La ceniza de madera es el residuo en polvo que queda después de la combustión de la madera , como la quema de leña en una chimenea , hoguera o en una central eléctrica industrial . Está compuesto en gran medida por compuestos de calcio junto con otros oligoelementos no combustibles presentes en la madera. Se ha utilizado para muchos propósitos a lo largo de la historia.
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]
Según un estudio, al quemar madera se produce una media de entre un 6 y un 10 % de cenizas. [2] Las cenizas residuales de 0,43 y 1,82 por ciento de la masa original de madera quemada (asumiendo una base seca , lo que significa que se elimina el H 2 O ) se producen para ciertas maderas si se pirolizan hasta que todos los volátiles desaparecen y se queman a 350 °C (662 °F) durante 8 horas. [a] Además, las condiciones de la combustión afectan la composición y la cantidad de las cenizas residuales, por lo que una temperatura más alta reducirá el rendimiento de cenizas. [4]
Normalmente, la ceniza de madera contiene los siguientes elementos principales: [2] [ se necesita aclaración ] [5]
A medida que la madera se quema, produce diferentes compuestos según la temperatura utilizada. Algunos estudios citan el carbonato de calcio ( CaCO 3 ) como el constituyente principal, otros no encuentran ningún carbonato sino óxido de calcio ( CaO ). Este último se produce a temperaturas más altas (ver calcinación ). [3] La reacción de equilibrio CaCO 3 → CO 2 + CaO tiene su equilibrio desplazado hacia la izquierda a 750 °C (1380 °F) y una presión parcial alta de CO 2 (como en un fuego de leña), pero desplazado hacia la derecha a 900 °C (1650 °F). °F) o cuando se reduce la presión parcial de CO 2 . [6]
Gran parte de las cenizas de madera contienen carbonato de calcio (CaCO 3 ) como componente principal, que representa el 25% [7] o incluso el 45% del peso total de las cenizas. [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]
Existen oligoelementos de hierro (Fe), manganeso (Mn), zinc (Zn), cobre (Cu) y algunos metales pesados . [7] Sus concentraciones en las cenizas varían debido a la temperatura de combustión. [3] La descomposición de carbonatos y la volatilización de potasio (K), azufre (S) y trazas 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 temperaturas de combustión más altas. [3] Algunos elementos en la ceniza de madera (todas las fracciones dadas en masa de elementos por masa de ceniza) incluyen: [2] : 304
Un estudio ha determinado que las emisiones de una madera que se quema lentamente (100 a 200 °C (212 a 392 °F)) suelen incluir 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 de 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 del total de hidrocarburos distintos del metano. [9]
La ceniza de madera se puede utilizar como fertilizante para enriquecer la nutrición del suelo agrícola . En esta función, la ceniza de madera sirve como fuente de carbonato de potasio y calcio , actuando este último como agente encalado para neutralizar los suelos ácidos . [7]
La ceniza de madera también se puede utilizar como enmienda para soluciones hidropónicas orgánicas , reemplazando generalmente los compuestos inorgánicos que contienen calcio, potasio, magnesio y fósforo. [10]
Las cenizas de madera se eliminan comúnmente en vertederos , pero con los crecientes costos de eliminación, las alternativas ecológicamente amigables, como servir como abono para aplicaciones agrícolas y forestales , se están volviendo más populares. [11] Debido a que la ceniza de madera tiene un alto contenido de carbón , se puede utilizar como agente de control de olores, especialmente en operaciones de compostaje. [12]
La ceniza de madera tiene una larga historia de uso en esmaltes cerámicos , particularmente en las tradiciones china, japonesa y coreana, aunque ahora la utilizan muchos alfareros artesanales. Actúa como fundente, reduciendo el punto de fusión del esmalte. [13]
Durante miles de años, las cenizas de plantas o madera se lixiviaban con agua para producir una solución impura de carbonato de potasio . Este producto podría mezclarse 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, sólo ciertos tipos de plantas podían producir un jabón que realmente hiciera 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 , dejando obsoletas las formas anteriores de jabón que utilizaban madera cruda o cenizas vegetales. [17] Este fue un descubrimiento revolucionario que facilitó la industria moderna de fabricación de jabón. [18]
Los hongos ectomicorrízicos Suillus granulatus y Paxillus involutus pueden liberar elementos de las cenizas de madera. [19]
La ceniza de madera se utiliza a veces en el proceso de nixtamalización , donde el maíz se remoja y se cuece en una solución alcalina para mejorar el contenido nutricional y disminuir el riesgo de micotoxinas . Históricamente, la solución alcalina se ha elaborado a partir de lejía de ceniza de madera.
Los sumerios horneaban un pan con levadura temprana ya 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. [20] En la actualidad, la cantidad de cenizas de madera contenidas en la harina de pan , medida con el alveógrafo de Chopin , [21] está estrictamente regulada por Francia . [22]