Buscador
El biocarbón y su aplicación en suelos contaminados
Tecnologías de innovación
El biocarbón y su aplicación en suelos contaminados
Por:
Alfonso Rolando Rodríguez Pinilla.
Gerente General
r3 Environmental Technology Colombia SAS
La afectación de suelos con contaminantes orgánicos e inorgánicos se produce en todo el mundo cada vez más en forma frecuente, a su vez nuevas alternativas aceptadas ambientalmente son desarrolladas para hacer frente a este problema. Estas técnicas han surgido utilizando procesos bajo costo con el fin de satisfacer las necesidades de saneamiento en forma económica y siendo lo más sostenible posible.
El uso del biocarbón como técnica de remediación ha sido desarrollada e investigada por diversos países en los últimos años con muy buenos resultados, sin embargo la incorporación y disponibilidad de esta tecnología en forma comercial es aún incipiente.
La técnica de remediación usando el biocarbón es un proceso de tipo “in-situ” que puede ser aplicada solo o en combinación con técnicas comúnmente usadas como el uso compost, la bioremediación y/o la fitoremediación, entre otras.
El biocarbón es un material sólido rico en carbón, de grano fino y poroso similar al carbón. Es producido por la descomposición térmica de biomasa en condiciones y temperaturas por debajo de 1.000 ⁰ C y en ausencia limitada de oxígeno (pirólisis) (Lehmann and Joseph, 2009) que con modificaciones especiales y aplicación “in situ” permite la inmovilización de contaminantes orgánicos, como son los hidrocarburos, e inorgánicos, como pueden ser los metales pesados en aguas y suelos, ofreciendo una protección al recurso hídrico cercano y la revegetación de la zona.
Una de las características físicas más importantes para biocarbón es el área superficial de las partículas. Estas superficies varían mucho con el proceso de producción y parámetros, así como materia prima y se encuentran entre 1 m2 / g hasta por lo menos a 750 m2 / g (Downie et al., 2009).
La adición de biocarbón al suelo puede tener varios propósitos, por ejemplo, la mitigación del cambio climático mediante la captación de C de la atmósfera (Lehmann, 2007), la mejora de la fertilidad del suelo mediante la mejora de la retención de agua y nutrientes (Lehmann et al., 2006), la mejora de la actividad microbiana y aumentar así la productividad de los cultivos (Lehmann et al., 2011) y el aumento de la superficie del suelo (Sohi et al., 2009). Por otra parte, tres objetivos adicionales se puede lograr mediante el uso de aplicaciones de biochar para la gestión ambiental: mejora del suelo (degradación de contaminantes), de valorización de residuos (si la biomasa de residuos se utiliza para este propósito) y la producción de energía (si la energía se recupera del proceso de producción de biocarbón) (Manyà, 2012).
Mejora de las propiedades de biocarbón por diferentes tratamientos
La activación del biocarbón resulta ser un método efectivo para mejorar la capacidad de adsorción. Una técnica de activación con vapor se encontró para acelerar sus efectos positivos en la retención de nutrientes y la absorción por las plantas en relación con biocarbón no activado (Kong, H. et al, 2011). La producción de biocarbón por el sistema de Carbonización Hidrotermal (HTC) y posterior activación con álcali resultó ser muy efectivo para la absorción de cobre y cadmio en soluciones acuosas (Regmi et al., 2012)
Además de la activación, la magnetización es también un método útil para mejorar las propiedades biocarbón. Otros tratamientos como la oxidación por diversos oxidantes tales como K2MnO4 , H2O2 , aire y O3 puede mejorar las propiedades del biocarbón y aumentar el efecto de adsorción .
Acción en metales pesados
El uso de biocarbón en la remediación de metales pesados, ha mostrado una alta eficacia. El efecto de la incorporación de biocarbón producido a partir de paja de arroz en la movilidad y la biodisponibilidad de Cobre (II) y Plomo (II) presentó una reducción del acidó extraíble del 19.7 % al 100 % para cobre y del 18.8 % al 77.0 % para plomo, aumentando la dosis de adición del biocarbón.
