El biocarbón ha surgido en los últimos años como una tecnología de emisiones negativas (NET, por sus siglas en inglés) versátil, captando la atención de científicos, responsables de políticas públicas y ONG por igual. Históricamente, el biocarbón ha sido utilizado por comunidades indígenas en la Amazonía para mejorar suelos pobres y ácidos; sin embargo, ahora puede producirse a escala industrial con aplicaciones potenciales que van desde la mitigación del cambio climático hasta la agricultura sostenible, la construcción y la generación de bioenergía. El entusiasmo reciente por el biocarbón se alimenta de su rentabilidad, multifuncionalidad y facilidad de preparación; su gran área superficial específica, alta porosidad y estabilidad son solo algunas de las propiedades del biocarbón que le permiten adsorber contaminantes, mitigar emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), remediar aguas residuales, etc.
¿Cómo se Produce el Biochar?
El biocarbón se deriva de biomasa que ha sido combustionada térmicamente a altas temperaturas en ambientes con oxígeno limitado. Se pueden utilizar varias técnicas termoquímicas para la síntesis de biocarbón, siendo la pirólisis la más común. Los subproductos de la síntesis de biocarbón incluyen bio-aceites y gases de síntesis que pueden reciclarse para aumentar la eficiencia de la pirólisis o utilizarse para otras aplicaciones como bioenergía, figura 1.
Figura 1: Producción de biocarbón. La pirólisis de materias primas de biomasa a altas temperaturas en ambientes con oxígeno limitado produce biocarbón junto con gases de síntesis y bioaceites.
El tipo de materia prima (es decir, el tipo de biomasa utilizada, como residuos de cultivos, estiércol, madera) y los parámetros de pirólisis como la temperatura, el tiempo de residencia y la tasa de calentamiento impactan significativamente las propiedades fisicoquímicas del biocarbón. Por ejemplo, el contenido de carbono del biocarbón producido a 750°C es típicamente más alto que en el biocarbón producido a 500°C. Además, el uso de materia prima de madera sobre estiércol crea biocarbón con mayor contenido de carbono y menor nitrógeno. La biomasa leñosa y no leñosa conforman los dos tipos principales de materia prima utilizados para la síntesis de biocarbón, con el biocarbón derivado de madera demostrando propiedades superiores para la enmienda de suelos y el secuestro de carbono.
Ventajas Potenciales de las Soluciones Basadas en Biocarbón
Una economía circular: La popularidad del biocarbón se debe a su capacidad para utilizar residuos agrícolas y forestales, contribuyendo a la eficiencia de la economía circular. Con una optimización cuidadosa de la materia prima, los procesos de producción y análisis de laboratorio regulares, el biocarbón se convierte en un excelente método para reutilizar residuos agrícolas y forestales. No solo mejora los suelos y aumenta el rendimiento de los cultivos, sino que también funciona como una estrategia efectiva y renovable de captura de carbono.
Secuestro de Carbono mediante Biocarbón: Si se aplica a escala global, se estima conservadoramente que el biocarbón secuestrará entre 0,5 y 2 GtCO2 cada año para 2050. El carbono en el biocarbón (~97%) es recalcitrante, lo que significa que es muy estable y persistirá en los suelos durante cientos o miles de años. Las temperaturas de pirólisis más altas tienden a generar mayores cantidades de carbono estable en el biocarbón, y esto contribuye al secuestro de carbono a largo plazo en el suelo. Las emisiones no relacionadas con CO2 provenientes de los suelos también se reducen con el biocarbón; por ejemplo, se ha demostrado que la aplicación de biocarbón a los suelos disminuye significativamente las emisiones de N2O.
Impactos del biocarbón en la calidad del suelo: El biocarbón mejora las propiedades fisicoquímicas del suelo, como el pH, la retención de nutrientes, la retención de agua, la aireación, el drenaje, las reservas de carbono orgánico y su dinámica. Se ha reportado que las mejoras en la fertilidad del suelo mediadas por el biocarbón aumentan los rendimientos de los cultivos, la resiliencia de los agroecosistemas y la seguridad alimentaria. La remoción de contaminantes mediada por el biocarbón también mejora los suelos; su gran área superficial específica y grupos funcionales adsorben eficientemente contaminantes tóxicos como metales pesados y contaminantes orgánicos del medio ambiente, por lo que tiene aplicaciones en la remediación de suelos y agua.
Posibles Desventajas de las Soluciones Basadas en Biocarbón
Biocarbón causando contaminación: Si bien el biocarbón ofrece numerosos beneficios, existen preocupaciones sobre su potencial contaminación con sustancias como hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) y metales pesados. Una consideración cuidadosa de la materia prima y los procesos de pretratamiento puede mitigar la contaminación de suelos mediada por biocarbón y los riesgos asociados para la salud humana y ambiental.
El biochar impacta la biota nativa del suelo: Se ha reportado que la enmienda de suelos altera la composición de los microbios nativos del suelo, potencialmente aumentando los microbios patógenos mientras disminuye la biota beneficiosa del suelo. Aunque no se han encontrado efectos tóxicos fuertes del biochar, su impacto en los microbios del suelo, hongos micorrízicos, lombrices de tierra y comunicación microbiana requiere mayor investigación y comprensión.
Riesgos de Reversibilidad: Los riesgos de reversibilidad surgen si el biocarbón se erosiona de la superficie del suelo, por ejemplo, por el viento y la lluvia. Se recomienda la aplicación al subsuelo y la mezcla del biocarbón con otras enmiendas, por ejemplo, compost, para mitigar los riesgos de erosión que reducirían la captura de carbono del biocarbón.
Soluciones basadas en biochar en acción
Estándares, Certificaciones y Metodologías: La International Biochar Initiative (IBI) y el European Biochar Certificate (EBC) han publicado estándares y certificaciones de biocarbón para promover la seguridad y calidad universal del biocarbón. Verra también ha publicado una metodología de biocarbón, y el Climate Action Reserve (CAR) está desarrollando un Protocolo de Biocarbón para Estados Unidos y Canadá, permitiendo así la cuantificación y verificación de créditos de carbono basados en biocarbón. Estos estándares buscan establecer definiciones consistentes, directrices de prueba y requisitos de reporte para soluciones basadas en biocarbón.
Productores y proyectos: Diversas iniciativas en todo el mundo demuestran las aplicaciones variadas del biocarbón. En Costa Rica, las cocinas de biocarbón de SeaChar no solo han mejorado la calidad del aire y del suelo, sino que también proporcionan una fuente de ingresos adicional a los hogares mediante un programa de recompra de biocarbón. A nivel global, empresas como ARTi, Rogue Biochar, Emergent Waste Solutions, HaiQi y Novocarbo lideran la síntesis de biocarbón a escala industrial, explorando aplicaciones en agricultura, tratamiento de agua y construcción.
Reflexiones finales
El biocarbón es una NET versátil que puede ayudar a abordar numerosos desafíos ambientales, sociales y económicos. Si bien existen preocupaciones y desafíos por superar, la investigación continua y el cumplimiento de estándares y certificaciones contribuirán a desbloquear la amplia gama de beneficios que ofrecen las soluciones basadas en biocarbón. A medida que el mundo busca soluciones sostenibles, el biocarbón destaca como un aliado prometedor en el camino hacia un futuro más verde y resiliente.
Póster resumen de biocarbón:
