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Introducción
La pérdida de la fertilidad y la degradación del suelo en México es un fenómeno agravado por el cambio climático que perturba la producción de alimentos y afecta la disponibilidad de agua (deficiencia o exceso) causada por sequías extremas o lluvias torrenciales, o por temperaturas muy altas o muy bajas. La gestión sustentable de éste y de los cultivos que en él se siembran contribuiría a la recuperación de la fertilidad perdida (Funes y Monzote, 2001; Sánchez et al., 2011) en este componente fundamental del agroecosistema. El empleo de biocarbón puede ser una posibilidad para contribuir a paliar la pérdida de fertilidad y la declinación de las propiedades químicas, físicas y biológicas de los suelos de México (Semarnat-Colpos, 2003) y particularmente la disminución de la materia orgánica, el incremento de la erosión y la degradación física.
La aparición de deficiencias nutrimentales generadas entre otros, por la pérdida de la fertilidad del suelo y en especial de la materia orgánica, reduce los rendimientos que pueden alcanzar los agrosistemas. Este es el caso del nitrógeno, un elemento generalmente escaso en el suelo. Este problema es frecuentemente subsanado con aplicaciones de fertilizantes inorgánicos. En ciertas zonas del país éstos se usan indiscriminadamente (hiperfertilización) lo que ha llegado a provocar contaminación de los cuerpos de agua y degradación en el suelo. Otros pocos agricultores usan abonos orgánicos (Fortis et al., 2007). Existen reportes que indican que el biocarbón puede retener temporalmente nitrógeno soluble en su estructura y liberarlo más lentamente que los productos inorgánicos, incrementando así la eficiencia de este elemento y la productividad de los cultivos (Zheng et al., 2013). También se ha considerado que el empleo de nuevas tecnologías como el uso de biofertilizantes, microorganismos y fertilizantes minerales para mejorar una deficiente fertilidad del suelo, podría verse apoyada por el empleo del biocarbón (Yamoah et al., 2002). El biocarbón provoca cambios positivos en el suelo que favorecen sus propiedades y el crecimiento de los cultivos (Ippolito et al., 2011). También contribuye a reducir el impacto del cambio climático, por estar constituido principalmente por formas resistentes a la oxidación, con lo que el carbono puede permanecer por largo tiempo en el suelo sin regresar a la atmósfera.
El biocarbón es un producto factible de ser obtenido sólo donde hay suficiente biomasa disponible, tal es el caso de los subproductos de actividades agroforestales o residuos orgánicos urbanos, que pueden ser usados como materia prima. Aunque la producción de biocarbón y su aplicación al suelo son nuevas tecnologías empleadas en varias partes del mundo (Lehman y Joseph, 2009; Major, 2010; Steiner, 2010; van Zwieten et al., 2010), en México, hay poca información disponible acerca de este producto. Si atendemos a las ventajas descritas en la literatura (Downie et al., 2009; Lehmann y Joseph, 2009; Amonette, 2009) y, en particular, a que su elaboración puede realizarse con materiales derivados de recursos renovables e in situ, es preciso hacer un análisis preliminar que avale futuras decisiones con respecto a su posible uso.
Los usos del biocarbón son múltiples (Schmidt y Wilson, 2014) y la aplicación de éste al suelo ya constituye una práctica común (Lehmann y Joseph, 2009; Verheijen et al., 2009). Varios investigadores (Chan et al., 2007; Lehmann y Joseph, 2009; Steiner, 2010) reportan que su empleo podría conducir a una mayor producción de los cultivos y mejoramiento de la calidad del suelo, de ahí el interés en esta práctica. Sin embargo, en otras partes del mundo ha sido cuestionado su uso (Ernsting y Smolker, 2009) y hay reservas para su aplicación (Mills, 2012). Efectos negativos del uso de biocarbón en el rendimiento de los cultivos han sido reportados por Manya (2012). A largo plazo, es de interés conocer las consecuencias para la salud y la seguridad de los seres humanos, especialmente en relación con los contaminantes potenciales como los HAP´S (Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos), los metales pesados, los compuestos clorinados, etc. que podrían estar presentes en algunos tipos de biocarbones. Es por ello que antes de recomendar la aplicación del biocarbón al suelo, es necesario someter a prueba su tecnología de producción y uso.
El objetivo de este trabajo fue compilar información relevante acerca del biocarbón generada en diversas partes del mundo, como base para iniciar en México estudios a nivel de laboratorio, invernadero y campo, que permitan verificar su eficacia como mejorador de suelos y como medio para secuestrar carbono. Dado que en muchas ocasiones se confunde el término biocarbón (biochar) con el de carbón se realizó una exhaustiva revisión bibliográfica dirigida a cubrir las siguientes reflexiones ¿Qué es el biocarbón? ¿De dónde deriva su importancia? ¿Cómo se produce? ¿Cuáles son los beneficios al ser usado en el suelo? Los autores de esta revisión bibliográfica están conscientes que existe una enormidad de literatura sobre el tema, baste para ello la consulta del tema en la Web o red informática sin embargo se trató de seleccionar prioritariamente los documentos originales que dieron origen a esta nueva tecnología, el célebre libro de Lehmann y Joseph (2009) “Biochar: Environmental Management” y artículos del mismo autor. También se seleccionaron artículos científicos disponibles en las bases de datos referenciales de SCOPUS, porque son documentos que pueden ser consultados más fácilmente dada su disponibilidad. Se sabe de otro tipo de literatura sobre el tema, sin embargo, su disponibilidad es limitada para la mayor parte de los usuarios que pueden estar interesados en esta tecnología en el país.
