el biocarbon
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Palabras clave: Biocarbón, Terra Preta, Pirolisis,
Humus
Keywords: Biochar, Terra Preta, Pyrolysis, Humus
Resumen
El biocarbón, es carbón vegetal producido por
combustión de materia orgánica en condiciones de
baja oxigenación, llamada pirolisis.
Estudios ha demostrado que la aplicación de
biocarbón a los suelos potencia la productividad de
los cultivos y mejora la calidad de las plantas, estos
efectos son atribuidos a los aumentos en la
capacidad de intercambio catiónico (CIC), el pH
deseado, la cantidad de materia orgánica, la
retención de nutrientes, disminución de la
lixiviación y el desarrollo y diversificación de las
comunidades microbianas del suelo.
El biocarbón mejorara la capacidad de
recuperación de la agricultura a los impactos del
cambio climático, reducir las emisiones de gases de
efecto invernadero y la producción de energía
sostenible.
Las propiedades del biocarbón fueron encontradas
por conquistadores en una zona en el amazonas
Brasilero cuando encontraron un suelo que
denominaron “Terra Preta” nombre dado por el
¹ Administrador de Empresas Agropecuarias. Agrónomo (Antioquia,
Colombia [email protected]
color oscuro de este. Esta tierra su característica
principal es de contener grandes cantidades de
carbono.
Abstract
Biochar is charcoal produced by combustion of
organic matter under low oxygen, called pyrolysis
Studies have shown that the application of
biochar soil boosts crop yields and improves quality
of plants, these effects are attributed to the increases
in cation exchange capacity (CEC), pH, organic
matter , nutrient retention, reduced leaching and the
development and diversification of soil microbial
communities.
The Biochar improve the resilience of agriculture
to the impacts of climate change, reducing
emissions of greenhouse gases and the production
of sustainable energy.
Biochar properties were found by conquerors in
an area in the Brazilian Amazon when they found a
floor called "Terra Preta" name given by the dark
color of this. This land its main characteristic is to
contain large amounts of carbon.
With this article we want to show the benefits of
using biochar in farming systems and the
importance of this in the future agriculture and the
advantages that our country has to adopt this
technique
Introducción
El Biocarbón
Facultad de Ciencias Agropecuarias, Asignatura Agronomía
Fredy Hernán Ayala Villa¹
2
El biocarbón, es carbón de origen vegetal
producido por combustión de materia orgánica en
condiciones de baja oxigenación, llamada pirólisis
(Sohi et al. 2009)
El Biocarbón es el producto rico en carbono que
se produce cuando la biomasa (tales como la
madera, el estiércol o los residuos de cultivos) se
calienta en un recipiente cerrado con poco o ningún
aire disponible (Lehmann et al. 2015)
Fig# 1 Horno tipo Iglu para realizar la pirolisis queda como
producto final el Biocarbon, Autor Fredy Ayala
El uso del biocarbón ha tomado importancia a
través de vestigios de la Amazonia, donde existe la
hipótesis de que sus habitantes adicionaban
biocarbón junto con otros residuos orgánicos y de
los hogares durante siglos lograron modificar el
horizonte superficial del suelo y convertirlo en un
suelo altamente productivo y fértil llamado “Terra
Preta” (Glaser, 2007)
La mayoría de las formas de agricultura tienden a
agotar el carbono del suelo mediante la reducción
de la cantidad de insumos orgánicos naturales,
hojas, frutos, así como de restos de madera, que se
encuentra en los ecosistemas nativos. Sin embargo,
la agricultura moderna, basada en insumos químicos
agota el carbono del suelo drásticamente. Los
fertilizantes nitrogenados en combinación con la
labranza aceleran la respiración microbiana,
quemando carbono en el suelo más rápido de lo que
se sustituye. Debido a la pérdida de los depósitos de
carbono orgánico, muchos suelos se han convertido
en sustratos, casi sin vida que debe ser alimentado
continuamente con agua de riego, nutrientes
minerales y plaguicidas para producir una cosecha.
El presente artículo presenta una revisión y análisis
sobre las bondades del uso del biocarbón en los
sistemas agrícolas y la importancia de éste en la
agricultura futura, así como las oportunidades que
tiene nuestro país al adoptar esta técnica
Aspectos generales sobre el biocarbón
El carbono se presenta en dos formas orgánico e
inorgánico en la forma orgánica se halla en forma
de humus o recalcitrante es duro no asimilable, la
otra forma es lábil o biodisponible (forma fácil de
asimilar por las plantas que se encuentra en forma
de aceites, azucares y alcoholes) y es fácil de ser
poblado por microorganismos. (Wilson, 2015)
El carbono inorgánico se compone de iones de
carbonato, que se encuentran típicamente en forma
de sales como el carbonato de calcio, dolomita y
minerales, sobre todo en forma de rocas y arena, en
esta forma no hay microorganismos, ahí suscita la
diferencia con el orgánico.
