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Biocarbón

Una gran pila de biocarbón
Un montón de biocarbón
Mezcla de biocarbón lista para aplicación en el suelo
Mezcla de biocarbón lista para aplicación en el suelo

El biocarbón es el residuo negro ligero, compuesto de carbono y cenizas , que queda después de la pirólisis de la biomasa , y es una forma de carbón vegetal . [1] La Iniciativa Internacional del Biocarbón define el biocarbón como el "material sólido obtenido a partir de la conversión termoquímica de la biomasa en un entorno limitado en oxígeno ". [2]

El biocarbón se utiliza principalmente en los suelos para aumentar la aireación del suelo, reducir las emisiones de gases de efecto invernadero [3] , reducir la lixiviación de nutrientes y reducir la acidez del suelo [4] y puede aumentar el contenido de agua del suelo en suelos gruesos. [5] La aplicación de biocarbón puede aumentar la fertilidad del suelo y la productividad agrícola . [4] Las enmiendas del suelo a base de biocarbón, cuando se aplican en cantidades excesivas o con combinaciones inadecuadas de tipo de suelo y materia prima de biocarbón, también tienen el potencial de tener efectos negativos, incluyendo dañar la biota del suelo, reducir el contenido de agua disponible, alterar el pH del suelo y aumentar la salinidad. [6]

Más allá de la aplicación en el suelo, el biocarbón se puede utilizar para la agricultura de tala y quema, para la retención de agua en el suelo y como aditivo para el forraje animal . Existe un enfoque cada vez mayor en el papel potencial de la aplicación de biocarbón en la mitigación del cambio climático global. Debido a su estabilidad refractaria , el biocarbón puede permanecer en los suelos u otros entornos durante miles de años. [7] Esto ha dado lugar al concepto de eliminación de carbono del biocarbón , es decir, el secuestro de carbono en forma de biocarbón. [7] La ​​eliminación de carbono se puede lograr cuando se aplica biocarbón de alta calidad a los suelos o se agrega como material sustituto a los materiales de construcción como el hormigón y el alquitrán.

Etimología

La palabra "biocarbón" es un neologismo inglés de finales del siglo XX derivado de la palabra griega βίος , bios , " vida " y " char " ( carbón producido por carbonización de biomasa). [8] Se reconoce como carbón que participa en procesos biológicos que se encuentran en el suelo, los hábitats acuáticos y en los sistemas digestivos de los animales. [ cita requerida ]

Historia

Los amazónicos precolombinos producían biocarbón quemando desechos agrícolas (es decir, cubriendo la biomasa en llamas con tierra) [9] en pozos o zanjas. [10] No se sabe si usaban biocarbón intencionalmente para mejorar la productividad del suelo. [10] Los colonos europeos lo llamaban terra preta de Indio . [11] Después de observaciones y experimentos, un equipo de investigación que trabajaba en la Guayana Francesa planteó la hipótesis de que la lombriz de tierra amazónica Pontoscolex corethrurus era el principal agente de pulverización fina e incorporación de restos de carbón en el suelo mineral. [12]

Producción

Producción artesanal de biocarbón en un horno Kontiki
Producción artesanal de biocarbón en un horno Kontiki

El biocarbón es un residuo de grano fino con alto contenido de carbono que se produce mediante pirólisis ; es la descomposición térmica directa de la biomasa en ausencia de oxígeno (evitando la combustión ), lo que produce una mezcla de productos sólidos ( biocarbón ), líquidos ( bio-oil ) y gas ( syngas ). [13]

Gasificación

Los gasificadores producen la mayor parte del biocarbón que se vende en los Estados Unidos. [14] El proceso de gasificación consta de cuatro etapas principales: oxidación, secado, pirólisis y reducción . [15] La temperatura durante la pirólisis en los gasificadores es de 250 a 550 °C (523 a 823 K), de 600 a 800 °C (873 a 1073 K) en la zona de reducción y de 800 a 1000 °C (1070 a 1270 K) en la zona de combustión. [16]

