Carbó vegetal

Erro al crear miniatura:

Carbó vegetal.

El carbó vegetal és un residu de carbono, negre i llauger, que es produïx al calfar fortament la fusta (o atres materials vegetals) fins a temperatures que oscilen entre 400 i 700 °C, en absència d'aire, en un mínim d'oxigen per a eliminar tota l'aigua i els components volàtils. És un material combustible sòlit, fràgil i poroso en un alt contingut en carbono (de l'orde del 98 %). En la versió tradicional d'este procés de pirólisis, cridat carbonización, a sovint formant una carbonera, la calor se suministra cremant part del propi material de partida, en un suministrament llimitat d'oxigen. El material també pot calfar-se en una retorta tancada. Les briquetas de carbó vegetal modernes que s'utilisen per a cuinar a l'aire lliure poden contindre molts atres aditius, per eixemple, carbó. Este procés ocorre de forma natural quan la combustió és incompleta, i a voltes s'utilisa en la datació per radiocarbono. També ocorre de forma inadvertida en cremar fusta, com en una fumeral o estufa de llenya. La flama visible en estes es deu a la combustió dels gasos volàtils exsudats quan la fusta es convertix en carbó vegetal. El suja i el fum que solen desprendre els fòcs de llenya són el resultat de la combustió incompleta d'eixos volàtils. El carbó vegetal ardix a una temperatura més alta que la fusta, sense a penes flama visible, i no llibera casi res més que calor i diòxit de carbono (un quilogram de carbó vegetal conté entre 680 i 820 grams de carbono, que en combinar-se en l'oxigen de l'atmòsfera formen entre 2,5 i 3 kg de diòxit de carbono). El poder calorífic del carbó vegetal oscila entre 29 000 i 35 000 kJ/kg, molt superior al de la fusta, que oscila entre 12 000 i 21 000 kJ/kg.

Història

La producció de carbó de fusta en llocs a on hi ha abundància de fusta es remonta a temps antics. Per lo general, comença en el apilamiento de tochos de fusta en els seus extrems per a formar una pila cònica. Es deixen obertures en la part inferior per a admetre aire, en un pou central que servix de fumeral. Tota la pila es cobrix en herba o argila humida. La cocció s'inicia en el fondo del fumeral i s'estén gradualment cap a fòra i cap a dalt. L'èxit de l'operació depén del ritme de la combustió. En condicions miges, la fusta produïx un 60% de carbó vegetal en volum, o un 25 % en pes; els métodos de producció a chicoteta escala solen produir només un 50% en volum, mentres que els métodos a gran escala permetien obtindre rendiments superiors, d'al voltant del 90%, en el XVII. L'operació és tan delicada que generalment es deixava en mans dels carboneros professionals. A sovint vivien solo en chicotetes cabanyes per a atendre les seues piles de llenya. Per eixemple, en les Montanyes del Harz d'Alemània, els carboneros vivien en cabanyes còniques cridades Köten' que es conserven en l'actualitat.

Erro al crear miniatura:

Un forn de carbó abandonat prop de Walker, Arizona, Estats Units.

La producció massiva de carbó vegetal (en el seu apogeu amprava a centenars de mils de persones, principalment en els boscs alpins i veïns) va ser una de les principals causes de deforestación, especialment en Europa Central. En Anglaterra, molts boscs es gestionaven com refills, que es tallaven i tornaven a créixer cíclicamente, de modo que es disponia d'un suministrament constant de carbó vegetal. Les queixes (ya en el periodo estuardo, 1603 a 1714) sobre l'escassea poden estar relacionades en els resultats de la sobreexplotació temporal o l'impossibilitat d'aumentar la producció per a satisfer la creixent demanda. La creixent escassea de fusta fàcil de recolectar va ser un factor important en el canvi als equivalents de combustible fòssil, principalment carbó mineral i lignit per a us industrial a finals del sigle XVIII. El procés modern de carbonización de la fusta, ya siga en trossos chicotets o com serrín en ferro fos retorta, es practica extensament a on la fusta és escassa, i també per a la recuperació de subproductes valiosos (metanol, àcit piroligno, alquitrán de fusta), que el procés permet. La qüestió de la temperatura de la carbonización és important; segons J. Percy, la fusta es torna marró a , d'un color marró-negre intens despuix d'algun temps a , i una massa fàcilment pulverizable a . El carbó fet a és marró, bla i friable, i s'inflama fàcilment a ; fet a temperatures més altes és dur i trencadiç, i no s'inflama fins que es calfa a uns .