Desde los inicios de la agricultura hace más de
10.000 años, se estima que los suelos han perdido
entre el 55 (IPCC, 2014) y 320 millones de
toneladas de carbono (Ruddiman, 2003).Esto
corresponde a una pérdida de 25% a 75% del
3
contenido original de humus (Lal, 2011). La mayor
parte de ese carbono del suelo que se pierde se
transforma en CO2, que va a terminar en la
atmósfera o en los océanos y por lo tanto ha tenido
un impacto significativo en el cambio climático.
El científico de suelo Rattan Lal (2010) estimó
que "la mayoría de los suelos agrícolas han perdido
entre el 25% y el 75% de su depósito de suelo
original de carbón orgánico (SOC soil organic
carbon)."
Algunos de los suelos más productivos en el
mundo contienen cantidades significativas de
Biocarbón "natural". La naturaleza hace megatones
de Biocarbón en el proceso de los incendios
forestales que ocurren de forma natural en los
bosques (Goldberg, 1985).
Científicos (Mao et al, 2012) han estudiado más
de cerca los Molisoles (suelos de sabana húmeda), y
se encontró que contienen carbón que es
“estructuralmente comparable a lo que se cuenta de
los suelos de Terra Preta y mucho más abundante
que se pensaba (40-50% de carbón orgánico (SOC)”
La pregunta es si el Biocarbón contiene carbono
orgánico o inorgánico, en la producción del
Biocarbón el hidrogeno y el oxígeno son bajos, es
por ello que forman cristales en forma de anillos de
carbono en forma hexagonal, la temperatura a que
se someta más los fusiona (Keiluweit et al, 2010).
Estos anillos tienen propiedades eléctricas ya que
los electrones se mueven alrededor de la molecular.
El Biocarbón es un conductor eléctrico apoya el
"redox" o reacciones de oxidación y reducción que
son importantes para la bioquímica del suelo,
actuando como fuente y sumidero de electrones, en
los suelos, los microorganismos usan carbono
aromático tanto como un donante de electrones y
como un aceptor de electrones durante las
reacciones químicas metabólicas (Lovley et al,
1996)
El Biocarbón parece servir no sólo como un búfer
de electrones para las reacciones redox (Klüpfel et
al, 2014), sino que también ayuda a las bacterias
intercambian electrones entre sí, mejorando su
eficiencia metabólica como una comunidad
microbiana (Kappler et al, 2014; Chen et al, 2014).
El Biocarbón con sus poros y sus cargas
eléctricas, es capaz tanto de absorción y adsorción.
Absorción (AB-sorción) es una función del
volumen de poro. Los poros más grandes absorben
el agua, el aire y los nutrientes solubles como una
esponja normal. Adsorción (AD-sorción) depende
de la superficie y la carga. Las superficies de
Biocarbón, tanto internos como externos, adsorben
materiales por cargas electro-químicas, trabajando
como una esponja eléctrica, La cantidad de
porosidad depende principalmente de la materia
prima y tamaño de partícula con la que se fabrique
el Biocarbón, y la temperatura alta del tratamiento o
proceso (HTT) (Brewer et al, 2014).
La porosidad también dependerá de la materia
prima, con materias primas altos de ceniza como la
hierba esta reacciona de manera muy diferente a la
calefacción de materias primas de bajo de cenizas
4
como la madera o bambú. Para las materias primas
de madera, porosidad normalmente alcanza su
máximo en una HTT de unos 750 grados °C
(Downie et al, 2009).
Fig. # 2 Esqueleto del Biocarbón parece una esponja
Kelpie Wilson 2014
El Biocarbón también es eficaz como un
adsorbente y podría ser utilizado para limpiar
metales pesados y otras sustancias del suelo ( Chen,
2009).
Los productores de Biocarbón deben tener mucho
cuidado en su proceso de producción ya que los
productos químicos producidos pueden convertirse
en una contaminación y potencialmente peligrosos
para el medio ambiente y el productor (Hilber et al,
2012; Hale et al, 2012). Por esa razón la Iniciativa
Internacional Biocarbón (IBI, 2012) y el Certificado
Europeo Biocarbón (EBC, 2012) desarrollaron
protocolos analíticos para la producción y calidad
del Biocarbón, asegurándose de que no hay
sustancias peligrosas en cantidades entran en los
ecosistemas críticos.
