Carbón vegetal para niños
El carbón vegetal es un material negro y ligero que se obtiene al calentar madera u otras plantas a temperaturas muy altas (entre 400 y 700 °C) sin apenas aire. Es como un residuo de carbono que queda después de este proceso. Es un combustible sólido, frágil y poroso, con mucho carbono (casi el 98%).
En el método tradicional, llamado carbonización, el calor se consigue quemando una parte de la misma madera con poco oxígeno. Esto se hace a menudo en un tipo de horno especial para carbón vegetal. También se puede calentar el material en un recipiente cerrado. Las briquetas de carbón que usamos hoy para cocinar al aire libre pueden tener otros ingredientes, como carbón mineral.
Este proceso ocurre de forma natural cuando la madera no se quema por completo. A veces se usa para saber la edad de cosas antiguas (datación por radiocarbono). También pasa sin querer cuando quemamos madera en una chimenea o estufa de leña. La llama que vemos en estos fuegos es por los gases que salen de la madera al convertirse en carbón. El hollín y el humo que a veces vemos son el resultado de que esos gases no se queman del todo. El carbón vegetal arde a una temperatura más alta que la madera, casi sin llama, y libera principalmente calor y dióxido de carbono. Un kilogramo de carbón vegetal produce entre 2.5 y 3 kg de dióxido de carbono.
El carbón vegetal produce mucho más calor que la madera. Su poder calorífico está entre 29,000 y 35,000 kJ/kg, mientras que el de la madera es de 12,000 a 21,000 kJ/kg.
Contenido
Historia del Carbón Vegetal
La fabricación de carbón vegetal es muy antigua, especialmente en lugares con mucha madera. Antes, se apilaban troncos de madera en forma de cono. Se dejaban huecos abajo para que entrara aire y un agujero central como chimenea. Toda la pila se cubría con césped o arcilla húmeda. El fuego se encendía por abajo y se extendía poco a poco.
El éxito dependía de controlar bien el fuego. En promedio, la madera producía un 60% de carbón vegetal en volumen. Los métodos más grandes del siglo XVII podían lograr hasta un 90%. Este trabajo era tan delicado que lo hacían carboneros profesionales. A menudo vivían solos en pequeñas cabañas cerca de sus pilas de leña. Por ejemplo, en las Montañas del Harz en Alemania, los carboneros vivían en cabañas cónicas llamadas Köten.
La producción masiva de carbón vegetal causó mucha deforestación, sobre todo en Europa Central. En Inglaterra, muchos bosques se manejaban de forma que se cortaban y volvían a crecer para tener siempre carbón. La escasez de madera llevó a usar otros combustibles como el carbón mineral para la industria.
El proceso moderno de hacer carbón, ya sea con trozos pequeños de madera o serrín, se usa mucho donde la madera es escasa. También sirve para recuperar productos valiosos como metanol y alquitrán de madera. La temperatura es importante: el carbón hecho a 300 °C es blando y se enciende fácil a 380 °C. El hecho a temperaturas más altas es duro y quebradizo, y no se enciende hasta los 700 °C.
En Finlandia y Escandinavia, el carbón vegetal era un subproducto de la fabricación de alquitrán de madera. El mejor alquitrán venía del pino. El carbón que quedaba se usaba en los altos hornos para fundir metales. Esta producción de alquitrán causó mucha deforestación local. Cuando dejó de producirse alquitrán a finales del siglo XIX, los bosques se recuperaron rápidamente.
La briqueta de carbón vegetal que conocemos hoy fue inventada y patentada por Ellsworth B. A. Zwoyer en 1897. Henry Ford la hizo popular usando los restos de madera de sus fábricas de coches. Así nació la Kingsford Company.
Las Carboneras Tradicionales
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Hace un siglo, era común ver a los carboneros en las zonas rurales. Su trabajo era cubrir grandes pilas de leña con musgo y ramas tiernas, formando una carbonera. Luego encendían la leña por abajo y la dejaban quemar durante días. Después, subían a la pila y la pisaban.
Cuando la pila estaba firme, abrían la cubierta y sacaban el carbón. Era un trabajo peligroso, ya que muchos morían si la pila se hundía antes de endurecerse.
El trabajo del carbonero tenía dos partes: cortar y transportar la madera, y luego montar las pilas y controlar la carbonización. El sueldo se dividía entre estas dos tareas. El carbón tenía diferentes nombres según la madera de la que venía, como carbón de encina o cisco de roble, y cada uno tenía un uso específico.
El Carbón Vegetal en la Actualidad
Hoy en día, se sigue usando el método de las pilas de leña, pero también se produce carbón en hornos hechos en el suelo. Estos son hoyos que se cubren con láminas de hierro para que no entre aire y la temperatura sea muy alta. Las altas temperaturas secan la madera y así se produce el carbón.
Usos del Carbón Vegetal
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El carbón vegetal fue el primer material de carbono usado por los humanos. Probablemente se empezó a usar desde que se descubrió el fuego, ya que los trozos de madera quemada en las hogueras eran un tipo de carbón. Hay pruebas de que hace más de 15,000 años, en muchas pinturas rupestres, el carbón vegetal se usaba para dibujar los contornos de las figuras. También se mezclaba con grasa, sangre o cola de pescado para hacer pigmento negro.