Es importante señalar que en esta revisión no se trata de abarcar toda la gama de componentes que definen el proceso de la pirólisis, ni tampoco se aborda este proceso como alternativa a la producción de energía renovable, para lo cual probablemente ha sido desarrollado prioritariamente este proceso. Se quiso abordar el tema de la pirólisis ya que es una parte indispensable dentro del proceso de generación del biocarbón, para que los interesados en la tecnología tengan una idea general de la necesidad de definir condiciones y características del mismo. El proceso de pirólisis es complejo en tanto que para ello intervienen elementos a definir con precisión tales como materia prima y sus características (tamaño, porcentaje de humedad, etc.), condiciones de pirólisis (temperaturas, velocidad de la reacción, tasas de calentamiento, tiempos de residencia etc.) y otros aspectos que requieren una mayor extensión en el tema. Es por ello que en este trabajo no se comparan los distintos procesos que existen o usan para tal propósito, ni se evalúan las energías asociadas a cada proceso. Esto es motivo de otras contribuciones que están siendo generadas por los autores.
La mayoría de los trabajos desarrollados sobre biocarbón (biochar) en el mundo presentan los beneficios del uso del mismo dentro de una visión de manejo agronómico enfocado a la productividad de los agosistemas. También se ha dado mucho énfasis en los últimos años a los aspectos microbiológicos asociados a las funciones de éste en el suelo. Sin embargo, en esta revisión los autores hemos querido centrar el interés en el uso del biocarbón como mejorador de suelo, una visión raramente abordada por los expertos del tema. De ahí que uno de los ejes del trabajo hace referencia a la situación de degradación y disminución de la fertilidad del suelo asociada a la pérdida de la materia orgánica, problemática presente en los suelos de México. Es por ello que se dio mayor importancia a la información sobre las propiedades físicas y químicas del biocarbón y a aquellas relacionadas con su estructura, en tanto que son éstas las que se asocian más con la problemática de la degradación del suelo. El biocarbón se propone como mejorador de las propiedades físicas (porosidad, infiltración de agua, estructura, entre otros), también como material de encalado ya que muchos biocarbones tienen valores de pH altos. Tiene potencial en la captura de carbono en el suelo, sobre todo de suelos degradados que han perdido la materia orgánica que es básica en la fertilidad física del suelo.
Naturaleza: ¿Qué es el biocarbón?
El biocarbón es el producto de la descomposición térmica de materiales orgánicos (biomasa) con escaso o limitado suministro de oxígeno (pirólisis), a temperaturas relativamente bajas (inferiores a los 700 ºC) y que es destinado a uso agrícola, lo que hace que sea diferente al carbón usado como combustible y al carbón activado. La International Biochar Initiative o IBI (2012) en su “Standardized Product Definition and Product Testing Guidelines for Biochar that is Used in Soil”, define al biocarbón como “un material sólido obtenido de una conversión termoquímica de biomasa en un ambiente limitado de oxígeno”.
Estructura química
Algunos autores consideran que la composición química de los biocarbones es muy similar al carbón producido para combustible y que lo único que los distingue es el objetivo para el cual fueron preparados (Schahczenski, 2010). Sin embargo, el biocarbón presenta relaciones O/C más altas que el carbón mineral, que también tiene su origen en la biomasa, pero que se forma por procesos geológicos en tiempos que comprenden escalas geológicas (Major, 2011).
Numerosos estudios (Lehmann y Joseph, 2009; Woolf et al., 2010; Shrestha et al., 2010; Major, 2010) sugieren que los componentes del biocarbón son altamente recalcitrantes en los suelos; esto es, que resisten la oxidación química y biológica, por lo que su tiempo de residencia es de cientos a miles de años, al menos de 10 a 10 mil veces más grande que los tiempos de residencia de la mayoría de la materia orgánica del suelo. Por esta característica de recalcitrancia, la adición de este producto al suelo puede actuar como un sumidero potencial de carbono (Verheijen et al., 2009) y así contribuir a la mitigación del exceso de CO2 en la atmósfera. Sin embargo, es importante mencionar que no todo el biocarbón permanece inalterado en el suelo, sino que una parte de éste puede ser oxidada (Cheng et al., 2008) lo que modifica algunas cualidades del suelo.
El proceso de pirólisis involucra una red compleja de reacciones asociadas a la descomposición de los principales constituyentes de la biomasa, como son la celulosa, la hemicelulosa y la lignina, que se caracterizan por su reactividad diferente. La celulosa es uno de los componentes importantes de los residuos agrícolas, por ello resulta interesante observar cuál es su cambio durante la pirólisis. Su degradación térmica entre 250 y 350 °C da lugar a muchos compuestos volátiles (vapores de agua y alquitrán, hidrocarburos, ácidos, H2, CH4, CO y CO2) quedando una matriz de carbono amorfa y rígida (Novak et al., 2009). Al aumentar la temperatura, se incrementa la proporción relativa de carbono aromático por la pérdida de compuestos volátiles y se lleva a cabo la conversión de carbonos, de oxialquilos a arilos y oxiarilos cuyas estructuras son semejantes a la del furano (Baldock y Smernik, 2002). A 330 °C las láminas de grafeno poliaromático empiezan a crecer lateralmente, a expensas de la fase de carbono amorfo y eventualmente coalescen. A 600 °C, el proceso dominante es la carbonización, lo que provoca la remoción de la mayoría de átomos no carbonosos como Ca, Mg, K, que se mantienen en la materia original por lo que aumenta aún más la proporción relativa de carbono, que puede ser mayor del 90% en peso en los biocarbones de materias primas de madera (Antal y Grønli, 2003). Novak et al. (2010) investigaron la química superficial de un biocarbón derivado de cáscara de nuez y revelaron que los principales grupos funcionales existentes eran hidroxil fenólico, C = O aromático, grupos alifáticos, entre otros. La caracterización de un biocarbón no fresco reveló que contiene una gran fracción de benceno y cantidades significativas de otros compuestos aromáticos como tolueno, benzonitrilo e hidrocarburos aromáticos policíclicos, además de éteres y ésteres metílicos aromáticos dentro de su estructura (Kaal et al., 2008).
En resumen, es comúnmente aceptado que cada partícula de biocarbón consiste de dos fracciones estructurales principales: láminas juntas de grafeno cristalino y estructuras aromáticas amorfas ordenadas, ambas asociadas con enlaces de carbono en forma de anillos de tipo benceno con oxígeno o hidrógeno (Lehmann y Joseph, 2009). Estos enlaces entre estructuras aromáticas de C-O y C-H gobiernan la estabilidad del biocarbón y son usados para medir su grado de aromaticidad (Hammes et al., 2006). También tiene estructuras de carbono oxidadas y alifáticas muy fácilmente degradables.
Características físicas-químicas
Con respecto a sus propiedades físicas, el biocarbón es un sólido carbonoso, de color negro, con una superficie intrincada y desordenada, cuyas características estructurales varían por el tipo y tiempo de la pirólisis. En general es amorfo según estudios de microscopía electrónica de barrido realizados por Qiu et al. (2008). El biocarbón está constituido por partículas de diferentes tamaños, lo que depende de la fuente y tamaño de la materia prima (Lehmann, 2007). Posee una alta porosidad con micro, meso y macroporos, cuyos tamaños van de <2 nm, 2-50 nm y >50 nm, respectivamente por lo cual lo han comparado con un “arrecife subterráneo” que puede ser hábitat para microorganismos (Rouquerol et al., 1999; Downie et al., 2009). Los macroporos provienen de los espacios propios de la materia prima original y permiten el transporte rápido de sorbatos, para su posterior difusión en el volumen de microporos, ayudando al transporte de moléculas concentradas (Martínez et al., 2006). Los microporos son generados en el proceso de pirólisis, por lo que al aumentar la temperatura aumenta la microporosidad, además generan más área de carga reactiva. Los microporos están asociados a la adsorción de compuestos líquidos, sólidos y de gases (Verheijen et al., 2009). Presenta muy baja densidad aparente, entre 0.30 a 0.43 g cm-3 como es el caso de biocarbones de diferentes tipos de madera producidos en diferentes tipos de hornos (Pastor et al., 1993). En general presenta una alta área superficial, entre 200 y 400 m2 g-1 (Kishimoto y Sugiura, 1985), aunque también se han encontrado valores tan bajos como 3.64 y 14.14 m2 g-1 para biocarbones producidos de pasta de semilla de cártamo prensado, bajo una atmósfera estática de nitrógeno (Angin y Sensoz, 2011). En otro estudio, dos biocarbones derivados de residuos de fábrica de papel generados bajo una pirólisis lenta, presentaron valores de 2.9 a 114.9 m2 g-1 (van Swieten et al., 2010a). Ocasionalmente, han excedido los 1000 m2 g‑1, lo cual es importante por el efecto que ello tiene sobre la capacidad de retener nutrimentos y agua (Downie et al., 2009). Sin embargo, debe considerarse que el biocarbón experimenta cambios químicos y estructurales durante los procesos de “envejecimiento”, es decir, con el tiempo (Cheng y Lehmann, 2009) lo que modifica sus propiedades físicas, químicas y biológicas.
Un esquema de caracterización general del biocarbón considera la determinación de: humedad, ceniza (sílice, hierro, alúmina y materia no combustible), materia volátil o móvil y materia residente o recalcitrante (carbono fijado) que corresponde al sólido que queda después de que la materia volátil ha sido expulsada, pero no es carbono en su totalidad (McLaughin et al., 2009).
La materia volátil o móvil, es la fase gaseosa que se produce cuando el biocarbón es calentado. La proporción de ésta es transcendental cuando se aplica biocarbón al suelo, ya que existe evidencia que precipita dentro del mismo. Al suelo le provee una fuente de carbono soluble que puede causar una deficiencia de nutrimentos a corto plazo, porque estimula el crecimiento de microorganismos que compiten con la planta por nitrógeno disponible y, además, desaparece generalmente en una estación de crecimiento, sin contribuir a mejorar las propiedades del suelo a largo plazo (McLaughlin et al., 2009). El contenido de materia volátil ha sido usado como una medida de la susceptibilidad del biocarbón a degradarse. También se sabe que a mayor contenido de material volátil es mayor la repelencia del biocarbón al agua.