En Finlàndia i Escandinavia, el carbó vegetal es considerava el subproducte de la producció d'alquitrán de fusta. El millor alquitrán procedia del pi, per lo que es talaven les pinades per a la pirólisis del alquitrán. El carbó vegetal residual s'utilisava àmpliament com a substitut del metalúrgic coque en els alts forns per a la fundició. La producció d'alquitrán va provocar una ràpida deforestación local. El fi de la producció d'alquitrán a finals d'el XIX va donar lloc a un ràpit repoblament forestal de les zones afectades. La forma nortamericana de la briqueta de carbó vegetal va ser inventada i patentada per Ellsworth B. A. Zwoyer, de Pennsilvània, en 1897 i va ser produïda per la Zwoyer Fuel Company. El procés va ser popularisat per Henry Ford, que va utilisar subproductes de fusta i serrín de la fabricació d'automòvils com matèria primera. Ford Charcoal va passar a convertir-se en la Kingsford Company.

Carboneras

Erro al crear miniatura:

Tradicionalment s'obtenia carbó vegetal per mig de la realisació de carboneras.

Fins a principis del sigle XX, en totes les zones rurals encara era comuna vore la figura del carbonero, ofici ara en vies d'extinció, el treball de la qual consistia en cobrir totalment enormes piles de llenya en verdet i branques tendres, la carbonera. Després capcionava la llenya (part inferior), i deixava que es cremara durant dies. Despuix, pujava fins al cim de la pila i chafava. Quan la capa estava estable i no tremolava, senyal de que tot estava secat i endurit, obria la pila i obtenia el preciós combustible. Pero molts varen morir en afonar-se en la pila, encara sense endurir, la qual cosa convertia la professió en un ofici arriscat. El seu treball es dividia en dos tasques: la tala de la fusta i el seu transport cap a la zona de carboneo, i el montage de les piles i el control del procés de carbonización. El sòu es repartia equitativamente entre estes dos tasques realisades. Segons la seua procedència tenia diversos noms: carbó de carrasca, cisco de roure, picón, cada u dels quals tenia una aplicació característica.

Actualitat

En l'actualitat, seguix sent molt comuna l'utilisació de piles de llenya, que ara es produïx en forns en el sol. Són clots que es cobrixen en fulls de ferro per a tapar alguna entrada d'aire i siga molt elevada la temperatura per a la cocció de llenya. Les altes temperatures s'encarreguen de secar tot tipo de vegetal i aixina produir el carbó.

Usos

Erro al crear miniatura:

Binchōtan o carbó blanc. Carbó tradicional japonés.

Erro al crear miniatura:

Briquetas de carbó vegetal realisades en serrín

El carbó vegetal és el primer material de carbó utilisat per l'home i el seu us data provablement des del mateix moment en que es comença a utilisar el fòc; ya que els trossos de fusta carbonizada que quedarien en algunes fogueres poden considerar-se un carbó vegetal rudimentari. De fet, existixen proves de que en moltes pintures rupestres de fa més de 15 000 anys el carbó vegetal s'utilisava per a marcar el contorn de les figures, ademés d'usar-se com pigment de color negre quan es mesclava en grassa, sanc o coa de peix. El carbó vegetal s'usa majoritàriament com a combustible, no solament d'us domèstic sino també industrial, especialment en els països en vies de desenroll. La producció de carbó vegetal té un important impacte ambiental que és necessari disminuir.