El rendimiento específico de la pirólisis, el paso de gasificación que produce biocarbón, depende de las condiciones del proceso, como la temperatura, la velocidad de calentamiento y el tiempo de residencia . [17] Estos parámetros se pueden ajustar para producir más energía o más biocarbón. [18] Las temperaturas de 400 a 500 °C (673 a 773 K) producen más carbón , mientras que las temperaturas superiores a 700 °C (973 K) favorecen el rendimiento de componentes de combustible líquido y gaseoso. [19] La pirólisis ocurre más rápidamente a temperaturas más altas, y normalmente requiere segundos en lugar de horas. El aumento de la velocidad de calentamiento conduce a una disminución del rendimiento de biocarbón, mientras que la temperatura está en el rango de 350 a 600 °C (623 a 873 K). [20] Los rendimientos típicos son 60% de bio-oil , 20% de biocarbón y 20% de gas de síntesis. En comparación, la pirólisis lenta puede producir sustancialmente más carbón (≈35%); [19] esto contribuye a la fertilidad del suelo. Una vez iniciados, ambos procesos producen energía neta. Para entradas típicas, la energía requerida para operar un pirolizador "rápido" es aproximadamente el 15% de la energía que produce. [21] Las plantas de pirólisis pueden utilizar el gas de síntesis resultante y producir de 3 a 9 veces la cantidad de energía requerida para su funcionamiento. [10]

El método de pozo/zanja amazónico, [10] en cambio, no cosecha ni bio-oil ni syngas, y libera CO2 , carbono negro y otros gases de efecto invernadero (GEI) (y potencialmente, tóxicos ) al aire, aunque menos gases de efecto invernadero que los capturados durante el crecimiento de la biomasa. [ cita requerida ] Los sistemas a escala comercial procesan desechos agrícolas, subproductos de papel e incluso desechos municipales y generalmente eliminan estos efectos secundarios capturando y utilizando los productos líquidos y gaseosos. [22] [23] El ganador de 2018 de la Fundación X Prize para generadores de agua atmosférica cosecha agua potable de la etapa de secado del proceso de gasificación. [24] [25] La producción de biocarbón como resultado no es una prioridad en la mayoría de los casos. [ cita requerida ]

Métodos a pequeña escala

Producción de biocarbón por parte de pequeños productores a partir de podas de huertos frutales; según el Banco Mundial, "el biocarbón retiene entre el 10 y el 70 por ciento (en promedio, alrededor del 50 por ciento) del carbono presente en la biomasa original y reduce la velocidad de descomposición del carbono en uno o dos órdenes de magnitud, es decir, en la escala de siglos o milenios" [26]

Los pequeños agricultores de los países en desarrollo producen fácilmente su propio biocarbón sin necesidad de equipo especial. Hacen montones de desechos de cultivos (por ejemplo, tallos de maíz, paja de arroz o paja de trigo), encienden los montones en la parte superior y apagan las brasas con tierra o agua para hacer biocarbón. Este método reduce en gran medida el humo en comparación con los métodos tradicionales de quema de desechos de cultivos. Este método se conoce como quema de arriba hacia abajo o quema de conservación. [27] [28] [29]

Como alternativa, se pueden utilizar métodos más industriales a pequeña escala. Mientras que en un sistema centralizado, la biomasa no utilizada se lleva a una planta central para su procesamiento en biocarbón, [30] también es posible que cada agricultor o grupo de agricultores pueda operar un horno . [ cita requerida ] En este escenario, un camión equipado con un pirolizador puede moverse de un lugar a otro para pirolizar la biomasa. La energía del vehículo proviene de la corriente de gas de síntesis , mientras que el biocarbón permanece en la granja. El biocombustible se envía a una refinería o un sitio de almacenamiento. Los factores que influyen en la elección del tipo de sistema incluyen el costo del transporte de los subproductos líquidos y sólidos, la cantidad de material a procesar y la capacidad de abastecer la red eléctrica. [ cita requerida ]

Varias empresas de América del Norte , Australia e Inglaterra también venden biocarbón o unidades de producción de biocarbón. En Suecia, la "Solución de Estocolmo" es un sistema de plantación de árboles urbanos que utiliza un 30% de biocarbón para apoyar el crecimiento de los bosques urbanos. [31] En la Conferencia Internacional sobre Biocarbón de 2009, se presentó una unidad de pirólisis móvil con una entrada específica de 1.000 libras (450 kg) para aplicaciones agrícolas. [32]