Desde el momento en que el biocarbón se extrae
del horno, sus superficies comienzan a oxidarse y
formar nuevos compuestos, de estos cambios
resultan diferentes moléculas unidas a la superficie,
llamados "grupos funcionales", compuesto
principalmente de oxígeno, hidrógeno y
carbono. Estos grupos funcionales son capaces de
relacionarse con los nutrientes y minerales, mientras
que los anillos de carbono fusionados apoyan las
reacciones “redox” y electrones conductores
alrededor de la comunidad microbiana unido a
superficies Biocarbón, lo que podría aumentar el
metabolismo microbiano y el ciclo de los nutrientes.
(Wilson, 2015)
El resultado final de esta fermentación o
compostaje podría ser cualquiera de los muchos o
parecidos a la “Terra Preta”, dependiendo del tipo
de suelo, la materia orgánica, minerales, agua y
formas de vida en contacto con el Biocarbón, y el
tiempo de maduración. (Wilson, 2015)
El Biocarbón recién producido aplicado en el
suelo antes de que tenga la oportunidad de activarse
o madurarse con nutrientes puede reducir realmente
rendimientos de los cultivos debido a que reduce la
disponibilidad de nutrientes para las plantas
mediante la unión y la inmovilización de ellos y / o
puede añadir compuestos orgánicos volátiles
(carbono lábil) que alimentarían una flora de
microorganismos que consumen nitrógeno en el
suelo, privando a las plantas este. Estos problemas
se corrigen fácilmente mediante la adición de
nutrientes que activen el Biocarbón para compensar
5
este efecto. Una vez que la porción de carbono lábil
se agota, el Biocarbón entra en una nueva fase y un
espacio de tiempo donde su matriz de carbono es
estable durante cientos de miles de años y puede
convertirse en el núcleo de las sustancias húmicas
que cristalizan alrededor de las partículas finas
(Kluepfel et al , 2014)
Cabe decir que el Biocarbón, ya sea natural o
creado por el hombre, puede ser la base de muchos
materiales húmicos que se encuentran en los suelos
(Hayes, 2013)
Los suelos tropicales amazónicos forman poco
humus natural, esto dado a las altas temperaturas y
alta humedad que aceleran la descomposición, por
eso es raro encontrar humos es la Terra Preta con
altos contenido de materia orgánica y suelos pobres
a su alrededor (Liang et al 2010).
Orígenes del biocarbón
"Terra Preta de Indio" (Tierras amazónica
Oscuras, anteriormente también llamado "Terra
Preta do Indio" o Tierra Negra india) tierras con alto
contenido de carbono, que fueron muy
probablemente creadas por los indios
precolombinos 500 a 2500 años AC y abandonadas
después de la invasión de los europeos (Smith,
1980; Woods, et al., 2000)
A finales del siglo 19, Smith (1879) y Hartt
(1885) informaron de la existencia de tierras
oscuras en la Amazonía, que tenía un color oscuro y
eran muy fértiles. El origen de las Tierras oscuras
de la Amazonía no es del todo clara, hubo varias
teorías en conflicto que fueron discutidas en el
pasado. Camargo (1941) especuló que estos suelos
podrían haber formado por erupciones de los
volcanes en los Andes, ya que sólo se encuentran en
los lugares más altos cerca donde se hallaron. Otras
teorías incluyen una formación como resultado de la
sedimentación en los lagos del Terciario (Falesi,
1974) o en estanques recientes (Cunha-Franco,
1962).
Es ampliamente aceptado que estos suelos no sólo
fueron utilizados por la población local, sino que
también son un producto del trabajo de los
indígenas sobre el suelo como propone Gourou
(1949). Encuestas posteriores confirmaron estos
hallazgos (Sombroek, 1966; Smith, 1980; Kern y
Kämpf, 1989). Ya sea que fueron creados
intencionalmente para el mejoramiento del suelo y
utilizaron subproducto de construcción de la
vivienda cerámicas (Barro cocido) no está claro en
la actualidad. Esto es en parte debido a las diversas
características de las tierras oscuras a lo largo de la
cuenca del Amazonas.
El ciclo del carbono ha llamado la atención debido a
su importancia para el clima mundial. El Grupo
Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio
Global en el informe “Cambio climático 2013” dice
Las concentraciones atmosféricas de los gases de
efecto invernadero dióxido de carbono (CO2),
metano (CH4) y óxido nitroso (N2O) han
aumentado desde 1750 debido a la actividad
6
humana. En 2011, las concentraciones de estos
gases de efecto invernadero eran de 391 ppm¹¹,
1803 ppmm (partes por mil millones) y 324 ppmm,
respectivamente, valores que excedían los niveles
preindustriales en aproximadamente el 40%, el
150% y el 20%, respectivamente.
El Carbono orgánico del suelo es una fuente
importante de carbono en el ciclo biogeoquímico
global. La cantidad total de carbono orgánico en los
suelos se estima en 2,011 Gt C, que constituye
alrededor del 82% del carbono orgánico global en
los ecosistemas terrestres (Watson et al., 2000).
