Efecto de la pirólisis y temperatura sobre propiedades químicas superficiales de biocarbones de palma, bambú y ciprés

Resumen

Introducción: el biocarbón es un material carbonoso obtenido por pirólisis de biomasa en condiciones limitadas de oxígeno, cuyo potencial para aplicaciones agrícolas y ambientales depende directamente de sus propiedades químicas y estructurales. La temperatura de pirólisis y el método de producción influyen en la proporción de grupos funcionales oxigenados, el grado de aromaticidad y el contenido mineral, modificando así su estabilidad y funcionalidad. Objetivo: determinar el efecto de las condiciones de pirólisis sobre las propiedades químicas superficiales de biocarbones derivados de pinzote de palma africana, madera de ciprés y bambú. Métodos: empleamos dos modalidades de producción: una en un horno de campo Kon-Tiki y otra bajo condiciones controladas de laboratorio a cuatro temperaturas: 400 grados Celsius, 500 grados Celsius, 600 grados Celsius y 700 grados Celsius. Caracterizamos los biocarbones mediante análisis proximal, determinación de pH y conductividad eléctrica, análisis elemental de carbono, hidrógeno, nitrógeno, azufre y oxígeno, medición del potencial zeta, titulación de Boehm y espectroscopía infrarroja, utilizando un carbón activado comercial como referencia. Resultados: el aumento de la temperatura redujo la materia volátil e incrementó el carbono fijo y las cenizas. El pH aumentó con la temperatura. El análisis elemental mostró un incremento de carbono hasta el 82% y una disminución de oxígeno e hidrógeno. Las proporciones atómicas entre hidrógeno y carbono orgánico y entre oxígeno y carbono orgánico disminuyeron progresivamente, indicando una alta estabilidad aromática. Se identificó el valor más elevado de nitrógeno en el pinzote de palma en comparación con el bambú y el ciprés, mientras que el azufre se mantuvo en niveles traza o indetectables. Los valores de potencial zeta se hicieron menos negativos con la temperatura debido a la desoxigenación superficial confirmada por espectroscopía infrarroja y titulación de Boehm. Frente al carbón activado, los biocarbones conservaron una mayor densidad de sitios activos. Conclusiones: los biocarbones de laboratorio presentaron propiedades más homogéneas y estabilidad estructural, mientras que los de campo mostraron mayor heterogeneidad química. Los criterios técnicos derivados de este estudio, como el gradiente de grupos funcionales, estabilidad aromática y carga superficial en función de la temperatura y la biomasa, constituyen una base para seleccionar el biocarbón más adecuado según el objetivo agronómico específico en condiciones tropicales.