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.
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 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]
Normalmente, la ceniza de madera contiene los siguientes elementos principales: [2] [ aclaración necesaria ] [5]
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]
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
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 C3 - C7 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]
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]
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]
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]
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]
Los hongos ectomicorrízicos Suillus granulatus y Paxillus involutus pueden liberar elementos de la ceniza de madera. [19]
La ceniza de madera se utiliza a veces en el proceso de nixtamalización , en el que el maíz se remoja y se cuece 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 . [20] La ceniza de madera también se utiliza como conservante para algunos tipos de queso, como el Morbier y el Humboldt Fog. [21] [22]
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. [23] En la actualidad, la cantidad de ceniza de madera contenida en la harina de pan , medida mediante el alveógrafo de Chopin , [24] está estrictamente regulada por Francia . [25]