ceniza de madera

^{Emil Wolff, [ 1 ]} entre otros, ha llevado a cabo un conjunto exhaustivo de análisis de la composición de cenizas de madera de muchas especies de árboles. Varios factores tienen un impacto importante en la composición: ^{[ 2 ]}

1. Ceniza fina: Algunos estudios incluyen los sólidos que escapan por la chimenea durante la combustión, mientras que otros no.
2. Temperatura de combustión. ^{[ 3 ]} El rendimiento del contenido de ceniza disminuye con el aumento de la temperatura de combustión, lo que produce dos efectos directos: ^{[ 2 ]}
   • Disociación: La conversión de carbonatos, sulfuros, etc., en óxidos no produce carbono, azufre, carbonatos ni sulfuros. Algunos óxidos metálicos (por ejemplo, el óxido mercúrico ) incluso se disocian a su estado elemental o se vaporizan completamente a temperaturas de combustión de leña ( 600 °C (1112 °F) ).  
   • Volatilización: En estudios en los que no se mide la ceniza liberada, algunos productos de combustión pueden no estar presentes en absoluto. El arsénico, por ejemplo, no es volátil, pero el trióxido de arsénico sí lo es (punto de ebullición: 465 °C (869 °F) ).  
3. Proceso experimental: Si las cenizas se exponen al ambiente entre la combustión y el análisis, los óxidos pueden reconvertirse en carbonatos al reaccionar con el dióxido de carbono del aire. Mientras tanto, las sustancias higroscópicas pueden absorber la humedad atmosférica.
4. El tipo, la edad y el entorno de crecimiento de la madera afectan la composición de la misma (por ejemplo, madera dura y madera blanda ) y, por lo tanto, la ceniza. Las maderas duras suelen producir más ceniza que las maderas blandas ^{[ 2 ]} , y la corteza y las hojas producen más que las partes internas del tronco. ^{[ 2 ]}

La combustión de la madera produce, en promedio, entre un 6 y un 10 % de cenizas. [ ^{2 ] Para} ciertas maderas, se produce una ceniza residual de entre el 0,43 y el 1,82 % de la masa original de la madera quemada (considerando la base seca , es decir, que se elimina _el H₂O ) si se piroliza hasta que desaparecen todos los volátiles y se quema a 350 °C (662 °F) durante 8 horas. ^{[ a ]} ​​Asimismo, las condiciones de combustión afectan la composición y la cantidad de la ceniza residual; por lo tanto, una temperatura más alta reducirá el rendimiento de ceniza. ^{[ 4 ]}  

Por lo general, la ceniza de madera contiene los siguientes elementos principales: ^{[ 2 ] [ 5 ]}

• Carbono (C) — 5–30%.
• Calcio (Ca) — 7–33%
• Potasio (K) — 3–10%
• Magnesio (Mg) — 1–2%
• Manganeso (Mn) — 0,3–1,3%
• Fósforo (P) — 0,3–1,4%
• Sodio (Na) — 0,2–0,5%.

Al quemarse la madera, se producen diferentes compuestos según la temperatura. Algunos estudios citan el carbonato de calcio ( CaCO₃ ) como el componente principal, mientras que otros no encuentran carbonato alguno, sino _óxido de calcio ₍ CaO ) . Este último se produce a temperaturas más altas (véase 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 madera), pero se desplaza 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 ₍ CaCO₃ ₎ como componente principal, representando el 25 % _[ ^{7 ] o} incluso el 45 % del peso total de la ceniza. ^{[ 8 ]} A 600 °C (1112 ° F ) se identificaron CaCO₃ y _{K₂CO₃ en un caso.} ^{[ b ]} Menos del 10 % es potasa y menos del 1 % es fosfato . ^{[ 7 ]}  

