María Videgain Marco
Departamento de Ingeniería Química y Tecnologías del Medio Ambiente
 Escuela Politécnica Superior de Huesca - Universidad de Zaragoza

La primera vez que escuché la palabra biochar fue hace cuatro años, buscaba un tema de interés agronómico que me permitiera hacer la tesis doctoral. Comentábamos el trabajo desarrollado por el Laboratorio de Investigación en Biochar de la Escuela Politécnica Superior de Huesca (Universidad de Zaragoza), y yo ignoraba la relación que podía haber entre la agronomía y las técnicas de pirólisis desarrolladas desde la ingeniería química.

La Comisión Europea define el biocarbón o biochar como un producto carbonizado obtenido a partir del calentamiento de biomasa a temperaturas entre 300 y 1000 °C. El proceso de obtención se denomina pirólisis y tiene lugar en atmósferas con muy baja o nula concentración de oxígeno. La definición más extendida del biochar deja claro el consenso científico existente que establece como objetivo de su producción el secuestro de carbono en el suelo al ser aplicado al mismo como enmienda,  así como la necesidad de que el proceso de obtención sea sostenible a todos los niveles; de esta forma se diferencia del char o carbón que se produce con finalidad energética, procesos de filtrado, etc.

El uso del carbón vegetal se remonta a miles de años, como residuo no intencional del fuego, era uno de los materiales utilizados en las pinturas rupestres del Paleolítico superior. Ya en nuestra era, y hasta los años sesenta, el oficio de carbonero tuvo una gran relevancia, desde el uso del carbón como fuente de calor para cocinar, en los braseros, la herrería o los vehículos a gasógeno. Recabando información entre personas  vinculadas al oficio en esa época, se dice que las zonas donde se establecían las carboneras eran aprovechadas después para establecer huertos; también hay testimonios que cuentan cómo mezclaban parte de carbón con el estiércol maduro de oveja y lo aplicaban como abono orgánico en los cultivos.

El descubrimiento de sustancias similares al carbón vegetal en algunos suelos de Brasil, a los que se asocia una elevada fertilidad, multiplicó el interés sobre este material. Este tipo de suelos del Amazonas, llamados Terra Preta de Indio, se identifican por el color negro y contienen altos niveles de carbono cuyo origen se asocia a combustiones incompletas de biomasa aplicada deliberadamente al suelo. También se conocen suelos de estas características en zonas de Ecuador, Perú o Sudáfrica. Otra de las razones que respaldan el interés en el desarrollo del biochar reside en investigaciones publicadas que han demostrado la recalcitrancia de este material frente a otras enmiendas orgánicas y su contribución al incremento de la disponibilidad de nutrientes en el suelo. El uso de biochar supone una alternativa de gestión ambiental que puede ser una vía de actuación simultánea para mejorar la productividad de los suelos agrícolas, valorizar residuos y reducir las emisiones de CO₂.

En este contexto, las investigaciones relacionadas con la producción, caracterización y aplicación de biochar al suelo se han desarrollado en gran medida durante los últimos años. En función de la biomasa seleccionada y de las condiciones de pirólisis se obtienen productos diferentes, cuyas propiedades (físicas, químicas y biológicas) y comportamiento en el suelo deben ser estudiados de forma específica.

El grado de conocimiento sobre el efecto del biochar en el sistema suelo-planta es muy reciente y los resultados consultados son muy variables y dependientes del tipo de experimento llevado a cabo.

La pirólisis requiere el empleo de hornos o reactores para calentar la biomasa, proceso que puede ser de dos tipologías: pirólisis lenta (bajas velocidades de calentamiento y tiempo de residencia elevado) y pirólisis rápida (a elevadas velocidades de calentamiento y tiempo de residencia muy reducido).

Como resultado de varios estudios de investigación se han podido identificar las principales variables que afectan al proceso de producción y a las características físicoquímicas del material producido: temperatura final de pirólisis, presión absoluta de trabajo, tiempo de residencia del gas en el interior del reactor y contenido de humedad de la biomasa inicial.

Reactor de pirólisis de lecho fijo ubicado en la Escuela Politécnica Superior de Huesca

En el Laboratorio de Investigación en Biochar de la Escuela Politécnica de Huesca (Universidad de Zaragoza), dirigido por el Dr. Joan Manyà, se trabaja desde hace varios años en la pirólisis lenta de residuos agrícolas con la finalidad de estudiar las condiciones idóneas del proceso que permitan obtener un biochar de calidad. Algunos de los residuos con los que se ha trabajado son: alperujo de oliva, cañote de maíz, sarmiento de vid, paja de trigo o restos de poda de encina.

Desde un punto de vista agronómico, la comprensión del proceso de pirólisis permite un mayor conocimiento del producto obtenido para enfocar adecuadamente su aplicación al suelo; la caracterización de los diferentes tipos de biochar producidos permite diferenciarlos y tener en cuenta algunos aspectos importantes: contenido en nutrientes, porosidad, presencia de compuestos aromáticos en superficie, etc.

Desde el año 2015 trabajamos la línea de investigación de aplicación de biochar como enmienda en el suelo, estudiando sus efectos sobre el sistema suelo-planta-microorganismos. Se han planteado varias líneas en las que trabajar, relacionadas con su caracterización mecánica (importante a la hora de plantear su aplicación al suelo a través de maquinaria específica), la posible fitotoxicidad sobre germinación de semillas, la capacidad del biochar para albergar comunidades de microorganismos como las micorrizas (evaluando sus bondades como parte del sustrato de cultivo de planta micorrizada) y los efectos sobre la producción de cultivos y actividad biológica del sustrato en condiciones de invernadero.

Ensayo de sorgo en invernadero con distintas dosis de biochar

Como era de prever, para nuestras condiciones de ensayo, el comportamiento de los distintos tipos de biochar aplicado está resultando diferente en lo que se refiere a factores como temperatura de pirólisis, dosis de aplicación y tipo de suelo utilizado. Es de vital importancia conocer el tipo de biochar o carbón que se utiliza, dada la gran cantidad de productos de este tipo que hoy en día se comercializan y que en la mayoría de casos carecen de una caracterización previa adecuada. Además es fundamental tener claro el objetivo final de la adición de carbón al suelo o a un sustrato de cultivo, ya que podría ser una práctica complementaria a la aplicación de otras enmiendas orgánicas, cada una con sus ventajas e inconvenientes desde el punto de vista energético y medioambiental.

Al margen de los resultados que se obtengan en las líneas de investigación que se están desarrollando, creo que es importante resaltar la importancia de la creación de grupos multidisciplinares de trabajo. La transferencia de información de un ámbito a otro así como el contacto directo con metodologías de trabajo de otras ingenierías está suponiendo, en mi caso, una experiencia muy enriquecedora a la que también espero estar aportando la parte agronómica que la complementa.