¿Qué es el biochar?

Nota: este artículo se actualizó el 29/01/2015 

El autor quiere agradecer a la Dra. M.L. Cayuela por sus excelentes comentarios que han permitido completar la información y subsanar algunos errores conceptuales del artículo.

El “biochar” (biocarbon o carbón vegetal) es un producto que se conoce desde antiguo pero que hoy en día despierta gran interés entre la comunidad científica. Son muchos los investigadores que trabajan con este material, desde como optimizar su fabricación al estudio de sus propiedades para su aplicación en campos tan variados como la agricultura o la generación de energía. En esta entrada nos centraremos en el primero, es decir, el biochar y los suelos agrícolas. Pero, ¿qué es realmente el biochar?

¿Qué es el biochar?

El biochar es un producto orgánico muy complejo químicamente hablando. Viene de la pirólisis o combustión de biomasa (cualquier material orgánico vale: madera, hojas, residuos orgánicos, estiércoles, etc.) en unas condiciones de baja temperatura (<700ºC) y oxigenación, es decir, muy reductoras. Las condiciones exactas de la pirólisis (temperatura, tiempo, concentración de oxígeno, presión, etc.) dependen en gran medida de la biomasa inicial y de la tecnología que se utilice. En este enlace podéis encontrar ambundante información sobre como elaborar vuestro propio biochar (PINCHAR ENLACE). Esta tecnología es ligeramente similar a la que se usa en la producción de energía a partir de carbón. De hecho, la materia orgánica sufre una carbonización que produce una reorganización de los átomos de carbono para dar estructuras parecidas al grafito. Además, tiene como finalidad última obtener un producto orgánico que pueda ser aprovechado como enmendante del suelo (mejorador de alguna de sus propiedades).

Hablar de características específicas del biochar es igual que hacerlo de los composts, muy complejo. No todos son iguales dependiendo del producto inicial que hayamos utilizado, es decir, habrá biochar mejores y peores dependiendo de la propiedad que analicemos. Aún así, hay algunas propiedades agroquímicas que pueden ser comunes a este tipo de materiales. Su contenido en nitrógeno es generalmente bajo debido a que se produce una combustión de la biomasa. A su vez, el contenido en carbono orgánico es bastante alto, muy resistente a la degradación, y que además, le confiere al material una gran porosidad. Esta propiedad también afecta a su capacidad de retención hídrica, que es mayor que otros materiales orgánicos como el compost. Presenta una baja densidad, pH alcalino y en cuanto a los nutrientes, en muchos casos su contenido en fósforo disponible es alto, así como el resto de macro y micronutrientes. Esto depende fundamentalmente del material utilizado (por ejemplo si se usan materiales óseos o en espinas de escado será muy rico en fósforo, etc.) pero por lo general, su contenido será ligeramente mayor que en los productos iniciales, simplemente por la reducción del volumen de la biomasa durante la pirólisis (muchos de ellos estarán en forma de óxidos por la combustión). Finalmente, otra característica muy interesante es su alto grado de aromaticidad (que viene dado por la proporción existente entre los átomos de carbono e hidrógeno).

Nota: Aunque sus propiedades son muy variables, hay algunas cosas comunes a todos los biochar son:

– Alto contenido en carbono

– Bajo contenido en nitrógeno

– pH alcalino

– Baja densidad

– Alta retención hídrica

– Material muy poroso y con gran superficie específica con propiedades adsorbentes.

– Alta aromaticidad (relación H:C)

Interés del biochar en la agricultura como enmienda de suelos

Todas estas propiedades comentadas hacen del biochar un producto de gran interés en agricultura, sobre todo por que se le compara con su ancestro primigenio precolombino: las famosas Terras Pretas do Indio. Para el que no las conozca, en algunas zonas de la amazonía se descubrieron zonas con suelos altamente fértiles, con un contenido en materia orgánica muy importante y muy estable, capaz de prolongar su fertilidad a lo largo del tiempo, hecho constatado desde hace cientos de años (para leer más sobre esto, PINCHAR ESTE ENLACE). Esto es bastante curioso ya que por lo visto, este tipo de suelos no son los característicos de esa zona (PINCHAR ESTE ENLACE) ya que son de origen antropogénico (hechos por el hombre) y es todo un misterio su formación. De hecho, muchos investigadores piensan que si se consiguiera reproducir la formación de estos suelos, la agricultura cambiaría enormemente sin necesidad de usar tantos fertilizantes…