Los mecanismos de eliminación de metales pesados con biocarbón modificado se atribuyen principalmente a las interacciones electrostáticas, precipitación y otras reacciones.
Remediación de contaminantes orgánicos
El mecanismo de eliminación de contaminantes orgánicos se resume principalmente como la adsorción superficial y partición. La adsorción se refiere a las interacciones de superficie que conducen a la adhesión de las moléculas del contaminante a las superficies, mientras que la sorción incluye tanto la adsorción en la superficie, así como la partición de las moléculas de contaminantes en los microporos de biocarbón.
Por ejemplo biocarbón a partir de bambú se utilizó para evaluar su efecto de lixiviabilidad en metanol donde redujo la lixiviación de un 56% a un 65% y hasta en un 42% para otros hidrocarburos. La disminución de la lixiviación de los contaminantes orgánicos es prevenir la contaminación adicional a recursos hídricos superficiales y subterráneos y reducir la absorción de la planta.
Efecto del biocarbón en pesticidas
El efecto de biocarbón en la remediación de metales pesados y contaminantes orgánicos es una solución rentable y herramienta amigable del medio ambiente para gestionar sitios contaminados. Sin embargo, se añade pesticidas al suelo deliberadamente para controlar plagas y enfermedades en la agricultura. El aumento de la sorción y la disminución de la disipación de los plaguicidas en la presencia de biocarbón podría reducir el riesgo de contaminación del medio ambiente y la exposición humana desde la perspectiva de ecosistema y la salud humana. Además, la disminución biodisponibilidad y absorción de la planta pueden aumentar el rendimiento del cultivo y reducir residuos de plaguicidas en los cultivos desde la perspectiva agrícola. En suelos agrícolas, sin embargo, el objetivo de un pesticida es el control de plagas o las malas hierbas para lo cual tiene que ser biodisponible para ser eficaz, la disminución de la eficacia de los pesticidas debido a la aplicación del biocarbón es indeseable.
Solución de biocarbón disponible en Colombia
r3 Environmental Technology Colombia SAS en su capacidad de incorporar soluciones innovadoras en la remediación de suelos, tiene disponible la aplicación de esta tecnología que presenta muchos beneficios frente a otras técnicas convencionales de remediación. Para mayor información visite nuestra página web www.r3environmental.com.co o contáctenos a
Referencias
Downie, A., Crosky, A. & Munroe, P. (2009). Physical Properties of Biochar. In: Joseph, L. a. (ed.) Biochar for Environmental Management - Science and Technology. London: Earthscan.
Kong, H. L., He, J., Gao, Y. Z., Wu, H. F., and Zhu, X. Z.: Cosorption of phenanthrene and mercury from aqueous solution by soybean stalk-based biochar, J. Agric. Food Chem., 59, 12116e12123 (2011).
Lehmann, J. (2007). A handful of carbon. Narure, 447, 143-144.
Lehmann, J., Gaunt, J. & Rondon, M. (2006). Bio-char sequestration interrestrial ecosystems-a review. Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change, 11, 403-427.
Lehmann, J. & Joseph, S. (2009). Biochar for Environmental Management. London: Earthscan.
Manyà, J. J. (2012). Pyrolysis for Biochar Purposes: A Review to Establish Current Knowledge Gaps and Research Needs. Environmental Science & Technology, 46, 7939-7954.
Regmi, P., Moscoso, J. L. G., Kumar, S., Cao, X. Y., Mao, J. D., and Schafran, G.: Removal of copper and cadmium from aqueous solution using switch grass biochar produced via hydrothermal carbonization process, J. Environ. Manage., 109, 61e69 (2012).
Sohi, S., Loez-Capel, E., Krull, E. & Bol, R. (2009). Biochar's roles in soil and climate change: A review of research needs. CSIRO Land and Water Science Report 05/09, 64.