Cultivos utilizados

Los cultivos comunes que se utilizan para producir biocarbón incluyen varias especies de árboles, así como varios cultivos energéticos . Algunos de estos cultivos energéticos (por ejemplo, el pasto elefante ) pueden almacenar mucho más carbono en un período de tiempo más corto que los árboles. [33]

En el caso de cultivos que no se destinan exclusivamente a la producción de biocarbón, la relación residuo-producto (RPR) y el factor de recolección (CF), el porcentaje de residuo que no se utiliza para otras cosas, miden la cantidad aproximada de materia prima que se puede obtener. Por ejemplo, Brasil cosecha aproximadamente 460 millones de toneladas (TM) de caña de azúcar al año, [34] con una RPR de 0,30 y un CF de 0,70 para las puntas de la caña de azúcar, que normalmente se queman en el campo. [35] Esto se traduce en aproximadamente 100 TM de residuo al año, que podrían pirolizarse para crear energía y aditivos para el suelo. Si se añade el bagazo (residuo de la caña de azúcar) (RPR=0,29 CF=1,0), que de otro modo se quema (de manera ineficiente) en calderas, el total aumenta a 230 TM de materia prima de pirólisis. Sin embargo, algunos residuos vegetales deben permanecer en el suelo para evitar el aumento de los costos y las emisiones de los fertilizantes nitrogenados. [36]

Hidrocarbón

Además de la pirólisis, los procesos de torrefacción y carbonización hidrotermal también pueden descomponer térmicamente la biomasa en material sólido. Sin embargo, estos productos no pueden definirse estrictamente como biocarbón. El producto de carbono del proceso de torrefacción contiene algunos componentes orgánicos volátiles , por lo que sus propiedades se encuentran entre las de la materia prima de biomasa y el biocarbón. [37] Además, incluso la carbonización hidrotermal podría producir un producto sólido rico en carbono, la carbonización hidrotermal es evidentemente diferente del proceso de conversión térmica convencional. [38] Por lo tanto, el producto sólido de la carbonización hidrotermal se define como "hidrocarbón" en lugar de "biocarbón".

Despolimerización termocatalítica

La despolimerización termocatalítica es otro método para producir biocarbón, que utiliza microondas . Se ha utilizado para convertir de manera eficiente la materia orgánica en biocarbón a escala industrial, produciendo aproximadamente un 50 % de carbón. [39] [40]

Propiedades

Pequeños pellets de biocarbón
Pellets más pequeños de biocarbón
Una mano sosteniendo un trozo de biocarbón con un cubo lleno de él en el fondo.
Biocarbón producido a partir de madera residual

Las propiedades físicas y químicas de los biocarbones, determinadas por las materias primas y las tecnologías, son cruciales. Los datos de caracterización explican su rendimiento en un uso específico. Por ejemplo, las directrices publicadas por la International Biochar Initiative proporcionan métodos de evaluación estandarizados. [13] Las propiedades se pueden categorizar en varios aspectos, incluida la composición elemental y próxima , el valor de pH y la porosidad. Las proporciones atómicas del biocarbón, incluidas H/C y O/C, se correlacionan con las propiedades que son relevantes para el contenido orgánico, como la polaridad y la aromaticidad . [41] Un diagrama de van-Krevelen puede mostrar la evolución de las proporciones atómicas del biocarbón en el proceso de producción. [42] En el proceso de carbonización, tanto las proporciones atómicas H / C como O /C disminuyen debido a la liberación de grupos funcionales que contienen hidrógeno y oxígeno. [43]

La imagen electrónica de barrido del biocarbón muestra una morfología detallada

Las temperaturas de producción influyen en las propiedades del biocarbón de varias maneras. La estructura molecular del carbono de la matriz sólida del biocarbón se ve particularmente afectada. La pirólisis inicial a 450–550 °C deja una estructura de carbono amorfo . Las temperaturas por encima de este rango darán lugar a la conversión termoquímica progresiva del carbono amorfo en láminas de grafeno turbostrático. La conductividad del biocarbón también aumenta con la temperatura de producción. [44] [45] [46] Importantes para la captura de carbono, la aromaticidad y la recalcitrancia intrínseca aumentan con la temperatura. [47]

Aplicaciones

Sumidero de carbono

La estabilidad refractaria del biocarbón conduce al concepto de Biochar Carbon Removal , es decir, secuestro de carbono en forma de biocarbón. [48] [7] Puede ser un medio para mitigar el cambio climático debido a su potencial de secuestrar carbono con un mínimo esfuerzo. [49] [50] [51] La quema de biomasa y la descomposición natural liberan grandes cantidades de dióxido de carbono y metano a la atmósfera de la Tierra . El proceso de producción de biocarbón también libera CO 2 (hasta el 50% de la biomasa); sin embargo, el contenido de carbono restante se vuelve indefinidamente estable. [51] El carbono del biocarbón permanece en el suelo durante siglos, lo que ralentiza el crecimiento de los niveles de gases de efecto invernadero atmosféricos . Simultáneamente, su presencia en la tierra puede mejorar la calidad del agua , aumentar la fertilidad del suelo , aumentar la productividad agrícola y reducir la presión sobre los bosques primarios . [52]

El biocarbón puede secuestrar carbono en el suelo durante cientos o miles de años, como el carbón . [53] [54] [55] [56] [57] Los primeros trabajos que proponían el uso de biocarbón para la eliminación de dióxido de carbono para crear un sumidero de carbono estable a largo plazo se publicaron a principios de la década de 2000. [58] [59] [60] Esta técnica es defendida por científicos como James Hansen [61] y James Lovelock . [62]

Un informe de 2010 estimó que el uso sostenible del biocarbón podría reducir las emisiones netas globales de dióxido de carbono ( CO
2), metano y óxido nitroso en hasta 1.800 millones de toneladas de dióxido de carbono equivalente ( CO
2e) por año (en comparación con los aproximadamente 50 mil millones de toneladas emitidas en 2021), sin poner en peligro la seguridad alimentaria , los hábitats o la conservación del suelo . [51] Sin embargo, un estudio de 2018 dudaba de que hubiera suficiente biomasa disponible para lograr un secuestro significativo de carbono. [63] Una revisión de 2021 estimó la eliminación potencial de CO2 de 1.6 a 3.2 mil millones de toneladas por año, [64] y para 2023 se había convertido en un negocio lucrativo renovado por los créditos de carbono. [65]

A partir de 2023, la importancia del potencial del biocarbón como sumidero de carbono es ampliamente aceptada. Se ha descubierto que el biocarbón tiene el potencial técnico de secuestrar el 7% del dióxido de carbono en promedio de todos los países, y doce naciones son capaces de secuestrar más del 20% de sus emisiones de gases de efecto invernadero. [66] Bután lidera esta proporción (68%), seguido de la India (53%).

En 2021, el coste del biocarbón osciló en torno a los precios del carbono europeos, [67] pero aún no estaba incluido en el régimen de comercio de emisiones de la UE o el Reino Unido . [68]

En los países en desarrollo, el biocarbón derivado de cocinas mejoradas para uso doméstico puede contribuir [ aclaración necesaria ] a reducir las emisiones de carbono si se deja de utilizar la cocina original, logrando al mismo tiempo otros beneficios para el desarrollo sostenible. [69]

Salud del suelo

Biocarbón en una lona blanca
Biocarbón en preparación como enmienda del suelo

El biocarbón ofrece múltiples beneficios para la salud del suelo en suelos tropicales degradados, pero es menos beneficioso en regiones templadas. [70] [71] Su naturaleza porosa es eficaz para retener tanto el agua como los nutrientes solubles en agua. La bióloga de suelos Elaine Ingham destacó su idoneidad como hábitat para microorganismos beneficiosos del suelo . [72] Señaló que cuando se carga previamente con estos organismos beneficiosos, el biocarbón promueve la buena salud del suelo y de las plantas.

