Fresno de madera
Polvo residual que queda después de la combustión de la madera.
Ceniza de madera de una fogata

La ceniza de madera es el residuo en polvo que queda después de la combustión de la madera , como cuando se quema madera en una chimenea , una hoguera o una planta de energía industrial . Está compuesta principalmente de compuestos de calcio , junto con otros oligoelementos no combustibles presentes en la madera, y se ha utilizado para muchos fines a lo largo de la historia.

Composición

Variabilidad en la evaluación

Emil Wolff [1] , entre otros, ha llevado a cabo un conjunto completo de análisis de la composición de las cenizas de madera de muchas especies de árboles . Varios factores tienen un impacto importante en la composición: [2]

  1. Cenizas finas: Algunos estudios incluyen los sólidos que escapan a través del conducto de humos durante la combustión, mientras que otros no.
  2. Temperatura de combustión. [3] El contenido de cenizas disminuye con el aumento de la temperatura de combustión, lo que produce dos efectos directos: [2]
    • Disociación: La conversión de carbonatos, sulfuros, etc., en óxidos no produce carbono, azufre, carbonatos ni sulfuros. Algunos óxidos metálicos (por ejemplo, el óxido de mercurio ) incluso se disocian a su estado elemental y/o se vaporizan completamente a temperaturas de combustión de leña (600 °C [1112 °F]).
    • Volatilización: En estudios en los que no se miden las cenizas liberadas, es posible que no se encuentren presentes algunos productos de combustión. El arsénico, por ejemplo, no es volátil, pero el trióxido de arsénico sí lo es (punto de ebullición: 465 °C (869 °F)).
  3. Proceso experimental: Si las cenizas se exponen al medio ambiente entre la combustión y el análisis, los óxidos pueden volver a convertirse en carbonatos al reaccionar con el dióxido de carbono del aire. Las sustancias higroscópicas , por su parte, pueden absorber la humedad atmosférica.
  4. El tipo, la edad y el entorno de crecimiento de la madera afectan a la composición de la misma (por ejemplo, madera dura y blanda ) y, por lo tanto, al fresno. Las maderas duras suelen producir más fresno que las blandas [2], y la corteza y las hojas producen más que las partes internas del tronco. [2]

Medidas

Según una investigación, la quema de madera produce de media entre un 6 y un 10 % de cenizas. [2] La ceniza residual del 0,43 y el 1,82 por ciento de la masa original de la madera quemada (suponiendo que esté seca , lo que significa que se elimina el H2O) se produce para ciertas maderas si se piroliza hasta que desaparecen todos los volátiles y se quema a 350 °C (662 °F) durante 8 horas. [a] Además, las condiciones de la combustión afectan a la composición y la cantidad de ceniza residual, por lo que una temperatura más alta reducirá el rendimiento de ceniza. [4]

Análisis elemental

Normalmente, la ceniza de madera contiene los siguientes elementos principales: [2] [ aclaración necesaria ] [5]

Compuestos químicos

A medida que la madera se quema, produce diferentes compuestos según la temperatura utilizada. Algunos estudios citan al carbonato de calcio ( CaCO3 ) como el componente principal, otros no encuentran carbonato en absoluto sino óxido de calcio ( CaO ). Este último se produce a temperaturas más altas (ver calcinación ). [3] La reacción de equilibrio CaCO3 → CO2 + CaO tiene su equilibrio desplazado hacia la izquierda a 750 °C (1380 °F) y alta presión parcial de CO2 (como en un fuego de leña), pero desplazado hacia la derecha a 900 °C (1650 °F) o cuando se reduce la presión parcial de CO2. [ 6]

Gran parte de la ceniza de madera contiene carbonato de calcio (CaCO 3 ) como su componente principal, representando el 25% [7] o incluso el 45% del peso total de la ceniza. [8] A 600 °C (1112 °F) se identificaron CaCO 3 y K 2 CO 3 en un caso. [b] Menos del 10% es potasa y menos del 1% es fosfato . [7]

Oligoelementos

Existen oligoelementos de hierro (Fe), manganeso (Mn), zinc (Zn), cobre (Cu) y algunos metales pesados . [7] Sus concentraciones en la ceniza varían debido a la temperatura de combustión. [3] La descomposición de carbonatos y la volatilización de potasio (K), azufre (S) y cantidades traza de cobre (Cu) y boro (B) pueden resultar del aumento de temperatura. [3] El estudio ha encontrado que a temperatura elevada K, S, B, sodio (Na) y cobre (Cu) disminuyeron, mientras que Mg, P, Mn, Al, Fe y Si no cambiaron en relación con el calcio (Ca). Sin embargo, todos estos oligoelementos están presentes en forma de óxidos a mayor temperatura de combustión. [3] Algunos elementos en la ceniza de madera (todas las fracciones dadas en masa de elementos por masa de ceniza) incluyen: [2] : 304 

Combustibles

Un estudio ha determinado que las emisiones de madera que arde lentamente (100–200 °C (212–392 °F)) incluyen típicamente 16 alquenos , 5 alcadienos , 5 alquinos y varios alcanos y arenos en proporciones. [c] [9] El eteno , el acetileno y el benceno fueron una parte importante en la combustión eficiente. [9] Se encontró que la proporción de alquenos C 3 -C 7 era mayor para la combustión lenta. [9] El benceno y el 1,3-butadieno constituyeron ~10–20% y ~1–2% en masa de los hidrocarburos no metánicos totales. [9]