Las tierras oscuras del Amazonas tienen altos
contenidos de carbono de hasta 150 g C/ kg de suelo
en comparación con los suelos circundantes con 20-
30 g C / kg de suelo y una profundidad hasta de 2
metros ( Woods y McCann, 1999;. Glaser et al,
2000).
Fig # 3 Oxisol tranformado en “Terra preta”
Foto Bruno Glaser
La razón de la alta estabilidad del carbono del
suelo se está debatiendo actualmente, se identificó
como una razón probable para la alta estabilidad
(Glaser et al., 2000).
La similitud estructural de la materia orgánica en
Terra Preta y el Biocarbón llevado a los científicos
asumir que la acumulación o la aplicación
intencional de carbono orgánico de la combustión
incompleta puede haber sido la razón principal de
los altos contenidos de carbono y la fertilidad de
estos suelos (Glaser et al., 2001)
Importantes lecciones se pueden aprender del
Biocarbón y sus efectos sobre la biogeoquímica en
los suelos. Dada la aparente ubicuidad o dinamismo
establecida por varios autores (Schmidt y Noak,
2000; Skjemstad et al, 2002), modelos globales para
la producción de Biocarbón y estimaciones de
secuestro de C O2 pueden ser necesarios. Además,
el potencial para mejorar el secuestro o captura de
CO2 por la gestión activa del Biocarbón se pudo
establecer importantes vínculos con la producción
de energía y el uso en la agricultura.
Además de su contenido alto de materia orgánica
del suelo como se mencionó anteriormente, las
tierras oscuras de la Amazonía se caracterizan por
un alto contenido de P alcanzan 200-400 mg P / kg,
y una mayor capacidad de intercambio catiónico, el
pH ideal y la saturación de bases (Glaser et al,
2000; Lehmann et al, 2003 ; Liang et al,
2006 ). Estos suelos son por lo tanto muy fértil
( Lehmann et al., 2003 ).
7
Petersen et al. (2001) reportaron que las tierras
oscuras de la Amazonía en la población Açutuba
han estado bajo cultivo continuo sin fertilización
durante más de 40 años.
Los recientes esfuerzos motivados por la
investigación Terra Preta, incluyen al Biocarbón
como enmienda del suelo para mejorar la
disponibilidad y retención de nutrientes.
Enmiendas de Biocarbón, mostraron disminuir
significativamente la lixiviación de nutrientes y
aumentan el crecimiento del cultivo ( Lehmann et
al., 2003).
El Biocarbón y la agricultura actual
De acuerdo con la Organización para la
Agricultura y la Alimentación de Naciones Unidas
(FAO), casi mil millones de personas en el mundo
sufren de hambre hoy. La destrucción de los suelos
agrícolas debido a prácticas inadecuadas de manejo
es una de las principales razones y pensar alimentar
9 mil millones de personas que pueblan el planeta
en la segunda mitad de este siglo, puedan ser
alimentados sólo a través de la intensificación de la
agricultura con fertilizantes sintéticos, pesticidas,
semillas modificadas genéticamente y máquinas
grandes es cinco.
Científicamente, está claro que un esfuerzo
dirigido a construir humus en el suelo mejoraría
significativamente la producción de alimentos para
las poblaciones locales. Los niveles de cosecha
aumentarían linealmente con el aumento del
contenido de materia orgánica en el suelo, mientras
que el CO2 que se extrae de la atmósfera, ayudaría
a estabilizar el clima. (Schmidt, 2015)
El humus es el complejo orgánico de carbono,
nitrógeno y fósforo, junto con todos los demás
nutrientes necesarios para sostener la vida del suelo
y el crecimiento de las plantas. Densamente poblado
por los microorganismos del suelo, el humus es más
que sólo carbono orgánico del suelo (SOC), que es,
sin embargo, su componente más importante
(aproximadamente el 60% de humus es SOC). Hoy
en día, el agotamiento de humus del suelo se acerca
niveles que no pueden ser compensados por
mayores cantidades de fertilizante. En muchos
lugares, esto ya ha llevado a la reducción de las
cosechas (Lal, 2006)
Aunque existen medidas científicamente
fundamentadas para prevenir la pérdida de carbono
en el suelo y reconstruir el contenido de humus del
suelo son bien conocidos, ningún país del mundo ha
incluido la protección de los suelos y los
ecosistemas como una prioridad. A pesar de que la
agricultura depende en gran medida de las
subvenciones en todos los países más desarrollados,
no existen incentivos en lugar de iniciar la
acumulación de la fertilidad del suelo y la materia
orgánica del suelo. (Schmidt, 2015)
Los seres humanos son capaces tanto de
crear y destruir humus, resultados impresionantes se
pueden lograr mediante la adopción de estas
prácticas, los seres humanos que crearon los
Terra Preta suelos de la Amazonía construyeron un
contenido de humus del 10% al 15%, en una región
8
donde (Glaser y Birk, 2012) el calor y la alta
precipitación degradan humus rápidamente, dando
lugar a suelos nativos naturales bajos en
carbono. Muchos ejemplos en todo el mundo
demuestran que esto es posible en todas partes
(Wiedner et al, 2014)
El nivel de contenido de humus es crítico, donde los
rendimientos comienzan a disminuir de manera
significativa, se sitúa en alrededor de 3,5% en las
zonas templadas (Lal, 2006; Kemper et al, 1966;.
