Carbón
La versión actual de la página aún no ha sido revisada por colaboradores experimentados y puede diferir significativamente de la versión revisada el 26 de junio de 2022; la verificación requiere 1 edición .El carbón vegetal es un producto microporoso con alto contenido de carbono que se forma durante la pirólisis de la madera sin acceso al aire . El carbón arde a temperaturas superiores a 1100 °C [1] . El carbón vegetal acabado está compuesto principalmente de carbono . La ventaja de usar carbón vegetal en lugar de la quema de leña convencional es la ausencia de agua y otros componentes. Esto permite que el carbón se queme a temperaturas más altas y emita muy poco humo (la madera normal emite grandes cantidades de vapor, volátiles orgánicos y partículas de carbón sin quemar).
Pirólisis de la madera
La pirólisis , o destilación seca, es la descomposición de sustancias orgánicas mediante calentamiento sin (o con limitación) acceso de aire para evitar la combustión [2] . La pirólisis es también el primer proceso que ocurre cuando se quema la madera. Las llamas se forman debido a la combustión no de la madera en sí, sino de los gases, productos volátiles de la pirólisis. Durante la pirólisis de la madera (450-500 °C), se forman una serie de sustancias: carbón vegetal, metanol , ácido acético , acetona , resinas y otras.
Este proceso se utiliza en calderas de pirólisis . El proceso de gasificación de la madera (pirólisis) ocurre en la cámara superior de la caldera (espacio de carga) bajo la influencia del calor y con acceso de aire limitado. El gas de madera resultante fluye a través de la capa de calor, llega a la boquilla y allí se mezcla con el aire secundario.
Propiedades
Durante la pirólisis de la madera se conserva la estructura de sus tejidos conductores , por lo que en el carbón vegetal resultante existe una gran cantidad de capilares y poros con una gran superficie total, lo que contribuye a su alta capacidad de adsorción. A temperatura normal, el carbón vegetal puede adsorber diversas sustancias de sus soluciones , así como diversos gases , incluidos los inertes . Además, cuanto más fácilmente se licua el gas, mejor es absorbido por el carbón. Cuando se calienta, el carbón que adsorbe las sustancias las libera, adquiriendo nuevamente la capacidad de adsorber. Para aumentar la capacidad de adsorción del carbón, se activa mediante calentamiento sin acceso de aire [3] .
La capacidad de absorber gases con el carbón fue descrita casi simultáneamente en los años 80 del siglo XVIII por el químico sueco Carl Wilhelm Scheele y el científico italiano Felice Fontana . En Rusia, en 1785, el académico Toviy Egorovich Lovitz descubrió y estudió en detalle el fenómeno de la adsorción del carbón en un medio líquido, proponiendo su uso para la purificación de sustancias orgánicas. [cuatro]
Tipos
- El carbón vegetal convencional está hecho de turba, carbón, madera, cáscaras de coco o aceite.
- El carbón de azúcar se obtiene por carbonización del azúcar y es particularmente puro. Se purifica hirviéndolo con ácidos para eliminar los minerales y luego se quema durante mucho tiempo en una corriente de cloro para eliminar los últimos restos de hidrógeno [5] .
- El carbón activado es similar al carbón normal, pero está hecho específicamente para uso médico. Para producir carbón activado, los fabricantes calientan el carbón normal en presencia de un gas que hace que el carbón forme muchos espacios internos o "poros". Estos poros ayudan a las trampas de carbón activado.
- El carbón vegetal en trozos es un carbón tradicional hecho directamente de maderas duras. Por lo general, produce mucha menos ceniza que las briquetas.
- El carbón japonés tenía ácido pirrolínico, que se eliminó durante la producción de carbón; por lo tanto, cuando se quema, casi no produce olor ni humo.
- Las almohadas en forma de briquetas se fabrican prensando carbón vegetal, generalmente hecho de aserrín y otros desechos de madera, con un aglutinante (generalmente almidón ) y otros aditivos. Las briquetas también pueden incluir lignito (fuente de calor), carbón mineral (fuente de calor), tetraborato de sodio, nitrato de sodio (agente de ignición), piedra caliza (agente blanqueador de cenizas), aserrín crudo (agente de ignición) y otros aditivos.