El carbón vegetal se usa principalmente como combustible, tanto en casas como en la industria, sobre todo en los países en desarrollo. La producción de carbón vegetal tiene un impacto en el medio ambiente que es importante reducir.
El Carbón en la Fabricación de Metales
Otro uso muy importante del carbón vegetal en la historia fue en la metalurgia, es decir, en la fabricación de metales. La metalurgia del hierro, que empezó hace unos 1200 años a.C. y se desarrolló en Europa durante la Edad del Hierro, no habría sido posible sin el carbón vegetal. Esto se debe a que las altas temperaturas necesarias para fundir los minerales no se podían alcanzar solo con madera. Además, el carbono del carbón vegetal ayuda a separar el metal de los minerales. Con la técnica adecuada, parte de este carbono se podía mezclar con el hierro para crear acero, que es mucho más duro que el hierro. Esto fue clave para hacer armas y herramientas más resistentes. Era el combustible usado en la forja catalana para producir acero.
El carbón vegetal se sigue usando en metalurgia, aunque otros combustibles como el coque lo han reemplazado casi por completo. Sin embargo, en países con muchos bosques y economías en desarrollo, el uso del carbón vegetal en metalurgia está volviendo, ya que puede tener un menor impacto ambiental que el coque. El carbono se encuentra en las aleaciones de hierro-carbono. Si una aleación de hierro tiene menos del 2% de carbono, se llama acero; si tiene más, se llama fundición.
Otros Usos Interesantes del Carbón
El carbón vegetal también se usa para fabricar pólvora. La pólvora negra está hecha de 75% de salitre (nitrato de potasio), 12% de azufre y 13% de carbón vegetal. Cuando estos ingredientes se queman, producen un gas que se expande mucho, creando una fuerte presión.
Como el carbón vegetal es poroso, se usa como absorbente, es decir, tiene la capacidad de atrapar moléculas o iones. Se sabe que la madera carbonizada se usaba como absorbente médico en el antiguo Egipto. En el año 400 a.C., Hipócrates recomendaba filtrar el agua con carbón para beber. Aunque el carbón vegetal no es tan poroso como el carbón activado, es más fácil y barato de producir. Por eso se usa en aplicaciones que no necesitan una gran capacidad de absorción, como para aclarar bebidas como el vino, la cerveza o el whisky.
En Chile, se le llama "carbón de madera" y se hace de leña de espino, pino radiata, eucalipto y otros árboles. Se usa mucho para asados y parrillas. Su producción y venta son muy activas en la zona central del país. Para hacerlo, se usa el método tradicional de "hornilla", que es un hoyo en la ladera de un cerro. Se llena de madera, se enciende y se tapa por completo con ramas verdes, ladrillos y barro. Se deja arder varios días hasta que deja de salir humo.
La fabricación del carbón vegetal se puede hacer de varias maneras:
- Fabricación en hornillas: Son hoyos en el suelo o cuevas pequeñas con aberturas para el humo y una entrada para la madera. Se usa en zonas montañosas con suelos arcillosos.
- En hornos construidos: Son hornos de barro, ladrillos o metal, con una puerta lateral para meter la leña.
- "Castillos" o "monos": Son construcciones en forma de cono de unos 2 metros de diámetro y 2 metros de alto.
* Primero se cortan los árboles, se secan y se trocean. * Se llevan a la carbonera, una superficie redonda de unos 4 metros de diámetro. * El "castillo" se construye poniendo un poste central y luego los demás trozos de madera alrededor, formando un cono. Los trozos más gruesos van al centro. * En la base del cono se hace un "collarín" con ramas para que no se caiga la paja o tierra. Luego se añade una capa de hojas o paja de trigo de 20 cm, y encima una capa de tierra de unos 20 cm. * En la parte de arriba del "castillo" se abre un agujero para encender el fuego, que se tapa cuando ya hay brasas. * En la parte de abajo se tapan los huecos, dejando solo pequeños orificios llamados "vagos" o troneras por donde sale el vapor de agua y el humo. * El proceso de cocción dura entre 10 y 15 días, dependiendo del tamaño del castillo. Hay que cuidarlo día y noche para que no se rompa. Los primeros días se abre arriba para añadir más astillas y evitar que el fuego se apague. Se añade tierra y se aprieta. * Cuando el fuego llega al suelo del cono y deja de salir humo, se tapa por completo. Después de dos días (cuando se ha enfriado), se saca el carbón.
Un "castillo" puede producir entre 80 y 150 sacos de 30 kg de carbón. La calidad del carbón depende del proceso y del tipo de madera. Los mejores carbones vienen de maderas densas como el roble o el espino.
Usos Domésticos
En México, Uruguay, Perú, España, Argentina, Paraguay y otros países, el carbón vegetal se ha usado por siglos como combustible en braseros o pequeños hornillos. Una de las consecuencias de su fabricación es la deforestación. La producción y quema de carbón vegetal también pueden causar problemas ambientales y de salud. El monóxido de carbono (CO), que se produce cuando el carbón no se quema por completo, es un gas muy peligroso si se acumula en lugares cerrados. Por eso es muy importante ventilar las casas y quitar los braseros al dormir para evitar la intoxicación por monóxido de carbono.
También es muy común usarlo para asar carnes a la parrilla.
Véase también
En inglés: Charcoal Facts for Kids
- Carboncillo (dibujo)
- Carbonización
- Carbón activado