Loveland et al., 2003) y en el 2% para la mayoría de
los suelos tropicales (Aune y Lal, 1997). Aunado a
que la capacidad de almacenamiento de agua
disminuye rápidamente, lo que reduce la capacidad
de las plantas para sobrevivir a largos períodos de
sequía. La capacidad de almacenamiento de
nutrientes del suelo disminuye tan rápidamente, lo
que significa que los fertilizantes son más
fácilmente lixiviados o se volatilizan y que ya no
están disponibles para las plantas y para los
microorganismos simbióticos en cantidades
suficientes (Lal, 2006). La disminución de
contenido de materia orgánica disminuye la
capacidad del suelo para resistir plagas y
descomponer contaminantes. Las plantas que crecen
en ese suelo empobrecido también son más
susceptibles a plagas y enfermedades.
Para mantener el rendimiento de los cultivos en
estas condiciones se requiere más fertilizantes, así
como semillas hibridas u OGM y pesticidas cada
vez más fuertes. Las cosechas disminuyen de año en
año hasta que finalmente la agricultura tradicional
ya no es posible, los suelos están devastados y los
campesinos pierden su autosuficiencia. (Schmidt,
2015)
En Kenia, algunas áreas agrícolas han perdido
entre 50 y 75 toneladas métricas de carbono por
hectárea correspondiente al 4% - 6% de contenido
de humus más de 30 años ( Lal, 2006). En Senegal,
el contenido de humus eran superiores a 10 cm del
suelo cayó de más de 5% a 1,8% entre 1880 y 1970
(Siband, 1974). Este escenario se extiende por todo
el continente africano y el sudeste de Asia y
América Latina. Casi el 90% de los mil millones de
personas que padecen hambre viven en los climas
donde el contenido de humus ha caído por debajo
del límite crítico y donde, en consecuencia, ya no
hay ingresos suficientes para los campesinos
sobrevivir. (Schmidt, 2015)
Rattan Lal de la Gestión y captura de Carbono
Center en Columbus, Ohio, y uno de los
investigadores más persistentes en este campo,
encontró, después de más de 35 años de estudios en
extensos cultivos y recopilación de datos en África,
América Central y el sudeste de Asia, que los
volúmenes de las cosechas aumentan linealmente
cuando aumenta el contenido de humus rango hasta
un 3% en el suelo.
Mediante el incremento anual del contenido de
humus en la zona radicular de una tonelada de
carbono por hectárea por año (aproximadamente
0,07% humus en los 20 cm superiores del suelo), la
producción de cereales podría aumentar en los
países en desarrollo en 32 (+/- 11) millones de
9
toneladas adicionales al año (Lal, 2006). Este
importe incremento corresponde a las necesidades
alimentarias de 150 millones de personas. Cada
tonelada adicional de carbono en una hectárea de
tierra agrícola en los trópicos y subtrópicos podría
elevar los rendimientos en un promedio de 20 a 70
kg / ha de trigo, 10 a 50 kg / ha de arroz, 30 a 300
kg / ha de maíz y 40 -60 kg / frijoles ha (Lal, 2006).
El aumento del contenido de carbono del suelo en
un 10% a nivel mundial en los próximos 100 años
podría secuestrar el equivalente a 900 mil millones
de toneladas de CO 2 en el suelo (Lal, 2011). Esto
podría reducir las emisiones de CO 2 contenido de
la atmósfera hasta en un 110 ppm, de modo que, si
se controlan las emisiones industriales, el nivel
CO 2 incluso podría caer de nuevo a los niveles
preindustriales.
Por lo tanto, el secuestro de carbono en el suelo a
través de la agricultura es, según McKinsey & Co.
(2009), la forma más rentable de reducir las
emisiones de CO 2 contenido en la atmósfera, en
comparación con los CCS (captura y
almacenamiento de carbono) métodos costosos para
la separación de CO 2 del aire combustionado y su
almacenamiento subterráneo. Este último se estima
en $ 60 - $ 100 por tonelada de CO², lo que
probablemente una estimación baja. La noruega
StatoilHydro proyecta el costo de su proyecto
inicial a ser tan alto como US 203- US 281 por
tonelada de CO2 capturado (Reuters, 2009).