- El carbón de aserrín se fabrica prensando aserrín sin aglutinantes ni aditivos. Se prefiere su uso en Oriente Medio, Taiwán, Corea, Grecia, etc. Se utiliza principalmente para barbacoa, ya que no desprende olor ni humo, una pequeña cantidad de ceniza; tiene una alta temperatura de combustión y un tiempo de combustión de más de 4 horas.
- El carbón extruido se fabrica prensando madera cruda triturada o madera carbonizada en troncos sin el uso de un aglutinante. El calor y la presión del proceso de extrusión mantienen unida la masa de carbón. Si la extrusión está hecha de material de madera en bruto, los troncos extruidos se carbonizan posteriormente.
Aplicación
El carbón vegetal se clasifica en el sistema de estándares - GOST 7657-84 "Carbón vegetal".
Se utiliza para la purificación, separación, extracción de diversas sustancias, como antiséptico , purificador, absorbente de agua . Por ejemplo, en la producción de silicio cristalino , disulfuro de carbono , metales ferrosos y no ferrosos , carbón activado como combustible doméstico, en horticultura , floricultura de interior y para la producción de fertilizante orgánico terra preta .
Registrado como colorante alimentario bajo el código E153 .
El carbón vegetal también se incluye en varios productos de belleza [6] .
El uso médico del carbón activado se encuentra principalmente en la absorción de venenos y toxinas [7] . El carbón activado está disponible sin receta, por lo que se usa para una variedad de tratamientos relacionados con la salud. Por ejemplo, a menudo se usa para reducir la incomodidad y la vergüenza debido a la producción excesiva de gases (flatulencia) en el tracto digestivo [8] .
Historia
En Rusia, el carbón vegetal se produce desde la antigüedad. Fraguas de herrería trabajadas al carbón. Los métodos más comunes de obtención fueron el carbón vegetal en pilas y pozos. Las opciones de montón eran "pila" y "jabalí". Estas tecnologías eran primitivas, el proceso duraba hasta un mes y requería monitoreo y mantenimiento periódicos. Todos los productos de descomposición gaseosos y líquidos (en vapores) (y esto es aproximadamente dos tercios de la masa inicial de madera absolutamente seca) se liberaron a la atmósfera. La producción masiva de carbón utilizando tales tecnologías solo fue posible en los siglos XVII y XVIII, cuando la densidad de población era baja y muchos territorios no estaban desarrollados. Desde el siglo XIX, en Rusia se han preferido los hornos de ladrillos simples para la producción de carbón.
El lugar de nacimiento de la producción industrial de carbón vegetal debe considerarse los Urales . La fundición de hierro de Demidov se elevó precisamente sobre carbón vegetal. Grum-Grzhimailo, Vladimir Efimovich prefería el carbón vegetal para uso en metalurgia.
El regreso a la quema de carbón en pilas tuvo lugar en los primeros años del poder soviético en el contexto del colapso de la industria. Luego se construyeron grandes plantas de quema de carbón ( Asha , Syava, Amzya , Moloma , Verkhnyaya Sinyachikha ), lo que aseguró una producción de carbón relativamente respetuosa con el medio ambiente. Al mismo tiempo, especialmente en los Urales del Norte , continuaron funcionando varias modificaciones de los hornos de ladrillos más simples.
La briqueta de carbón vegetal fue inventada y patentada por primera vez en 1897 [9] y fabricada por Zwoyer Fuel Company. El proceso fue popularizado por Henry Ford , quien utilizó madera y aserrín como materias primas para fabricar automóviles.
En el siglo XXI, ha habido un retorno a esta tecnología antigua y dañina. La tala depredadora de la taiga por parte de los chinos va acompañada de la transformación de la madera en carbón vegetal, a veces de forma ilegal. En el distrito de Uyarsky (Territorio de Krasnoyarsk), se reveló la construcción de hornos para la producción de carbón utilizando una tecnología prohibida en la República Popular China (Ecológicamente muy peligroso, el trabajo se lleva a cabo ilegalmente en la Federación Rusa, los árboles se secan cerca de dicha producción y la gente enfermarse por la contaminación del aire con fenoles , etc. [10] ); las protestas de los vecinos obligaron a suspender las obras [11] . El desarrollo de dicha producción también está planificado en el distrito de Taishet (región de Irkutsk) [12] .