El biocarbón reduce la lixiviación de E. coli a través de suelos arenosos dependiendo de la tasa de aplicación, la materia prima, la temperatura de pirólisis, el contenido de humedad del suelo , la textura del suelo y las propiedades de la superficie de las bacterias. [73] [74] [75]

Para las plantas que requieren un alto nivel de potasio y un pH elevado , [76] el biocarbón puede mejorar el rendimiento. [77]

El biocarbón puede mejorar la calidad del agua, reducir las emisiones de gases de efecto invernadero del suelo , reducir la lixiviación de nutrientes , reducir la acidez del suelo , [78] y reducir los requisitos de riego y fertilizantes . [79] En determinadas circunstancias, el biocarbón induce respuestas sistémicas de las plantas a las enfermedades fúngicas foliares y mejora las respuestas de las plantas a las enfermedades causadas por patógenos transmitidos por el suelo. [80] [81] [82]

Los impactos del biocarbón dependen de sus propiedades [83] así como de la cantidad aplicada [82] , aunque el conocimiento sobre los mecanismos y propiedades importantes es limitado. [84] El impacto del biocarbón puede depender de las condiciones regionales, incluido el tipo de suelo, la condición del suelo (agotado o saludable), la temperatura y la humedad. [85] Las adiciones modestas de biocarbón reducen el óxido nitroso ( N
2O ) [86] reducir las emisiones hasta en un 80% y eliminar las emisiones de metano , que son gases de efecto invernadero más potentes que el CO 2 . [87]

Estudios han reportado efectos positivos del biocarbón en la producción de cultivos en suelos degradados y pobres en nutrientes. [88] La aplicación de compost y biocarbón bajo el proyecto FP7 FERTIPLUS tuvo efectos positivos en la humedad del suelo, la productividad y la calidad de los cultivos en varios países. [89] El biocarbón puede ser adaptado con cualidades específicas para apuntar a distintas propiedades del suelo. [90] En el suelo de la sabana colombiana, el biocarbón redujo la lixiviación de nutrientes críticos, creó una mayor absorción de nutrientes y proporcionó una mayor disponibilidad de nutrientes. [91] En niveles del 10%, el biocarbón redujo los niveles de contaminantes en las plantas hasta en un 80%, mientras que redujo el contenido de clordano y DDX en las plantas en un 68 y 79%, respectivamente. [92] Sin embargo, debido a su alta capacidad de adsorción, el biocarbón puede reducir la eficacia de los pesticidas. [93] [94] Los biocarbones de gran superficie pueden ser particularmente problemáticos. [93]

El biocarbón puede incorporarse a los suelos de los campos de cultivo para mejorar su fertilidad y estabilidad y para el secuestro de carbono a mediano y largo plazo en estos suelos. Ha supuesto una mejora notable en los suelos tropicales, mostrando efectos positivos en el aumento de la fertilidad del suelo y la mejora de la resistencia a las enfermedades en los suelos de Europa occidental. [89] Los jardineros que toman medidas individuales sobre el cambio climático añaden biocarbón al suelo, [95] aumentando el rendimiento de las plantas y, por lo tanto, absorbiendo más carbono. [96] El uso de biocarbón como aditivo para piensos puede ser una forma de aplicar biocarbón a los pastos y reducir las emisiones de metano. [97] [98]

Parece que se necesitan tasas de aplicación de 2,5 a 20 toneladas por hectárea (1,0 a 8,1 t/acre) para mejorar significativamente el rendimiento de las plantas. Los costos del biocarbón en los países desarrollados varían entre 300 y 7000 dólares por tonelada, lo que generalmente resulta poco práctico para el agricultor/horticultor y prohibitivo para cultivos de campo que requieren pocos insumos. En los países en desarrollo, las limitaciones del biocarbón agrícola están más relacionadas con la disponibilidad de biomasa y el tiempo de producción. Una solución intermedia es utilizar pequeñas cantidades de biocarbón en complejos de biocarbón-fertilizante de menor costo. [99]

Las enmiendas del suelo a base de biocarbón, cuando se aplican en cantidades excesivas o con combinaciones inadecuadas de tipo de suelo y materia prima de biocarbón, también tienen el potencial de tener efectos negativos, incluyendo dañar la biota del suelo, reducir el contenido de agua disponible, alterar el pH del suelo y aumentar la salinidad. [6]