Los agricultores podrán aumentar los niveles de
humus a tasas de 0,07% por año (1 ton C / ha)
como se indicó anteriormente, y si los precios como
las estimadas para CCS serían pagados a los
agricultores podrían recibir por hectárea ingresos
anuales de entre US 210 y US 360 (McKinsey) sólo
para la reducción de carbono. Para muchos
agricultores en los trópicos y subtrópicos, esto sería
más ingresos de lo que han ganado con cualquier
cultivo en una base por hectárea. Pero, sobre todo,
sus suelos serían una vez más proporcionar
alimentos suficientes para alimentar a sus hijos.
Beneficios de Biocarbón en el compost
Al revisar la lista de los beneficios del biocarbón
en el suelo se encuentra que es muy similar a las
listas del compost:
1) Mejora el labrado y reduce la densidad aparente
del suelo. 2) Aumenta la capacidad de retención de
agua del suelo. 3) Se vuelve más estable mediante la
combinación con minerales de arcilla. 4) Aumenta
la capacidad de intercambio catiónico (CIC - la
capacidad de retener y transferir cationes de
nutrientes: amonio, calcio, magnesio y potasio) 5)
Mejora la utilización de fertilizantes, reduciendo la
lixiviación de la zona de las raíces. 6) Conserva los
minerales en forma disponible para las plantas. 7)
Soporta la vida microbiana del suelo y la
biodiversidad. 8) Ayuda a las plantas a resistir
enfermedades y patógenos. 9) Ayuda a las plantas
crecen mejor en situaciones altas salinidad.
Entonces para que el Biocarbón? La respuesta es
que el Biocarbón tiene importantes efectos
sinérgicos cuando se añaden a compost, los
investigadores encuentran que el Biocarbón hace
10
más rápido la descomposición, rico biológicamente
hace más humificado el compost y más nutrientes y
perdura 10 veces más (Wilson, 2015)
Wilson hace un resumen de los beneficios:
1. El Biocarbón mantiene el compost húmedo y
aireado, produciendo de una mayor actividad
biológica. El proceso de compostaje se rige por
diversos parámetros físicos que están sujetos a
alteración por la adición de Biocarbón como el
aumento del volumen, otros parámetros que más
afectan el compostaje con Biocarbón son: aireación,
contenido de humedad, temperatura, densidad
aparente, pH, almacenamiento de electrones y la
alta capacidad de adsorción y absorción
Los cristales de carbono son estables en el
Biocarbón y capturan electrones de la
descomposición de los compuestos orgánicos,
amortiguando las cargas eléctricas, que de lo
contrario podría dañar la actividad microbiana y ser
responsable de la producción de gases de efecto
invernadero como el metano e hidrósulfuros
2. El Biocarbón incrementa la retención de
nitrógeno. En los procesos de compostaje de
biomasas estos contienen nitrógeno que se libera
grandes cantidades en forma de amonio (NH 4 + )
el amonio se genera por procesos microbianos y
tasa altas de nutrientes, que convierten el nitrógeno
de formas orgánicas que se encuentran
principalmente en las proteínas y ácidos nucleicos
en formas minerales (amonio, nitrato y nitrito) que
por acción de los microorganismos nitrificantes y
desnitrificantes pasan a emisiones gaseosas que
incluyen gas amoníaco volátil (NH 3 ), gas
nitrógeno (N 2 ), óxido nitroso (N 2 O) y otros
gases de nitrógeno reactivos (aminas y indoles)
Varios estudios han demostrado que el Biocarbón
es eficaz en la retención de nitrógeno en los suelos
(Steiner et al, 2008; Clough et al, 2013). Varios
estudios también han demostrado que el Biocarbón
mejora la retención de nitrógeno en el compost,
reducen las emisiones de amoníaco y aumentan la
retención de nitrógeno total hasta en un 65%
(Steiner et al, 2010; Chen et al, 2010; Huang et al,
2014). La capacidad de retención de amoniaco de
Biocarbón en realidad puede mejorar durante el
proceso de compostaje.
3. El Biocarbón mejora la fermentación de
compost y el contenido húmico. Varios estudios han
analizado los efectos de Biocarbón en el tiempo y
los resultados de la maduración de compost y se
encontró que la adición de Biocarbón reduce la
cantidad de carbono orgánico disuelto (carbono
lábil) al tiempo que aumenta la fracción de los
materiales húmicos estables. (Jindo et al 2012).