El biocarbón puede presentar valores elevados de la relación C:N. Se han reportado valores de esta relación de 245 en un biocarbón de cáscara de nuez. Novak et al. (2010) concluyeron que el 58% de carbono se encuentra formando parte de estructuras aromáticas altamente condensadas, y una menor cantidad se presenta en forma alifática (29%) y carboxílica (13%), por lo que es poco probable que altere la biodisponibilidad de carbono en el suelo. Los materiales ricos en nitrógeno con una baja relación C:N son buenos para producir composta, y favorecen la liberación de nitrógeno para las plantas y microorganismos. Sin embargo, cuando esa relación es alta, como en los materiales leñosos, la liberación de nitrógeno es disminuida o nulificada. Debido a su recalcitrancia, el uso del biocarbón como mejorador de suelos no conlleva un aumento de carbono lábil, por lo tanto, la relación C:N efectiva no aumenta, por lo que no se tiene un efecto adverso en la asimilación de nitrógeno por las plantas (Kimetu et al., 2008). En estudios recientes en los cuales se adicionó abonos ricos en nitrógeno al biocarbón, se observó una reducción de la pérdida de este elemento arriba del 50% por volatilización en forma de amoniaco (Steiner et al., 2010).
La composición química de los biocarbones es muy variable. Por ejemplo, un biocarbón producido a partir de roble blanco y rojo presentó 90.8% de carbono, 7.2% de oxígeno y 1.7% de hidrógeno (Cheng et al., 2008). Mientras que un biocarbón de arroz y otro de trigo presentaron 80.7 y 80.4% de carbono, 9.11 y 9.03% de oxígeno y 2.79 y 2.75% de hidrógeno, respectivamente, lo que pone de manifiesto su amplia variabilidad (Qiu et al., 2008). El nitrógeno de la biomasa original puede no estar realmente disponible. El fósforo generalmente es conservado durante la volatilización de moléculas orgánicas asociadas y está presente como cenizas dentro del biocarbon, y al solubilizarse queda disponible para las plantas (Mašek y Brownsort, 2011).
Estudios de caracterización de biocarbones han consignado reacciones donde el pH varía de ácido a alcalino, con una media de pH 8.1 y un intervalo de pH entre 6.2 y 13 (Chang y Xu, 2009; Srinivasarao et al., 2013). En cuanto a la capacidad de intercambio catiónico (CIC) ésta es muy variable y va desde unas cuantas unidades hasta 40 cmol kg-1 producto de su química superficial. Ésta cambia después de su incorporación a los suelos por las interacciones con el ambiente. Se ha demostrado que la CIC puede ser muy baja cuando se usan bajas temperaturas en la pirólisis, pero se incrementa significativamente a temperaturas más altas (Lehmann, 2007). También se ha reportado que el biocarbón presenta una mayor capacidad de intercambio de cationes (CIC) por unidad de carbono que la materia orgánica del suelo (Sombroek et al., 1993), debido a su mayor área y carga negativa superficial, y a una mayor densidad de carga (CIC potencial por unidad de área). Los responsables del incremento de la CIC y la reactividad del biocarbón en el suelo son los grupos carboxílicos que se forman sobre los puentes de núcleos aromáticos del biocarbón que resultan de su oxidación (Liang et al., 2006). En comparación con otros tipos de materia orgánica, el biocarbón es capaz de adsorber fuertemente aniones fosfato, aunque el mecanismo aún no se conoce (Lehmann, 2007). Esto es debido a que las cargas superficiales del biocarbón pueden ser positivas, principalmente en los biocarbones recién preparados. A medida que avanza el envejecimiento del biocarbón se generan más cargas negativas que positivas y se incrementa la acidez superficial con el consecuente decrecimiento de la basicidad (Cheng y Lehmann, 2009). Los cambios en las cargas superficiales del biocarbón están correlacionados muy fuertemente con el tiempo y las temperaturas anuales medias. Los biocarbones maduros presentan mayor CIC que los jóvenes, por su contacto con el oxígeno y el agua (Cheng et al., 2008). La CIC se reduce conforme a la disminución del pH del biocarbón, así valores de CIC son bajos a pH bajo y se incrementa a pH alcalinos. Es posible que pueda presentarse un punto en el que la CIC tenga el valor de cero (punto de carga neta cero, de manera similar al término usado en los suelos) el cual depende de la temperatura de pirólisis. La CIC potencial (a pH 7) y el área superficial de un biocarbón recién producido parecen incrementarse con la temperatura de la pirólisis. Lehmann (2007) considera que entre 450 y 550 ºC podría ser la temperatura óptima para la elaboración del biocarbón.
Historia del biocarbón
Este producto tuvo su origen al ser redescubiertas las tierras negras de los indios amazónicos de Brasil, descritas como Terra Preta (tierra negra), por Smith en 1879 y Hartt en 1885 (Woods, 2004). Estos autores consignaron la existencia de unos suelos oscuros y fértiles en la Amazonia brasileña, pero no pudieron precisar su origen. Falcao (2012) consideró que dichos suelos fueron desarrollados por los indios mediante depósito de materiales orgánicos, derivados de la quema de biomasa y restos de esqueletos de pescado, lo cual los transformaba en suelos fértiles al agregársele cierta riqueza de nutrientes. Las altas concentraciones de carbón pirogénico en la Terra Preta provinieron principalmente del carbón de cocina y restos de incendios y productos no combustibles (Glaser et al., 2001). Un contenido anormalmente alto de nutrimentos esenciales como P, Ca y K en muchos de estos suelos, apoyan tales pronunciamientos. Las teorías acerca del origen antropógeno de las tierras negras también incluyen quema de los sitios, ya sea por incendios casuales en el área o intencionales, realizados para destruir bosques con el fin de usarlos como tierras de cultivo y para eliminar la maleza (Woods y Glaser, 2004). Sin embargo, hoy es ampliamente aceptado que las Terras Pretas fueron no solamente usadas por los pobladores locales recientes, sino que también son un producto de la gestión indígena del suelo como lo propuso Gorou (1950). Estudios posteriores (Sombroek, 1966; Smith, 1980; Kern y Kämpf, 1989) confirmaron estas propuestas.