Corte y carbonización

El cambio de técnicas de cultivo de roza y quema a técnicas de roza y quema en Brasil puede reducir tanto la deforestación de la cuenca amazónica como las emisiones de dióxido de carbono , así como aumentar el rendimiento de los cultivos. La técnica de roza y quema deja solo el 3% del carbono de la materia orgánica en el suelo. [100] La técnica de roza y quema puede retener hasta el 50%. [101] El biocarbón reduce la necesidad de fertilizantes nitrogenados, reduciendo así los costos y las emisiones de la producción y el transporte de fertilizantes. [102] Además, al mejorar la capacidad de cultivo, la fertilidad y la productividad del suelo, los suelos mejorados con biocarbón pueden sostener indefinidamente la producción agrícola, mientras que los suelos de roza y quema se quedan rápidamente sin nutrientes, lo que obliga a los agricultores a abandonar los campos, lo que produce un ciclo continuo de roza y quema. El uso de la pirólisis para producir bioenergía no requiere cambios de infraestructura como, por ejemplo, el procesamiento de biomasa para etanol celulósico . Además, el biocarbón puede aplicarse con la maquinaria ampliamente utilizada. [103]

Retención de agua

El biocarbón es higroscópico debido a su estructura porosa y su alta área superficial específica . [104] Como resultado, el fertilizante y otros nutrientes se retienen para beneficio de las plantas.

Forraje para ganado

Pollos domésticos alimentándose con biocarbón en Namibia
Pollos domésticos alimentándose con biocarbón en Namibia

El biocarbón se ha utilizado en la alimentación animal durante siglos. [105]

Doug Pow, un granjero de Australia Occidental , exploró el uso de biocarbón mezclado con melaza como forraje para el ganado . Afirmó que en los rumiantes , el biocarbón puede ayudar a la digestión y reducir la producción de metano . También utilizó escarabajos peloteros para incorporar el estiércol resultante infundido con biocarbón al suelo sin utilizar maquinaria. El nitrógeno y el carbono del estiércol se incorporaron al suelo en lugar de permanecer en la superficie del suelo, lo que redujo la producción de óxido nitroso y dióxido de carbono . El nitrógeno y el carbono se sumaron a la fertilidad del suelo. La evidencia en la granja indica que el forraje condujo a mejoras en la ganancia de peso vivo en el ganado cruzado Angus . [106] Doug Pow ganó el Premio a la Innovación en la Gestión de Tierras Agrícolas del Gobierno Australiano en los Premios Landcare de Australia Occidental de 2019 por esta innovación. [107] [106] El trabajo de Pow condujo a dos ensayos más en ganado lechero, que produjeron un olor reducido y un aumento de la producción de leche. [108]

Aditivo para hormigón

El cemento Portland ordinario (OPC), un componente esencial de la mezcla de hormigón, requiere un alto consumo de energía y emisiones para su producción; la producción de cemento representa alrededor del 8% de las emisiones globales de CO2 . [ 109] La industria del hormigón ha optado cada vez más por utilizar materiales cementantes suplementarios (SCM), aditivos que reducen el volumen de OPC en una mezcla al tiempo que mantienen o mejoran las propiedades del hormigón. [110] Se ha demostrado que el biocarbón es un SCM eficaz, que reduce las emisiones de la producción de hormigón al tiempo que mantiene las propiedades de resistencia y ductilidad requeridas. [111] [112]

Los estudios han demostrado que una concentración de biocarbón del 1-2% en peso es óptima para su uso en mezclas de hormigón, tanto desde el punto de vista de los costes como de la resistencia. [111] Se ha demostrado que una solución de biocarbón al 2% en peso aumenta la resistencia a la flexión del hormigón en un 15% en una prueba de flexión de tres puntos realizada después de 7 días, en comparación con el hormigón OPC tradicional. [112] El hormigón de biocarbón también muestra potencial en cuanto a resistencia a altas temperaturas y reducción de la permeabilidad. [113]

Una evaluación del ciclo de vida de la cuna a la puerta del hormigón de biocarbón mostró una disminución de las emisiones de producción con mayores concentraciones de biocarbón, lo que coincide con una reducción del OPC. [114] En comparación con otros SCM de corrientes de desechos industriales (como cenizas volantes y humo de sílice ), el biocarbón también mostró una menor toxicidad.