También encontraron un aumento de la diversidad
de especies de hongos en el compost fermentado
con Biocarbón en comparación con el testigo y
propusieron que estos hongos eran responsables del
aumento de humificación. (Jindo et al 2012). Otro
estudio realizado por Zhang et al (2013)
encontraron que los líquidos que depuradora el
compost con Biocarbón de madera tenía hasta un
30% más sustancias húmicas que el testigo.
4. El Biocarbón mas compost mejora el
crecimiento de plantas. Varios investigadores han
experimentado con varias combinaciones de
compost y Biocarbón añadido como enmienda
(Fisher & Glaser, 2012; Liu et al, 2012) El
Biocarbón mejora la retención de nutrientes durante
el proceso de compostaje, por consecuente mejora
11
de la entrega de nutrientes a las plantas, promovido
el crecimiento de las plantas a través de diversos
mecanismo. (Schulz, et al 2013)
Bruno Glaser y sus colegas proponen un sistema
ideal para realizar un compost con Biocarbón y se
basan en la reconstrucción especulativa de la Terra
Preta
Fig.# 4 La combinacion de dehechos organicos mas
enmiendas en un proceso de compsotaje es una alternativa
positiva para el manejo de suelos Fischer & Glaser, 2012
Consiste en usar material inorgánico con
fuentes de nutrientes como las enmiendas de lenta y
media liberación, mezclar con material orgánico
este puede ser restos de alimentos, estiércol, virutas,
hojas y adicionar a esta mezcla Biocarbón y
fermentar.
Una amplia gama de tasas de aplicación de
Biocarbón al compost han sido probados, del 5 -
10% a 50% (base en volumen) o superior
Aumentar el uso de Biocarbón en las operaciones de
compost requiere educación sobre los beneficios del
Biocarbón a los productores, no sólo sobre las
emisiones y reducciones de olor, sino también en
los beneficios económicos potenciales en el tiempo
de compostaje que compense el precio adicional de
producirlo. (© 2015 Internacional Biochar
Initiative)
La industria del Biocarbón
IBI (Internacional Biochar Initiative) en su informe
del 2014 muestra que el número de empresas
activas aumentó de 175 en 2013 a 200 en 2014,
pero también hubo una alta rotación con numerosas
empresas que salieron. El informe documenta los
principales obstáculos a la expansión de la industria,
incluyendo la falta de conciencia y educación del
consumidor, cuestiones reglamentarias, las
limitaciones tecnológicas, y el acceso a la
financiación.
El Biocarbón tiene el potencial de aumentar
la productividad agrícola, mejorar la capacidad de
recuperación de la agricultura a los impactos del
cambio climático, reducir las emisiones de gases de
efecto invernadero y la producción de energía
sostenible. Cuando se añade a los suelos, el
Biocarbón puede aumentar la capacidad de
recuperación de los ecosistemas del suelo frente a la
intensificación de los fenómenos meteorológicos y
las presiones para mejorar la productividad del
suelo. (© 2015 Internacional Biochar Initiative)
Pero no todos los Biocarbón son iguales. La
diversidad en las materias primas, tecnologías de
producción y usos finales del Biocarbón crea una
compleja red de variables cuyas interacciones y
sinergias aún están siendo investigadas. La adición
de carbón a los suelos es una vieja práctica en
algunas partes del mundo, el Biocarbón como un
producto es relativamente nuevo, tanto en términos
de investigación como una industria formal esta se
12
ha centrado en la promoción de su adopción como
una corriente para práctica de gestión de la
fertilidad del suelo. (© 2015 Internacional Biochar
Initiative)
La industria del Biocarbón está creciendo. El
mercado del Biocarbón es evidente en algunos
países y la cadena de suministro se ha diversificado,
desde los fabricantes de equipos y proveedores de
Biocarbón hasta los consultores de producción y
uso. Además, la industria ha creado estándares de
caracterización y los programas de certificación
para el Biocarbón para garantizar un producto
seguro y constante. (© 2015 Internacional Biochar
Initiative)
Se encuentran 56 productos de Biocarbón puros en
el mercado y 33 mezclas; con el precio mayorista
promedio para Biocarbón puro en US $ 2,06 kg y el
precio medio al por menor para el Biocarbón puro a
US $ 3,08 kg. Los volúmenes de ventas por un total
de 7.457 toneladas métricas de Biocarbón. Una
mayoría significativa de esas transacciones fueron
realizadas por un pequeño número de empresas en
Asia. Un 87% de los encuestados que utilizan
biomasa forestal como materia prima para la
producción de Biocarbón. (© 2015 Internacional
Biochar Initiative)
Conclusiones
Como resultado de la revisión se concluye
que la aplicación de biocarbón al suelo potencia la
productividad de los cultivos, mejora la calidad de
las plantas y por ende su sanidad
De igual forma la aplicación de biocarbón al
suelo aumenta la capacidad de intercambio
catiónico (CIC), el pH, la cantidad de materia
orgánica, la retención de nutrientes, la disminución
de la lixiviación, el desarrollo y diversificación de
las comunidades microbianas.