Aunque todavía se desconocen los motivos de tal fertilidad, son muchos los que han visto similitudes con el biochar en cuanto a algunas de sus propiedades de la materia orgánica. Todavía queda mucho por investigar, pero se sabe que algunas propiedades de los suelos mejoran y que son de interés para la agricultura. Como cualquier sustrato orgánico estable que se añade al suelo, mejora muchas propiedades fisico-químicas como su contenido en carbono, su capacidad de retención hídrica y la capacida de intercambio iónico, que lo hace ser un reservorio de nutrientes de liberación lenta. Tiene gran capacidad para complejar químicamente gran cantidad de elementos y nutrientes. También se sabe que afecta a los ciclos naturales de nutrientes del suelo como el carbono y el nitrógeno y que esto puede deberse a su alta aromaticidad. En cuanto al primero, se considera al biochar como un producto que incrementaría el secuestro de carbono de los suelos agrícolas que permitiría una reducción en las emisiones de CO2. En cuanto al segundo, afecta a las emisiones de óxido nitroso (N2O), otro gas importante de efecto invernadero reduciéndolo significativamente. Si además de una reducción en gases de efecto invernadero le sumamos una fertilidad a largo plazo que permita reducir el uso de fertilizantes de síntetis, conseguiríamos un ahorro tanto económico como ambiental (por ejemplo menos contaminación por nitratos) para la agricultura. Otra características del biochar que se ha constatado en algunas investigaciones es el aumento de la actividad biológica en los suelos después de su enmienda al suelo afectando positivamente a su calidad biológica y a su salud (ENLACE).

Nota: Algunas propiedades que el biochar mejora en el suelo son:

– Retención hídrica

– Biogeoquímica de los ciclos del carbono y nitrógeno

– Materia orgánica

– Fuente de nutrientes de liberación lenta

– Pérdidas de carbono o secuentro de carbono

– Reducción de la emisión de gases de efecto invernadero (óxido nitroso N2O y CO2)

– Incremento de la actividad biológica

– Evita lixiviaciones de nutrientes

Hasta la fecha y según la literatura científica, los principales beneficios del biochar parecen venir de su acción como enmendante. Sus propiedades como fertilizante son también interesantes aunque existen trabajos contradictorios en función de los cultivos empleados, los tipos de suelos ensayados y el tiempo de la respuesta de los cultivos (efecto a corto o largo plazo). En esto último, los estudios sobre la respuesta de los cutivos en meses o un año como máximo son los que más variabilidad están dando. Aún así, todo parece indicar que sus propiedades como fertilizante son muy interesantes y se necesita más estudio para optimizarlas.

Lecturas y bibliografía recomendada sobre el tema:

• Estudio sobre la reducción de gases de efecto invernadero con el uso del biochar
• Grupo de investigación «Organic waste recycling in agriculture», del CEBAS-CSIC
• Proyecto de investigación FERTIPLUS (Reducing mineral fertilisers and agro-chemicals by recycling treated organic waste as compost and bio-char).
• Proyecto de investigación FERTERIL (Reducing mineral fertilisers & chemicals use in agriculture by recycling treated organic waste as compost and bio-char products)
• Terras Pretas: Propiedades y Fertilidad (Biochar o Agrichar), por Juan José Ibañez
• Terras Pretas del Amazonas: Distribución y Características Generales, por Juan José Ibañez
• Biochar, Cambio Climático, Secuestro de Carbono, Suelos y Marketing Empresarial, por Juan José Ibañez
• Open Source Technology, International Biochar Iniciative
• British Biochar Foundation
• Biochar and plant-soil interactions, del UK Biochar Researcn Center
• Ithaka Institute for Carbon Intelligence
• The European Biochar Research Network (eBRN) & COST Action TD1107 Biochar as option for sustainable resource management