Usos

Fertilizantes

La ceniza de madera se puede utilizar como fertilizante para enriquecer la nutrición del suelo agrícola . En este papel, la ceniza de madera sirve como fuente de carbonato de potasio y calcio , este último actuando como agente encalante para neutralizar los suelos ácidos . [7]

La ceniza de madera también se puede utilizar como enmienda para soluciones hidropónicas orgánicas , generalmente reemplazando compuestos inorgánicos que contienen calcio, potasio, magnesio y fósforo. [10]

Compostaje

Las cenizas de madera se eliminan comúnmente en vertederos , pero con el aumento de los costos de eliminación, las alternativas ecológicas, como el uso como abono para aplicaciones agrícolas y forestales , se están volviendo más populares. [11] Debido a que las cenizas de madera tienen un alto contenido de carbón , se pueden utilizar como agente de control de olores, especialmente en operaciones de compostaje. [12]

Cerámica

La ceniza de madera se ha utilizado durante mucho tiempo en esmaltes cerámicos , en particular en las tradiciones china, japonesa y coreana, aunque ahora la utilizan muchos alfareros artesanos. Actúa como fundente, reduciendo el punto de fusión del esmalte. [13]

Jabones

Durante miles de años, las cenizas de plantas o de madera se lixiviaban con agua para obtener una solución impura de carbonato de potasio . Este producto se podía mezclar con aceites o grasas para producir un "jabón" suave o un producto similar al jabón, como se hacía en la antigua Sumeria , Europa y Egipto . [14] Sin embargo, solo ciertos tipos de plantas podían producir un jabón que realmente formara espuma. [15] Más tarde, los fabricantes de jabón europeos medievales trataron la solución de ceniza de madera con cal apagada , que contiene hidróxido de calcio , para obtener una solución rica en hidróxido para la fabricación de jabón. [16] Sin embargo, no fue hasta la invención del proceso Leblanc que se pudo producir en masa hidróxido de sodio de alta calidad , lo que dejó obsoletas las formas anteriores de jabón que utilizaban madera cruda o cenizas de plantas. [17] Este fue un descubrimiento revolucionario que facilitó la industria moderna de fabricación de jabón. [18]

Biolixiviación

Los hongos ectomicorrízicos Suillus granulatus y Paxillus involutus pueden liberar elementos de la ceniza de madera. [19]

Preparación de alimentos

La ceniza de madera se utiliza a veces en el proceso de nixtamalización , en el que ciertos tipos de maíz (normalmente maíz o sorgo ) [20] [21] se remojan y se cocinan en una solución alcalina para mejorar el contenido nutricional y disminuir el riesgo de micotoxinas . La solución alcalina se ha elaborado históricamente a partir de lejía de ceniza de madera.

La nixtamalización se practicaba originalmente en Mesoamérica , desde donde se extendió hacia el norte a través de varias tribus indígenas de América del Norte. En el este de América del Norte, el maíz nixtamalizado se consumía tradicionalmente en papillas y guisos, un plato que los europeos llamarían maíz molido . [22] La ceniza de madera también se utiliza como conservante para algunos tipos de queso, como el Morbier y el Humboldt Fog. [23] [24]

Los sumerios ya horneaban un pan fermentado en el año 6000 a. C. colocando el pan sobre piedras calientes y cubriéndolo con ceniza caliente. Los minerales de la ceniza de madera podrían haber complementado el contenido nutricional de la masa mientras se horneaba. [25] En la actualidad, la cantidad de ceniza de madera contenida en la harina de pan , medida con el alveógrafo de Chopin , [26] está estrictamente regulada por Francia . [27]

Véase también

Notas

  1. ^ Astillas de madera de diferentes especies de madera ( álamo temblón , álamo amarillo , roble blanco , corteza de roble blanco, corteza de abeto Douglas ) se pirolizaron en un recipiente cerrado en un horno a 500 °C (932 °F). [3]
  2. ^ Astillas de madera de diferentes especies de madera ( álamo temblón , álamo amarillo , roble blanco , corteza de roble blanco, corteza de abeto Douglas ) se pirolizaron en un recipiente cerrado en un horno a 500 °C (932 °F). [3]
  3. ^ Mediante el método analítico de cromatografía de gases.

Referencias

  1. ^ Wolff, Emil (1871). Aschen-Analysen. Berlín: Wiegandt und Hempel.
  2. ^ abcdefg Siddique, Rafat (2008), "Wood Ash", Materiales de desecho y subproductos en el hormigón , Berlín, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, págs. 303–321, doi :10.1007/978-3-540-74294-4_9, ISBN 978-3-540-74293-7, consultado el 24 de julio de 2022
  3. ^ abcdefg Misra MK, Ragland KW, Baker AJ (1993). "Composición de cenizas de madera en función de la temperatura del horno" (PDF) . Biomasa y bioenergía . 4 (2): 103–116. doi :10.1016/0961-9534(93)90032-Y.
  4. ^ Etiegni L, Campbell AG (1991). "Características físicas y químicas de la ceniza de madera". Bioresource Technology . 37 (2): 173–178. doi :10.1016/0960-8524(91)90207-Z.
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  6. ^ Tarun R. Naik; Rudolph N. Kraus y Rakesh Kumar (2001), Ceniza de madera: una nueva fuente de material puzolánico , Departamento de Ingeniería Civil y Mecánica, Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas, Universidad de Wisconsin – Milwaukee
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  8. ^ Hume E (11 de abril de 2006). "Cenizas de madera: cómo utilizarlas en el jardín". Ed Hume Seeds. Archivado desde el original el 5 de julio de 2019.
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