La aplicación de biocarbón mejora la capacidad
de recuperación de la agricultura a los impactos del
cambio climático y reducir las emisiones de gases
efecto invernadero
Se concluye que el biocarbón es rico en carbono
que se produce cuando la biomasa se calienta
(combustiona) en un recipiente cerrado con poco o
bajo aire.
La mayoría de las formas de agricultura tienden a
agotar el carbono del suelo, mediante la reducción
de la materia orgánica, que se acumuló por años, en
la caída de hojas, frutos y restos de madera entre
otros, que se encontraban en los ecosistemas
nativos.
La mayor parte de este carbono que se pierde lo
hace en forma de CO², que termina en la atmosfera
o en los océanos por escorrentía teniendo un
13
impacto en el cambio climático.
El biocarbón es un conductor eléctrico por lo
tanto interfiere en las reacciones de oxidación y
reducción “redox” que son importantes en la
bioquímica del suelo, también ayuda a las bacterias
en el intercambio de electrones entre sí, mejorando
su eficiencia metabólica, como comunidad
microbiana.
El biocarbón funciona como una esponja con sus
poros y cargas eléctricas es capaz de absorber y
adsorber. La absorción es una fusión de volumen de
sus poros, donde se acumula agua, aire, nutrientes
como una esponja. La adsorción se relaciona con la
superficie y la carga estas superficies adsorben
materiales por cargas electro-químicas
La propiedad de biocarbón de absorber y adsorber
depende de la materia prima con la que se produce,
el tamaño de las partículas y la temperatura alta del
proceso de fabricación
Los productores deben tener mucho cuidado en el
proceso de producción, ya que los gases pueden
convertirse en contaminación afectando el
ambiente, esto se da por no saber controlar la
cantidad de aire, ya que si es muy alto pasa dela
fase de pirolisis a combustión (quemarse)
El biocarbón debe activarse o madurarse antes de
usar ya que si no se hace, puede tener un efecto
contrario al esperado, este se activa con materia
orgánica o enmiendas de rocas
El ciclo del carbono a llamado mucho la atención
a los científicos debido a la importancia que tiene
para el clima mundial.
El biocarbón se considera una enmienda ya que
mejora la disponibilidad y retención de nutrientes,
disminuye la lixiviación y aumenta el crecimiento
de las plantas
El uso de biocarbón en mezcla con materia
orgánica y polvos de rocas ayuda a la construcción
de humus, esto mejoraría la producción de
alimentos a nivel mundial
Se concluye que el humus es un complejo
orgánico de carbono, nitrógeno, fosforo y otros
nutrientes, densamente poblado de microrganismos.
La disminución del humus disminuye la
capacidad del suelo de producir, de almacenar agua,
esto no se puede suplir con fertilizantes sintéticos.
No existen políticas claras en el mundo para la
protección del suelo y los de ecosistemas como una
prioridad, ni existen incentivos para la producción
de humus o de acumulación de la fertilidad y de la
materia orgánica que garanticen la producción de
alimentos
El 90% de las personas en el mundo que padecen
14
hambre, viven en climas donde el contenido de
humus ha caído por debajo del límite crítico, como
consecuencia los ingresos de los campesinos ya no
son suficientes para sobrevivir.
El incremento anual de humus en la zona
radicular de una tonelada de carbono por hectárea
por año (0,07% de humus) podría aumentar la
producción de cereales en los países desarrollados
hasta en 32 millones de toneladas adicionales por
año, esta misma tonelada de carbono por hectárea
en países tropicales podría elevar los rendimientos
en promedios de arroz en 10 y 50 kg/ha, de maíz 30
y 300 kg/ha, frijol 10 y 60 kg/ha
Elevar el contenido de carbono en el suelo en un
10% a nivel mundial en los próximos 100 años
podría secuestrar el equivalente a 900 mil millones
de toneladas de CO² en el suelo, se traduce en una
reducción hasta de 110 ppm de CO² en la atmosfera
Concluye entonces que es más rentable deducir la
emisiones de CO² mediante el secuestro de carbono
en el suelo a través de la agricultura con biocarbón,
en comparación con la captura y almacenamiento
subterráneo y el costo de separación del aire, esta
última técnica según la StatoilHidro de Noruega el
valor se estima entre US203 y US281 por tonelada
de CO² capturado.
Si la técnica de secuestro de carbono en el suelo
a través de la agricultura con biocarbón se
implementa en los países en desarrollo los
productores podrían percibir entre US210 y US 360
por hectárea
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