La sustancia se considera un fertilizante milagroso. Pero ahora los investigadores están descubriendo el biocarbón como material de construcción que aísla las casas. Ha comenzado la búsqueda de materiales de partida adecuados.
El biocarbón se puede fabricar, por ejemplo, a partir de residuos de madera, como en este sistema de la central eléctrica de leña Bioenergie Frauenfeld.
“Terra preta” es el nombre de la fértil tierra negra, sin la cual ningún grano crecería en los áridos suelos de la cuenca del Amazonas. Lo especial del sustrato: restos de plantas carbonizadas. Liberan nutrientes y absorben contaminantes como una esponja. Debido a su reputación como mejorador del suelo, el biocarbón se ha vuelto cada vez más popular en este país.
Sin embargo, los suelos suizos, que según el Observatorio Nacional de Suelos ya se encuentran entre los más fértiles del mundo, no necesariamente se beneficiarían de esto. Porque el biocarbón sólo mejora determinados tipos de suelo.
Por ejemplo, el sustrato aumenta el valor del pH del suelo y libera nutrientes para las plantas como fósforo y potasio. Esto beneficia especialmente a los suelos ácidos y pobres en nutrientes, como los de la cuenca del Amazonas. El biocarbón también es útil en campos arenosos y secos porque almacena agua, que libera lentamente hacia las plantas. Pero en Suiza esto no es necesario. Muchos suelos ya contienen minerales arcillosos, que también almacenan nutrientes y agua.
El biocarbón se transforma en paneles aislantes
Investigadores suizos han descubierto el biocarbón como material de construcción. En Empa, un equipo de investigación dirigido por el físico Jannis Wernery está trabajando en un método para utilizar biocarbón para aislar casas. Para producir paneles aislantes, Wernery produce en el laboratorio pequeñas muestras de biocarbón a partir de residuos vegetales mediante tratamiento térmico y exclusión del aire. Luego, el investigador prueba su conductividad térmica. Un estudio chino sirvió de inspiración para esto. Sus autores carbonizaron pan y observaron que los trozos de carbón resultantes apenas dejaban pasar el calor.
El gran poder aislante se debe a la estructura esponjosa del biocarbón. Está atravesado por tubos microscópicamente finos. El aire atrapado conduce mal el calor y, por tanto, es adecuado como material aislante.
En lo que respecta al riesgo de incendio, el biocarbón debe tratarse de forma similar a otros materiales aislantes de origen vegetal, afirma Wernery. Aún es necesario investigar las propiedades exactas. En determinadas circunstancias, se añadirá un retardante de fuego a los materiales aislantes con la adición de biocarbón.
Los poros del biocarbón le confieren su capacidad aislante.
Se están probando diferentes tipos de biomasa
El estudio Empa tiene como objetivo encontrar el mejor material de partida para el biocarbón. «Usar pan sería un gran desperdicio», afirma Wernery. “Por eso actualmente estamos probando diferentes tipos de biomasa, como la madera, para encontrar el material con mayor aislamiento”.
Además de elegir el material adecuado, el tratamiento térmico también influye. Durante la pirólisis, por ejemplo, la madera se calienta a una temperatura de entre 300 y 1000 grados centígrados en ausencia de aire. Debido a la falta de oxígeno, la madera no arde. En cambio, el calor descompone los compuestos orgánicos de la madera. Aunque se producen algunos gases de escape, el carbón almacenado permanece en el carbón resultante.
Debido a que el carbón vegetal es difícil de descomponer, a diferencia de la madera común, se considera un almacén de carbono duradero. Y dado que el carbono proviene originalmente del CO2 proviene del aire, se trata básicamente de añadir CO a la atmósfera2 ser eliminado, por lo que se trata del llamado CO2-Hundir.
Medio millón de toneladas de CO2 retirarse de la atmósfera
Durante la vida útil de un edificio, los paneles de carbono y aislantes quedarían atrapados entre las paredes de la casa. Wernery no va lo suficientemente lejos. Si se derriba una casa, las placas aislantes de biocarbón se deben extraer nuevamente, separarlas de los contaminantes y luego introducirlas en el suelo suizo, como en el caso de Terra Preta. Debido a que el biocarbón no se descompone en el suelo durante cientos de años a pesar del clima, puede producir buen CO2-Se puede crear un fregadero, dice Wernery. A diferencia de la lana mineral, se podrían liberar medio millón de toneladas de CO2 eliminados de la atmósfera por año.