Forja del ferro

Atre us fonamental del carbó vegetal en l'història de la humanitat és la seua ocupació en la metalúrgia. La metalúrgia del ferro, començada ya uns 1200 anys a. C. i que es desenrolla en Europa durant la Edat del Ferro” (700 a. C. fins al 68 d. C.), no haguera segut possible sense el carbó vegetal ya que les elevades temperatures que es requerixen per a fondre els minerals no poden alcançar-se utilisant simplement fusta o els combustibles de l'Edat del Ferro. Ademés, el carbono que conté el carbó vegetal actua com a reductor dels òxits del metal que formen els minerals i en la tècnica apropiada part d'este carbono pot alearse en el ferro per a donar lloc al acer, molt més dure que el ferro, la qual cosa va ser fonamental en el desenroll d'armes i ferramentes més resistents. Era el combustible utilisat en la cridada forja catalana, per a la producció d'acer. L'us del carbó vegetal en metalúrgia ha perdurat fins als nostres dies, encara que atres combustibles com el coque metalúrgic ho han reemplaçat casi per complet, en l'actualitat i especialment en països en abundants recursos forestals i economies en desenroll existix un resorgiment de l'us del carbó vegetal en metalúrgia, ya que ademés el seu us representa, a lo manco en principi, un menor impacte ambiental que el del coque metalúrgic. El carbono es pot trobar en les aleacions ferro-carbono, tant en estat lligat (Fe3C, cementita), com en estat lliure (C). D'una forma genèrica, en aumentar el percentage en carbono, les aleacions Fe-C aumenten la seua durea i rigidea i perden ductilitat. Es considera que una aleació de ferro és un acer si conté menys d'un 2 % de carbono, si el percentage és major rep el nom de fundició.

Atres aplicacions

Atra de les aplicacions del carbó vegetal és la fabricació de pólvora. La pólvora negra es compon d'un 75 % de salitre (nitrat de potassi), un 12 % de sofre i un 13 % de carbó vegetal. Estos ingredients en cremar-se produïxen un gas que tendix a ocupar un volum 400 voltes major que la mescla original, produint una forta pressió en les parets del recipient que els conté. Ya que el carbó vegetal és un material poroso, una atra de les seues aplicacions és el seu us com a absorbent (capacitat d'atrapar molècules o ions). Aixina, se sap que la fusta carbonizada s'usava com a absorbent mege en l'antic Egipte i que en l'any 400 a. C. Hipócrates recomanava filtrar en carbó l'aigua per a beure. El carbó vegetal no posseïx una textura porosa tan desenrollada com la dels carbons activats. No obstant, resulta més simple i barat de produir, per lo que a pesar de ser un absorbent relativament mediocre, si es compara en els carbons activats, s'utilisa en determinades aplicacions que no requerixen d'una gran capacitat d'absorció. També s'usa per a adsorber molècules d'un tamany relativament gran (com els colorants), ya que la majoria de la porosidad dels carbons vegetals està dins del camp dels macroporos (esgambi del poro > 50 nm). Una aplicació relativament important és la clarificación de begudes alcohòliques com el vi, cervesa, whisky, etc. En Chile se li denomina "carbó de fusta" i s'elabora comunament de llenya d'espino, pi radiata, eucaliptus, aixina com residus d'atres arbres i arbustos. El seu us té una llarga tradició i fins als nostres dies és el combustible domèstic d'elecció per a us en barbacoes i torrats campestres. La seua producció i venda és particularment activa en la zona central del país, trobant-se tant en grans tendes d'abarrotes com en la venda directa a través de chicotets productors. En la seua elaboració s'utilisa el método tradicional denominat hornilla, que comunament consistix en una solsida o chicoteta excavació en l'ala d'un cerro, al com es deixa una chicoteta entrada i una ventilació minúscula en la seua part superior. Esta s'ompli de fusta i residus vegetals, encenent-la i després taponeando completament l'entrada en branques verdes, rajoles i fanc. Es deixa ardir per varis dies fins que la ventilació superior deixa d'emanar fum, moment en que el carbonero obrirà l'entrada per a extraure el producte. La fabricació del carbó vegetal, com s'ha explicat abans, es pot fer de vàries formes. Algunes d'elles són:

1. Fabricació en hornillas: són clots que es realisen en el sol, o coves de dimensions variables (r=1 m x 2m), a les quals se li fa esclafidors per a on s'escapa el fum i vapor d'aigua, i una porta d'entrada per a on s'introduïx la fusta. Esta forma s'usa en zones montanyoses (en pendents) a on existix sols arcillosos, generalment s'obté carbó d'espino, hualo o roure. El fòc inicial s'aplica per la porta, ubicada en un costat.
2. En forns construïts de fanc arcillo, rajoles o atobons i atres metàlics d'1-2 m de diàmetro x 2 m d'alt, en porta lateral de metal, per a on s'ingressa llenya de diferents espècies vegetals (espino, roures, etc.), prèviament tallada. També en els costats se li fan els esclafidors.
3. "Castells" o "mones", són construccions en forma d'un con o "campana" de 2 m de diàmetro x 2 m d'alt. Es construïxen de la següent forma:
   • Es tallen els arbres, es deixen secar fins que els fulls estiguen pardas, posteriorment es troza en les mides adequades (1-2 m), es partixen en asclons si els trossos són molt grossos.
   • Es traslladen en carretas tirades per bous a la carbonera (superfície de forma redona de 4 m de diàmetro) a on es deposita tota la fusta o asclons (forma de círcul).
   • El "castell" es construïx començant en el centre de la carbonera, es coloca primer un poste de 2 m, al com se li van agregant els demés trossos o asclons, segons diàmetro i en forma vertical al sol. Els més grossos van la centre, els més prims en la perifèria , fins a formar el con.
   • Al con, en la part basal se li fa un collarín en branques i estaquillas per a evitar que escurra la palla o terra, posteriorment s'agrega una capa 20 cm de fulls del bosc o palla de blat. Posteriorment s'agrega una capa de terra de 20 cm, aproximadament.
   • En la part superior d'el "castell", s'obri un clot per a on es capciona el fòc, el qual es tapa una volta que el fòc haja format brases.
   • En la part basal, es tapa baix l'anell de branques, deixant orificis cridats "vagos" o esclafidors per a on ix el vapor d'aigua i fum.
   • El procés de cocció o formació del carbó dura entre 10 a 15 dies, depenent del tamany del castell. Durant este periodo cal cuidar-ho dia i nit de manera d'evitar que es trenque. Els primers dies s'obri en la part superior i es realisa l'activitat de "Retape" (agregar asclons curts de 50 cm, en l'objecte de formar carbó i evitar que s'apague el fòc). S'agrega terra i es va apretant en una pala, constantment.
   • Una volta que el fòc aplega al pis del con, deixa d'eixir fum o vapor, es tapa completament. Despuix de dos dies (quan ya s'ha gelat) es procedix a l'extracció de carbó, traent primer les capes de terres i full; per a posteriorment obtindre el carbó, el qual es tira en diversos envasos (sacs de 30 kg, o bosses de 2-5 kg). Un castell pot produir de 80 a 150 sacs de 30 kg cada u i la calitat del carbó depén del procés de cocció i del tipo de llenya utilisada. Els millors carbons són produïts d'espècies en fusta d'alta densitat (roure o hualo, espino).

Usos domèstics

En Mèxic, Uruguay, Perú, Espanya, Argentina, Paraguay i atres països hispanohablante el carbó vegetal s'ha usat durant sigles com a combustible en els braseros o en hornillos o anafres. Una de les conseqüències que produïx la fabricació d'est és la deforestación. La producció del carbó vegetal i la seua combustió causen importants problemes ambientals i tenen també conseqüències negatives per a la salut humana. El monòxit de carbono (CO), producte de la combustió incompleta del carbó, és un gas altament tòxic i venenós en mantindre-ho en ambients tancats, d'ahí l'importància de ventilar els interiors de les vivendes i de retirar el brasero a l'hora de dormir, pel perille d'intoxicació. És molt comú també el seu us per a torrar carns a la barbacoa.

Vore també

• Carboncillo (dibuix)
• Carbonización
• Carbó activat

Enllaços externs

Commons

• Wikimedia Commons alberga contingut multimèdia sobre Carbó vegetal.