Véase también
Notas
- ↑ ciencia.com . Consultado el 10 de junio de 2019. Archivado desde el original el 18 de noviembre de 2018.
- ↑ Khodakov Yu. V., Epshtein D. A., Gloriozov P. A. § 42. Modificaciones alotrópicas del carbono // Química inorgánica. Libro de texto para el grado 9. - 7ª ed. - M .: Educación , 1976. - S. 82-83. — 2.350.000 ejemplares.
- ↑ Khodakov Yu. V., Epshtein D. A., Gloriozov P. A. § 43. Adsorción // Química inorgánica. Libro de texto para el grado 9. - 7ª ed. - M .: Educación , 1976. - S. 84-85. — 2.350.000 ejemplares.
- ↑ Karapetyants M.Kh., Drakin S.I. Química general e inorgánica. - Moscú: Química, 1981. - 632 p.
- ↑ Chisholm, Hugh, ed. (1911), Carbón , Encyclopædia Britannica , vol. 5 (11ª ed.), Cambridge University Press , págs. 305–307
- ↑ Ahmed, N; Isa, SSM; Ramli, MM; Hambali, NAMA; Kasjoo, SR; Isa, MM; Ni, NIM; Khalid, N. Propiedades de adsorción y aplicaciones potenciales del carbón de bambú: una revisión. (inglés) // MATEC Web de Congresos : revista. - 2016. - Vol. 78 . - P. 1-7 . Archivado desde el original el 24 de julio de 2018.
- ↑ Dawson, Andrew. Carbón activado: una cucharada de azúcar (neopr.) // Australian Prescriber. - 1997. - T. 20 . - S. 14-16 . -doi : 10.18773 / austprescr.1997.008 .
- ↑ Tratamiento de la flatulencia . NHS . NHS Reino Unido. Fecha de acceso: 27 de mayo de 2012. Archivado desde el original el 4 de junio de 2012.
- ↑ Barbacoa - Historia de la Barbacoa . Inventors.about.com (15 de junio de 2010). Recuperado: 28 de diciembre de 2011.
- ↑ Yury Yudkévich. Producción de carbón . Bioenergética . Diario "LesPromInform" No. 3 (69) (2010) . Consultado el 8 de mayo de 2019. Archivado desde el original el 14 de septiembre de 2018.
- ↑ Víktor Resheten. Hornos en los campos (Violación de normas y reglas) // Protección y seguridad laboral en la construcción. - Moscú: Editorial "Panorama", 2016. - Noviembre ( No. 11 ). - S. 46-47 . — ISSN 2074-8795 .
- ↑ La producción de carbón vegetal para China se lanzará en la región de Taishet . Noticias _ www.noticias.ru _ Región de Irkutsk: Agencia de información "Siberian News" (16 de marzo de 2018) . Consultado el 8 de mayo de 2019. Archivado desde el original el 8 de mayo de 2019.
Literatura
- Charcoal // Diccionario enciclopédico de Brockhaus y Efron : en 86 volúmenes (82 volúmenes y 4 adicionales). - San Petersburgo. , 1890-1907.
- Kozlov VN, Nimvitsky AA Tecnología de procesamiento pirogenético de la madera. - M.-L.: Goslesbumizdat, 1954.
- Carbón. - Industria de la madera. — M.: 1979.
- Koryakin V. I. Descomposición térmica de la madera. - Goslesbumizdat, - M .: 1962.
- Yudkevich Yu. D., Vasiliev S. N., Yagodin V. I. Obtención de productos químicos a partir de desechos de madera - ed. LTA, S.-Pb., 2002.
- Yuryev Yu. L. Carbón vegetal. Directorio. - Ekaterimburgo: Sócrates, 2007. - 184 p. — ISBN 978-5-88664-298-8 .
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