Que el reciclaje en el suelo funcione realmente depende de si las placas aislantes se pueden limpiar de adhesivos y escombros durante su demolición y si el biocarbón contiene toxinas. Porque materias primas contaminadas como la madera barnizada o el estiércol de vaca contaminados con antibióticos podrían acabar en los hornos de pirólisis. Estos contaminantes todavía se encontrarían en el biocarbón después del tostado y contaminarían el suelo durante mucho tiempo. Sin embargo, el equipo de Empa sólo investigará en qué medida se pueden reciclar los paneles aislantes en una segunda fase.
Para Wernery, las dos propiedades más importantes de cualquier material aislante son inicialmente el foco de la investigación: ¿Qué tan bien puede el biocarbón aislar contra el calor y la humedad? Los investigadores coreanos ya lo han probado en un estudio. Para ello, produjeron biocarbón en el laboratorio a partir de cáscaras de arroz, cáscaras de coco y bambú. Formaron pequeñas tejas con polvo de carbón y arcilla, y luego probaron su conductividad térmica con un dispositivo de medición. Las baldosas con una adición de 10 por ciento de biocarbón de coco obtuvieron mejores resultados. Conducían dos tercios menos de calor que las tejas de arcilla pura.
El biocarbón debería utilizarse en la construcción de viviendas y, por tanto, el CO a largo plazo.2 retirar de la atmósfera.
Las almohadillas en forma de panal aíslan bien
La razón de esto se puede ver bajo el microscopio electrónico. El polvo de biocarbón de coco está impregnado de multitud de pequeños poros dispuestos como un panal. Los cojines de aire microscópicos cerrados son buenos aislantes e interrumpen la conducción del calor. El carbón de bambú tiene poros aún más grandes, pero las cámaras de aire están dispuestas de forma más irregular. Por tanto, este carbón tiene un rendimiento algo peor en términos de aislamiento térmico.
El estudio también muestra que todos los tipos de biocarbón absorben humedad. Por lo tanto, las baldosas del experimento dejan pasar hasta un 22 por ciento menos de humedad. En cambio, el polvo de carbón almacena la humedad y permite que se evapore lentamente nuevamente al medio ambiente. La absorbencia similar a una esponja se puede explicar por la gran superficie dentro del biocarbón, que es de hasta 300 metros cuadrados por gramo.
El principal punto de venta del biocarbón como material de construcción reside en el almacenamiento de carbono en los edificios. No siempre tiene que ser en forma de yeso o aislamiento. La empresa Logbau de Maienfeld ha comenzado recientemente a producir hormigón climático Klark, que durante su producción se enriquece con biocarbón. El hormigón retiene 200 kilogramos de CO por metro cúbico2. La mayor parte del biocarbón se mezcla en forma de polvo fino con cemento, arena, grava y agua. Desde el exterior, sólo unos pocos grandes trozos de carbón negro en las paredes indican biocarbón, que tiene un cierto valor visual.
El carbón utilizado proviene de residuos de madera, como copas de árboles, que no son utilizables para la industria del mueble. Una empresa asociada a Logbau tuesta la madera hasta convertirla en carbón vegetal a una temperatura de 250 grados centígrados y utiliza los gases de pirólisis resultantes para volver a encender el quemador. «Si sumas todos los pasos de nuestro proceso, nuestro hormigón es CO2-neutral», afirma Christian Wengi, director general de Logbau AG. Después de demoler una casa, la empresa desmenuza el hormigón de biocarbón y utiliza los gránulos como sustituto de la grava del hormigón fresco. Wengi no quiere revelar la receta exacta de su hormigón climatizado mientras aún no se haya registrado la patente.
Una adición de un 2 por ciento de biocarbón es ideal para aislar las paredes de hormigón del calor: así lo descubrieron en un estudio ingenieros químicos de Canadá. No debería ser mucho más que eso, porque el biocarbón reduce la capacidad de carga del hormigón.
El hormigón con biocarbón también absorbe el sonido.
El equipo de investigación canadiense también descubrió otra propiedad. El hormigón de biocarbón aísla del sonido, especialmente en el rango medio de audición. Dependiendo de la cantidad y el tipo de biocarbón utilizado, absorbe los sonidos hasta un 45 por ciento mejor que el hormigón normal.
Otros estudios han demostrado que el polvo de biocarbón puede reemplazar parte del cemento, que es un contaminante climático, y permitir que el hormigón se endurezca más rápidamente. Pero Wengi conscientemente todavía no anuncia estas propiedades. «Para ello, primero necesitaríamos estudios y pruebas que prueben el curado y el aislamiento acústico y térmico específicamente de nuestra mezcla de carbón y hormigón», afirma.
Hasta entonces, el biocarbón del hormigón climático de Wengi no sustituye al cemento, sino a rellenos como arena y grava. De todos modos, la idea circular es más importante para el clima, afirma. Porque gracias al reciclaje, el carbono almacenado en el hormigón de demolición se puede devolver a las casas nuevas de forma indefinida.