia. Contenido de Cenizas: Se trata de substancias minerales que componen la madera empleada para hacer el carbón cómo la arcilla, sílice, óxidos de calcio y de magnesio, entre otras, pero también puede contener residuos recogidos del suelo, durante el proceso de carbonización, almacenamiento y transporte. El contenido de cenizas en el carbón vegetal varía desde alrededor del 0,5% a más del 5%, dependiendo de la especie de madera, la cantidad de corteza incluida con la madera en el horno y la cantidad de contaminación con tierra y arena. Típicamente, un buen carbón vegetal tiene un contenido de cenizas de alrededor del 3%. A nivel Internacional existen y se emplean normas para orientar a los consumidores, definir el destino y cotizar al carbón de madera, tales como las normas Francia (NF Nº 846 E), Bélgica (NBM ), Alemania (DIN 51749), entre otras. En los cuadros y figura siguientes, se presenta una orientación de la calidad de carbón que se produce con maderas de origen local, empleando la tecnología de carbonización en hornos de ladrillos media naranja tradicional. Para ello, se tomaron seis muestras de carbón tipo mezcla liviana, en un establecimiento industrial de Los Tigres, Dpto. Copo. Para la obtención de los valores medios aritméticos, se agruparon y categorizaron las muestras en calidad 1 para el carbón e mayor calidad y calidad 2 para el de menor calidad. Cuadro 1: Calidad 1 de Carbón Muestra %H % Cenizas % Volátiles % C. fijo P. Calorifico kcal/kg 4 4, ,99 59, , , ,6 4,

4 Valores medios 3,5 5,1 30,3 61,1 6485,3 Cuadro 2: Calidad 2 de Carbón Muestra %H % Cenizas % Volátiles % C. fijo P. Calorifico kcal/kg 1 1,58 5,8 27,67 64, ,2 3,4 27,68 67, , Valores medios 1,3 3,7 26,4 68,6 7333,3 Aclaraciones: El porcentaje de humedad (%H) se cálculo sobre base humeda y el poder calorífico (P. Calorífico) es el superior. El análisis antes presentado se realizo según Normas NF M y DIN 51900, en el Laboratorio de Energía de Biomasa del Instituto de Tecnología de la Madera dependiente de la Facultad de Ciencias Forestales Universidad Nacional de Santiago del Estero %H % Cenizas % Volátiles % C. fijo P. Calorifico kcal/kg Mínimos Calidad 2 Calidad 1 Máximos FIGURA 1: Calidad de carbón producido con maderas de origen local en relación a la calidad de carbón en la producción mundial. Aclaraciones: Las series Mínimos y Máximos se confeccionaron con valores de antecedentes Bibliográficos, los valores de las series Calidad 1 y Calidad 2 son los

5 valores medios de los cuadros antes presentados y el Poder calorífico Kcal/kg, están divididos por 100 para representarlos armónicamente en el grafico. Si bien el número de muestras es escaso y el análisis estadístico debe ser más robusto para elaborar conclusiones precisas, se puede apreciar que existen distintos parámetros y normas de evaluación de calidad y variados destinos para el carbón de madera. Con las maderas de origen local y tecnología de carbonización en hornos media naranja tradicional, se puede obtener carbón de muy buena calidad, en comparación a resultados obtenidos en otras partes del mundo y con otras tecnologías de carbonización. Por lo cual, se podría esperar que la incorporación de tecnologías de insumos y procesos, más avanzadas catalizaría mejoras sustanciales, tanto en la homogeneidad como la calidad del carbón obtenido.. Bibliografía: de Bedia, G.R., & Sacchi, P. (2016). Consumo de leña y/o carbón de madera como combustible para la cocción de alimentos en hogares Argentinos [en línea][fecha de consulta: 02 de Mayo del 2016] Disponible en: Earl, D.E. (1975). Informe sobre el Carbón Vegetal. Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación. Roma. M 38, ISBN Español Oxford living Dictionaries [en línea][fecha de consulta: 15 de Febrero del 2017] Disponible en: FAO Estudio Montes: Nº 141 Métodos simples para fabricar carbón vegetal, Capítulo 7 y 10. [en línea][fecha de consulta: 08 de Marzo del 2016] Disponible en: FAO UWET Unified Wood Energy Terminology UWET. [en línea][fecha de consulta: 11 de Julio del 2016] Disponible en: Martin F.M (1989). El Carbón Vegetal: Propiedades y Obtención. España: Mundi-Prensa. p. 14, ISBN Contactos: debedia.gonzalo@inta.gob.ar