Hay 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 la temperatura. ^{[ 3 ]} El estudio ha encontrado que a temperaturas elevadas, el potasio (K), el azufre (S), el boro (B), el sodio (Na) y el cobre (Cu) disminuyeron, mientras que el magnesio (Mg), el fósforo (P), el manganeso (Mn), el aluminio (Al), el hierro (Fe) y el silicio (Si) no cambiaron en relación con el calcio (Ca). Sin embargo, todos estos oligoelementos están presentes en forma de óxidos a temperaturas de combustión más altas. ^{[ 3 ]} Algunos elementos en la ceniza de madera (todas las fracciones dadas en masa de elementos por masa de ceniza) incluyen: ^{[ 2 ] : 304}

• Fe 1,6-55 ‰ 
• Si 6-170  ‰
• Al 1,2-45  ‰
• Mn 1-20  ‰
• Como 0,6-50 ppm 
• Cd 0,18-60 ppm 
• Pb 2-500 ppm 
• Cr 12-280 ppm 
• Ni 10-140 ppm 
• V 1,8-120 ppm 

Un estudio ha determinado que las emisiones de la madera de combustión lenta ( 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 C ₃ -C ₇ era mayor para la combustión lenta. ^{[ 9 ]} El benceno y el 1,3-butadieno constituyeron ~10–20% y ~1–2% en masa del total de hidrocarburos no metánicos. ^{[ 9 ]}  

La ceniza de madera puede utilizarse como fertilizante para enriquecer la nutrición del suelo agrícola . En este sentido, la ceniza de madera sirve como fuente de potasio y carbonato de calcio , este último actuando como agente encalante para neutralizar suelos ácidos . ^{[ 7 ]}

La ceniza de madera también puede utilizarse como enmienda para soluciones hidropónicas orgánicas , generalmente reemplazando compuestos inorgánicos que contienen calcio, potasio, magnesio y fósforo. ^{[ 10 ]}

La ceniza de madera se suele desechar en vertederos , pero con el aumento de los costos de eliminación, las alternativas ecológicas, como su uso como compost para aplicaciones agrícolas y forestales , se están volviendo más populares. ^{[ 11 ]} Debido a su alto contenido de carbón , la ceniza de madera puede utilizarse como agente de control de olores, especialmente en procesos de compostaje. ^{[ 12 ]}

La ceniza de madera tiene una larga historia de uso en esmaltes cerámicos , particularmente 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, la ceniza de plantas o madera se lixiviaba 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, como se hacía en la antigua Sumeria , Europa y Egipto . ^{[ 14 ]} Sin embargo, solo ciertos tipos de plantas podían producir un jabón que realmente hiciera espuma. ^{[ 15 ]} Más tarde, los fabricantes de jabón europeos medievales trataban 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 ceniza cruda de madera o plantas. ^{[ 17 ]} Este fue un descubrimiento revolucionario que facilitó la industria moderna de fabricación de jabón. ^{[ 18 ]}

Los hongos ectomicorrícicos 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 , donde ciertos tipos de maíz (típicamente maíz o sorgo ) ^{[ 20 ] [ 21 ]} se remojan y se cocinan en una solución alcalina para mejorar su contenido nutricional y disminuir el riesgo de micotoxinas . Históricamente, la solución alcalina se ha elaborado 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 diversas tribus indígenas de Norteamérica. En el este de Norteamérica, el maíz nixtamalizado se consumía tradicionalmente en gachas y guisos, un plato que los europeos llamarían hominy . ^{[ 22 ]} La ceniza de madera también se utiliza como conservante para algunos tipos de queso, como el Morbier y el Humboldt Fog. ^{[ 23 ] [ 24 ]}

Los sumerios ya horneaban pan fermentado en el año 6000 a. C. colocando la masa sobre piedras calientes y cubriéndola con ceniza caliente. Los minerales de la ceniza de madera podrían haber complementado el contenido nutricional de la masa durante el horneado. ^{[ 25 ]} En la actualidad, la cantidad de ceniza de madera en la harina de pan , medida con el alveógrafo Chopin , ^{[ 26 ]} está estrictamente regulada por Francia . ^{[ 27 ]}