Lechada de combustible

El biocarbón mezclado con medios líquidos como agua o líquidos orgánicos (etanol, etc.) es un tipo de combustible emergente conocido como lodo a base de biocarbón. [115] La adaptación de la pirólisis lenta en grandes campos e instalaciones de biomasa permite la generación de lodos de biocarbón con características únicas. Estos lodos se están convirtiendo en combustibles prometedores en países con áreas regionales donde la biomasa es abundante y el suministro de energía depende en gran medida de generadores diésel. [116] Este tipo de combustible se asemeja a un lodo de carbón , pero con la ventaja de que puede derivarse del biocarbón de recursos renovables.

Investigación

Trabajador agrícola distribuyendo biocarbón en una parcela de plantación
Biocarbón aplicado al suelo en ensayos de investigación en Namibia

La investigación sobre aspectos relacionados con la pirólisis/biocarbón está en marcha en todo el mundo, pero en 2018 todavía estaba en sus inicios. [63] De 2005 a 2012, 1.038 artículos incluyeron la palabra "biocarbón" o "bio-carbón" en el tema indexado en la ISI Web of Science . [117] La ​​investigación está en curso en la Universidad de Edimburgo , [118] la Universidad de Georgia , [119] [120] el Centro Volcani , [121] y la Universidad Sueca de Ciencias Agrícolas . [122]

También se están realizando investigaciones sobre la aplicación de biocarbón a suelos gruesos en ecosistemas semiáridos y degradados. En Namibia, el biocarbón se está explorando como una medida de adaptación al cambio climático , fortaleciendo la resiliencia de las comunidades locales a la sequía y la seguridad alimentaria mediante la producción y aplicación local de biocarbón a partir de la abundante biomasa de invasores . [123]

En los últimos años, el biocarbón ha despertado interés como medio de filtración de aguas residuales, así como por su capacidad de adsorción de contaminantes de aguas residuales, como productos farmacéuticos, productos de cuidado personal , [124] y sustancias perfluoroalquilo y polifluoroalquilo . [125] [126] [127]

En algunas áreas, el interés y el apoyo de los ciudadanos al biocarbón motivan la investigación gubernamental sobre los usos del biocarbón. [128] [129]

Estudios

Se han examinado los efectos a largo plazo del biocarbón en el secuestro de carbono utilizando suelo de campos cultivables en Bélgica con manchas negras enriquecidas con carbón que datan de antes de 1870, provenientes de hornos de producción de carbón en montículos. Este estudio mostró que el suelo tratado durante un largo período de tiempo con carbón mostró una mayor proporción de carbono derivado del maíz y una menor respiración del mismo, lo que se atribuyó a una combinación de protección física, saturación de C de las comunidades microbianas y, potencialmente, una producción primaria anual ligeramente superior. En general, este estudio evidencia la capacidad del biocarbón para mejorar el secuestro de C a través de una menor renovación de C. [130]

El biocarbón secuestra carbono (C) en los suelos debido a su prolongado tiempo de residencia, que varía de años a milenios. Además, el biocarbón puede promover el secuestro indirecto de C al aumentar el rendimiento de los cultivos y, potencialmente, reducir la mineralización de C. Los estudios de laboratorio han demostrado los efectos del biocarbón en la mineralización de C utilizando13
Firmas C. [131]

El análisis de fluorescencia de la materia orgánica disuelta del suelo enmendado con biocarbón reveló que la aplicación de biocarbón aumentó un componente fluorescente similar al húmico, probablemente asociado con el carbono del biocarbón en solución. El enfoque combinado de espectroscopía-microscopía reveló la acumulación de carbono aromático en puntos discretos en la fase sólida de los microagregados y su colocalización con minerales arcillosos en el suelo enmendado con residuo crudo o biocarbón. La colocalización de carbono aromático: carbono de polisacáridos se redujo de manera constante tras la aplicación de biocarbón. Estos hallazgos sugirieron que la reducción del metabolismo del carbono es un mecanismo importante para la estabilización del carbono en los suelos enmendados con biocarbón. [132]

Véase también

Referencias

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118. Biocarbón, biocarbón activado y aplicación Por: Prof. Dr. H. Ghafourian (Autor) Libro Amazon

Fuentes

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