Se considera que los inicios de la formación de Terra Preta de Indio corresponden aproximadamente a los últimos tiempos del período pre-colombino en la Amazonia (Neves et al., 2003). Orlando (2012) comentó que antes se pensaba que sólo se encontraban en la Amazonia, pero aseguró que recientemente este tipo de suelos también pueden encontrase en México y África. Asimismo se tienen evidencias de su existencia en Borneo (Sheil et al., 2012) y, en Estados Unidos de América, desde hace más de 10 mil años. En esos casos habrían sido generados por incendios, tanto naturales como inducidos, en las praderas (Skjemstad et al., 2002; Laird et al., 2009). En Australia, Alemania (Skjemstad et al., 2002) y en Japón (Ishii y Kadoya, 1994) se han encontraron suelos similares.
El estudio de esos suelos con alto contenido de carbón llevó a concluir que presentaban excelentes propiedades, entre las que podemos mencionar su elevado contenido de materia orgánica y carbono residente, una elevada disponibilidad nutrimental y altos contenidos de humedad, mayor capacidad de intercambio catiónico y mayor actividad microbiológica (Lehmann y Joseph, 2009).
En el trabajo publicado por Neves et al. (2003) se citan a muchos investigadores (Retan, 1915; Morley, 1927; Tyron, 1948; Santiago y Santiago, 1989), que estudiaron el uso de carbón en la gestión del suelo. En el mismo trabajo se indica que, incluso Liebig (1878) describió una práctica en China en la cual la biomasa de desecho era mezclada con suelo e incendiada durante varios días hasta obtener una tierra negra, la cual proveía de vigor a las plantas. Pero no fue sino hasta 1966 que el científico holandés Wim Sombroek (1966) en su publicación “Suelos de la Amazonia” prestó atención a estos suelos y tiempo después promovió la idea de desarrollar nuevas tierras negras como almacenes de carbono para cultivos intensivos que él llamó Tierra Negra Nueva (Woods y McCann, 1999; Neves et al., 2003). De aquí nació la idea de usar una tecnología semejante para que el carbón de la quema de desechos vegetales fuese enterrado en el suelo, como una forma de capturar de manera relativamente permanente (secuestrar) el exceso de carbono atmosférico y contribuir a paliar el efecto del cambio climático. El intento de imitar o recrear este tipo de suelos con altos contenidos de carbón y tan buenas características y alta productividad, originó el interés particular en el estudio del biocarbón.
Procesos de fabricación del biocarbón
Materias Primas
Los materiales usados para elaborar biocarbón son muy numerosos. Sin embargo, no todos los residuos o subproductos son materias primas apropiadas para producirlo. Una de las características que deben ser prioritarias para su selección es que los materiales no deben competir con otros usos, principalmente si éstos generan productos de mayor valor económico que el biocarbón, o bien que compitan con la producción de alimentos y de bienes y servicios ambientales. Entre los materiales más citados en la literatura se tienen a los residuos de cosecha, plantas secas, biomasa de árboles, desechos de papel, de arroz; los residuos de aceituna, desperdicios orgánicos de la vida urbana. Lehmann y Joseph (2009) mencionan entre dichas materias primas a: madera, estiércol, hojas, residuos de cultivos y Brick (2010) agregó a éstas, camas de aves, algas, cáscaras de naranja, de nueces y lodos residuales. La transformación de estos últimos a biocarbón al menos asegura, la exclusión de gérmenes que pudiesen resultar nocivos para los cultivos de consumo humano o animal. Esta transformación representa una alternativa al depósito de lodos residuales que se incrementará en el futuro cercano, en la medida en que en el país se construyan más plantas de tratamiento de aguas grises. La materia prima usada para elaborar los biocarbones y las reacciones químicas que ocurren en el proceso de pirólisis definen las características estructurales y químicas específicas para los biocarbones dando origen a materiales muy heterogéneos (Antal y Grønli, 2003; Brick, 2010). Esto se debe a que los componentes orgánicos que conforman la biomasa original influyen directamente en las propiedades químicas y físicas del biocarbón formado, lo que define a su vez los efectos benéficos del biocarbón y su tiempo de residencia en el suelo (Schmidt y Noack, 2000; Lehmann, 2007). En México se han elaborado biocarbones a partir de aserrín, bagazo de caña de azúcar, residuos de encino y pino, lirio acuático y cascarilla de café, con objeto de dar valor agregado a estos residuos que tradicionalmente son poco valorados en el medio y también porque se trata de evitar que generen problemas de salud y contaminación de ecosistemas. Por ejemplo, en México el aserrín es uno de los residuos más generado en los aserraderos, se genera aproximadamente 7.95% de aserrín por cada 35.75% de residuos como tiras, recortes, etc. (Cruz, 20121). El aserrín se ha asociado a afecciones respiratorias como asma, bronquitis crónica y otras como alergias y dermatitis. Otro residuo muy abundante en el campo mexicano es generado en la industria de la caña de azúcar. Los residuos que quedan en el campo cañero mexicano varían de 16 a 30 toneladas por hectárea (Toledo et al., 2008), el bagazo que queda por cada tonelada procesada de tallo es de 250 a 400 kg (Hernández et al., 2008). La práctica más común dada a estos residuos ha sido la quema, actividad que ha sido considerada como inapropiada en el marco de la sustentabilidad y la ecología pero que es muy practicada. Aunque el bagazo de caña tiene otros usos como materia prima para la producción de energía en las calderas de los ingenios o centrales azucareras, o para la extracción de subproductos como alcohol, se ha considerado como materia prima para la producción de biocarbón en planes del gobierno mexicano.
