Hispanopedia WikiLa carbonización o carbonización es la conversión de materia orgánica, como plantas y restos de animales muertos, en carbono [ 1 ] mediante destilación destructiva .
Complejidad en la carbonización
La carbonización es una reacción pirolítica , por lo tanto, se considera un proceso complejo en el que tienen lugar muchas reacciones simultáneamente, como la deshidrogenación , la condensación , la transferencia de hidrógeno y la isomerización .
La carbonización se diferencia de la carbonización en que se produce mucho más rápido.
Para la temperatura final de pirólisis, la cantidad de calor aplicada controla el grado de carbonización y el contenido residual de elementos extraños. Por ejemplo, a T ~ 1200 K (930 °C; 1700 °F) el contenido de carbono del residuo supera una fracción de masa del 90 % en peso, mientras que a T ~ 1600 K (1330 °C; 2420 °F) se encuentra más del 99 % en peso de carbono. [ 2 ] La carbonización suele ser exotérmica , lo que significa que en principio podría hacerse autosostenible y utilizarse como fuente de energía que no produce dióxido de carbono . [ 3 ] En el caso de la glucosa , la reacción libera aproximadamente 237 calorías por gramo.
Cuando un biomaterial se expone a un calor abrasador repentino (como en el caso de una explosión nuclear o un flujo piroclástico volcánico , por ejemplo), puede carbonizarse con extrema rapidez, convirtiéndose en carbono sólido. Durante la destrucción de Herculano por un volcán, muchos objetos orgánicos, como muebles de madera, se carbonizaron debido al intenso calor.
Cómo se transforma la madera en carbón vegetal.
La carbonización de la madera en un entorno industrial generalmente requiere una temperatura superior a 280 °C (536 °F) , lo que libera energía y, por lo tanto, se dice que esta reacción es exotérmica . Esta carbonización, que también puede considerarse una descomposición espontánea de la madera, continúa hasta que solo queda el residuo carbonizado llamado carbón vegetal . A menos que se proporcione calor externo adicional, el proceso se detiene y la temperatura alcanza un máximo de aproximadamente 400 °C (752 °F) . Sin embargo, este carbón vegetal aún contendrá cantidades apreciables de residuos de alquitrán , junto con la ceniza de la madera original. [ 4 ]
Seguridad industrial en la carbonización
La carbonización produce sustancias que pueden resultar dañinas, por lo que deben tomarse precauciones sencillas para reducir los riesgos.
El gas producido por la carbonización tiene un alto contenido de monóxido de carbono, que es tóxico al inhalarlo. Por lo tanto, al trabajar cerca del horno o foso durante su funcionamiento y al abrirlo para la descarga, se debe asegurar una ventilación adecuada que permita la dispersión del monóxido de carbono, que también se produce durante la descarga por la ignición espontánea del combustible caliente.
Los alquitranes y el humo producidos durante la carbonización, si bien no son directamente venenosos, pueden tener efectos nocivos a largo plazo en el sistema respiratorio. Siempre que sea posible, las zonas residenciales deben ubicarse de manera que los vientos predominantes alejen el humo de las fábricas de carbón vegetal, y las baterías de hornos no deben ubicarse cerca de las viviendas.
Los alquitranes de madera y el ácido piroleñoso pueden irritar la piel, por lo que se debe tener cuidado para evitar el contacto prolongado con la piel, proporcionando ropa protectora y adoptando procedimientos de trabajo que minimicen la exposición.
Los alquitranes y licores piroleñosos también pueden contaminar gravemente los arroyos y afectar el suministro de agua potable para humanos y animales. Los peces también pueden verse afectados negativamente. Los efluentes líquidos y las aguas residuales de las operaciones de carbón vegetal de mediana y gran escala deben ser retenidos en grandes estanques de sedimentación y dejados evaporar para que esta agua no pase al sistema de drenaje local y contamine los arroyos. Los hornos y fosas, a diferencia de las retortas y otros sistemas sofisticados, normalmente no producen efluentes líquidos; los subproductos se dispersan principalmente en el aire en forma de vapores. Las precauciones contra la contaminación ambiental por vía aérea son de mayor importancia en este caso. [ 5 ]
Carbonización y biocombustibles
En un estudio, [ 6 ] se utilizó la carbonización para crear un nuevo catalizador para la generación de biodiesel a partir de etanol y ácidos grasos . El catalizador se creó mediante la carbonización de azúcares simples como la glucosa y la sacarosa . Los azúcares se procesaron durante 15 horas a 400 °C bajo un flujo de nitrógeno para obtener un residuo de carbono negro que consistía en una mezcla compleja de láminas de carbono aromático policíclico . Este material se trató posteriormente con ácido sulfúrico , que funcionalizó las láminas con sitios catalíticos de sulfonito , carboxilo e hidroxilo .
Véase también
Referencias
- ↑ Anderson, LA (2023). "Un marco químico para la preservación de células y tejidos blandos de vertebrados fósiles" . Earth-Science Reviews . 240 104367. Bibcode : 2023ESRv..24004367A . doi : 10.1016/j.earscirev.2023.104367 .
- 1 2 Nic, M. (2014). "Carbonización" . El Compendio de Terminología Química de la IUPAC . Libro de Oro de la IUPAC. doi : 10.1351/goldbook.C00840 .
- ↑ " Enterrar biomasa para combatir el cambio climático " por Richard Lovett , New Scientist , 3 de mayo de 2008, págs. 32-5.
- ↑ Emrich, Walter. "Transformación de la madera en carbón vegetal" .
- ↑ "Tecnologías sencillas para la producción de carbón vegetal" . Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura.
- ^ Química verde: biodiesel elaborado con catalizador de azúcar Masakazu Toda, Atsushi Takagaki, Mai Okamura, Junko N. Kondo, Shigenobu Hayashi, Kazunari Domen y Michikazu Hara Nature 438, 178 (10 de noviembre de 2005 ) doi : 10.1038/438178a Resumen
Enlaces externos
- Procesos de carbonización en el yacimiento de Herculano
- procesos químicos