Procesos para obtener biocarbón
Éstos son diversos, principalmente se consideran las tecnologías termoquímicas para transformar la biomasa en fuentes de energía renovable. Éstas pueden ser clasificadas en cuatro categorías generales: pirólisis lenta, pirólisis rápida, pirólisis ultrarápida y gasificación (Laird et al., 2009; Brick 2010; Ippolito et al., 2011). La pirólisis ocurre en ausencia completa de oxígeno mientras que la gasificación se da con reducida cantidad de él, Brick (2010) propone un quinto proceso que es la carbonización hidrotérmica.
La pirólisis, es el proceso termoquímico usado para transformar biomasa y otros materiales orgánicos de baja densidad energética (~1.5 GJ m-3) a: líquidos de alta densidad energética, conocidos como bio-aceites (~22 GJ m-3 o ~17 MJ kg-1), a sólidos de alta densidad energética conocidos como biocarbón (~18 GJ kg-1) y a un gas de relativamente baja densidad energética, conocido como gas de síntesis (syngas) (~6 MJ kg-1) (Laird et al., 2009). Fundamentalmente la pirólisis involucra el calentamiento de materiales orgánicos a temperaturas superiores a 400 °C en ausencia de oxígeno. A estas temperaturas, los materiales se descomponen térmicamente, liberando una fase de vapor y generando una fase sólida residual (biocarbón). Si los vapores de la pirólisis son enfriados ocurre una condensación en compuestos líquidos polares y de alto peso molecular (bio-aceite), mientras que los compuestos volátiles de bajo peso molecular permanecen en la fase gaseosa (gas de síntesis o syngas). Las transformaciones físicas y químicas que ocurren durante la pirólisis son muy complejas y dependen tanto de la naturaleza de la biomasa como de las condiciones del reactor. Cuando se usa una tecnología de alta eficiencia es posible alcanzar rendimientos de masa alrededor del 30-40% (base húmeda), con producciones de energía de cerca del 30% (contenida en el carbón) y contenidos de carbono fijado arriba del 90% de la biomasa original (McHenry, 2009). Las condiciones de pirólisis y las características de la materia prima (composición, distribución de tamaño de partícula y de tamaño de poro, entre otras), determinan en gran medida las propiedades físicas y químicas del carbón producido lo que apoya la conveniencia de hacer su aplicación en un suelo, registrar su comportamiento, transporte y destino en el ambiente (Verheijen et al., 2009).
Pirólisis lenta. La pirólisis convencional o lenta se caracteriza por lapsos de calentamiento de la biomasa pausados, temperaturas bajas y largos tiempos de residencia de los sólidos y el gas. De acuerdo al sistema, los lapsos de calentamientos son cerca de 0.1 a 2 °C por segundo y prevalecen las temperaturas alrededor de los 500 °C. El tiempo de residencia del gas puede ser mayor de 5 s, mientras que para la biomasa puede ser de minutos a días (Sadaka, 2007). Según Gheorghe et al. (2009) este sería el proceso con el más alto rendimiento de biocarbón.
Pirólisis rápida. El calentamiento es mayor a 200 °C s-1 y las temperaturas que prevalecen son usualmente mayores a los 550 °C. Debido al corto tiempo de residencia del vapor, los productos son de alta calidad, principalmente son líquidos, como los bioaceites y gases ricos en etileno que podrían ser usados para producir alcoholes o gasolina. La producción de carbón y alquitrán es mucho menor en este proceso (Farag et al., 2002; Czernik y Bridgwater, 2004; Sadaka, 2007). El tratamiento provoca la ruptura de los polímeros de los componentes de la biomasa en vapores condensables que forman bioaceite. Además, potencialmente podría ser un método seguro de eliminación de materias primas contaminadas por toxinas (Mullen et al., 2010).
Pirólisis ultrarrápida. La pirólisis ultrarrápida se caracteriza porque las temperaturas a las que se lleva a cabo el proceso son moderadas (400-600 °C) y las tasas de calentamiento son rápidas (>2 °C s-1). Los tiempos de residencia del vapor son usualmente menores a 2 s. En este sistema se produce considerablemente menos alquitrán y gas. Sin embargo, los productos aceitosos obtienen su máximo rendimiento (75 y 80%) (Sadaka, 2007; Demirbas, 2009).
Gasificación. En este proceso la biomasa, especialmente madera, se quema en una secuencia de dos reacciones. La primera es la conversión de madera a carbón y se le llama carbonización con gasificación de la madera. Esto, básicamente, es la misma conversión que ocurre en la pirólisis lenta. Después que el carbón se ha formado, la segunda reacción, con mayor temperatura, convierte el carbón a ceniza y es llamada gasificación de carbón. Si hay demasiado oxígeno entonces todo el carbón es consumido y sólo quedan cenizas. Si la cantidad de oxígeno es limitada, entonces sólo una parte del carbón es consumido y algunos remanentes salen por el fondo del gasificador (McLaughin et al., 2009).
Carbonización hidrotérmica. Otra tecnología para producir biocarbón es la carbonización hidrotérmica, que consiste en aplicar calentamiento a materiales con gran contenido de agua, como lodos residuales, pulpa de café, estiércoles, algas, entre otros, que son sumergidos en agua, y aunque la temperatura es alta, no se llega a la ebullición (Brick, 2010). Mediante este proceso ha sido posible carbonizar materiales sólidos con lignina y celulosa, y polisacáridos disueltos en agua, con la obtención de productos carbonosos nanoestructurados (Baccile et al., 2010). Asimismo, se pueden producir biocarbones a temperaturas bajas (~200 °C) y tiempos muy cortos (Titirici et al., 2007). Además, como no es necesario secar los materiales para hacer el biocarbón, hay un gran ahorro de energía y por tanto los costos de producción disminuyen. Sin embargo, no ha tenido gran desarrollo y sólo existen algunas plantas piloto.
La pirólisis rápida produce cerca del 12% de biocarbón, la moderada el 20%, la lenta el 35%, la gasificación del 10 al 20% y la combustión hidrotérmica del 37 al 70% (Brick, 2010). Verheijen et al. (2009) consideran que el proceso más adecuado para producir biocarbón como mejorador de suelos y a fin de ayudar a mitigar el cambio climático es la pirólisis lenta, ya que maximiza la producción de biocarbón que es el compuesto más estable de los productos finales de la pirólisis. Las temperaturas de 300 a 500 ºC optimizan el rendimiento de biocarbón (Hayes, 2009).
Variables que afectan la pirólisis
Diversas variables afectan el mecanismo y la cinética de las reacciones de pirólisis. Estas variables, incluyen la composición del sustrato, el intervalo de calentamiento, la temperatura y presión de la cama, atmósfera ambiental presente y uso de catalizadores, por lo que deben ser completamente comprendidas y apreciadas. Entre otras cosas, estas variables tienen un efecto profundo en la secuencia y cinética de las reacciones y por tanto, en el rendimiento de los productos formados. Al entender la influencia de estas variables en el proceso, las condiciones de pirólisis pueden ser anticipadas y controladas para reducir las reacciones secundarias no deseadas y promover la formación de productos deseables, ya que las cantidades de fracciones sólida, líquida y gaseosa dependen marcadamente de tales variables (Sadaka, 2007).
Composición del sustrato. La biomasa que se puede emplear para producir biocarbón está formada de materiales complejos y heterogéneos derivados de diferentes orígenes. Su estructura y composición varía de acuerdo a las especies de las cuales proviene y dichos componentes son responsables de la variedad y complejidad de los productos formados durante la pirólisis. Krull et al. (2010), encontraron que la mayoría de las propiedades agronómicas del biocarbón variaban de acuerdo a la materia prima. La heterogeneidad de la biomasa resulta ser un obstáculo para su uso químico, esto debido a que se obtiene un rendimiento más bajo al considerarse los productos individuales derivados de cada uno de sus elementos. Esto también afecta el rendimiento del biocarbón y de combustibles que pueden ser productos de la pirólisis (Sadaka, 2007). Además, es necesario considerar que en la actualidad, para producir biocarbón, no sólo se usan los materiales que originalmente contribuyeron a la formación de la Terra Preta, que eran principalmente restos de árboles, malezas, huesos, sino que también se utilizan restos de plantas cultivadas cuyo manejo agronómico ha aportado agroquímicos, como es el caso de los lodos residuales o camas avícolas que probablemente contienen concentraciones importantes de herbicidas, pesticidas, fungicidas, metales pesados y antibióticos, que pueden afectar al suelo, a los cultivos y, finalmente, a la salud humana (Verheijen et al., 2009).
Intervalo de calentamiento. Este parámetro representa el aumento de temperatura por segundo, que aunado a la duración del calentamiento y a su intensidad, afectan la velocidad, grado, secuencia de las reacciones de pirólisis, y la composición de los productos resultantes. Las reacciones ocurren en una amplia gama de temperaturas; por lo tanto, los productos formados al principio tienden a experimentar una transformación adicional y su descomposición en una serie de reacciones consecutivas. Al ser más bajo el intervalo de temperatura se aumenta la producción de biocarbón y al ser mayor, disminuye (Antal y Grønli, 2003; Sadaka, 2007). Este parámetro es importante porque modifica su posible valor para la agricultura, aún cuando no existe un consenso sobre cuál sería la mejor materia prima en términos de su uso en el suelo y de la producción de energía (Sohi et al., 2010).
El nivel de calentamiento es función de las dimensiones de la materia prima y el tipo de equipo de pirólisis empleado. La velocidad de difusión térmica dentro de una partícula disminuye con el incremento de su tamaño, lo que resulta en un intervalo de calentamiento más bajo. Los productos líquidos son favorecidos por la pirólisis de partículas pequeñas y temperatura elevada, mientras que el rendimiento de productos volátiles (gases y líquidos) se incrementa con el aumento de la temperatura de calentamiento y en ese caso los residuos sólidos disminuyen (Sohi et al., 2010). El carbón es maximizado por la pirólisis de partículas grandes con bajas tasas de calentamiento y baja temperatura (Sadaka, 2007).
Temperatura. El tiempo requerido para obtener un cierto nivel de conversión disminuye con el incremento de temperatura. A baja temperatura, el carbón es el producto dominante seguido por el agua. Las maderas duras producen menos carbón, pero más ácidos que las maderas blandas (Sohi et al., 2010).
Efectos el uso de biocarbón en el suelo
Propiedades del suelo
La incorporación de biocarbón al suelo puede alterar sus propiedades físicas tales como la textura, la estructura, la distribución del tamaño de poro, el área superficial total, y la densidad aparente, con repercusión en la aireación, capacidad de retención de humedad, crecimiento de las plantas y facilidad de laboreo del suelo. En ocasiones las partículas de biocarbón que son muy pequeñas pueden bloquear parcial o totalmente la porosidad del suelo con la consecuente alteración de su estructura y la disminución de infiltración de agua (Downie et al., 2009).
El biocarbón por lo general incrementa la capacidad de intercambio catiónico (CIC) del suelo y, por lo tanto, la retención de NH4+, K+, Ca2+, Mg2+, lo que probablemente se atribuye a su elevada superficie específica, alta carga superficial negativa y elevada densidad de carga, aspectos que no son frecuentemente desarrollados en los estudios sobre biochar.
Funciones y procesos en el suelo
Según varios autores, el biocarbón puede mejorar las funciones del suelo, así como intervenir en los procesos que en él se desarrollan (Verheijen et al., 2009). Algunas evidencias muestran que el biocarbón funciona como portador de microorganismos, por lo que su adición al suelo puede incrementar la población de hongos micorrízicos y los niveles de infección por Rhizobium siendo por ello incorporado a los trabajos de bioremediación de suelos (Amonnette, 2009). En plantas de tomate inoculadas con Botrytis se reporta que su aplicación indujo respuestas en las rutas de resistencia sistémica adquirida e inducida en el dosel, lo que sugiere que favoreció la resistencia al estrés biótico (Elad et al., 2011). Según Amonette (2009), la aplicación de biocarbón aumenta la capacidad de retención de nutrimentos en el suelo con la consecuente reducción de la necesidad de aplicar altas dosis de fertilizantes (Glaser, 2001) lo que se traduce en un aumento de la eficiencia de uso del fertilizante (Gaunt y Cowie, 2009; Laird et al., 2009).
Al aplicar biocarbón al suelo se puede aumentar su permeabilidad al agua y se reduce la escorrentía y los costos de riego (De Gryze et al., 2010). Esto se constató en suelos de Australia (Chan et al., 2007) y el Reino Unido (Gathorne et al., 2009) donde la aplicación de biocarbón mejoró la aireación del suelo e hizo más fácil el laboreo. Cuando se ha usado con fines de encalado, el biocarbón ha mejorado el balance del pH (Granatstein et al., 2009; Amonnette, 2009). Las mejoras del suelo atribuidas a la adición de biocarbón incluye también el incremento en la retención de humedad, y la permeabilidad del aire (McLaughlin, 2009).
Aún cuando la mayoría de estudios demuestran el efecto benéfico del biocarbón, algunos investigadores no han obtenido los mismos resultados. Por ejemplo, van Swieten et al. (2010), ensayaron el uso de dos biocarbones en un suelo australiano calcáreo, con una aplicación de 4.5 Mg acre-1 (11.1 Mg ha-1). Los resultados mostraron un incremento en el contenido de carbono total pero no en los nutrimentos extraíbles. Por su parte McClellan et al. (2007) probaron un biocarbón de cáscara de nuez macadamia de carbonizado ultrarrápido, en un estudio en macetas con suelos derivados de cenizas volcánicas, fértiles, cultivados, y usando lechuga como planta indicadora. Los mejores resultados en aumento de biomasa y consumo de nitrógeno correspondieron al testigo y a las macetas con biocarbón al 5%. En otro experimento en el que se probaron tratamientos con biocarbón, fertilización NPK y cal en un suelo infértil y usando maíz como cultivo indicador, el mejor tratamiento fue aquel sin biocarbón pero con fertilización NPK y cal. Por su parte Unger y Killorn (2011) evaluaron la aplicación de biocarbón y urea en un experimento de campo con maíz durante tres años. Ellos constataron que el rendimiento de grano y biomasa no presentaron diferencias entre los tratamientos que usaron biocarbón, con y sin fertilizante, pero sí hubo una respuesta a la sola aplicación de fertilizante.
Se ha demostrado que el biocrabón puede retener elementos metálicos o contaminantes (Hiller et al., 2007). Por ejemplo, un biocarbón de estiércol probado por Brendová et al. (2012) puedo retener particularmente cadmio, otro de cascarilla de semilla de algodón retuvo además otros metales pesados, lo cual se atribuye a su alta área específica. Resultados similares se obtuvieron al usar biocarbón como adsorbente en un cultivo de arroz donde el suelo estaba contaminado con cadmio. Verheijen et al. (2009) reportan que el bicarbón también puede favorecer la sorción de compuestos orgánicos como herbicidas, pesticidas, enzimas; así como compuestos hidrofóbicos como hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), bifenilos policlorinados en suelos y sedimentos, contribuyendo así a evitar efectos nocivos a corto y largo plazo (Verheijen et al., 2009).
Si se aplica biocarbón al suelo es indispensable considerar la Capacidad de Carga con Biocarbón (CCB) que es la cantidad máxima de carbono, en forma de biocarbón, que puede ser adicionada a los suelos de manera segura sin comprometer otras funciones de éste o del ambiente en general. Sin embargo, no es claro cómo se determina esta cantidad. Tampoco se sabe si la CCB varía en los biocarbones producidos por distintas materias primas y procesos, o si varía en diferentes tipos de suelos y condiciones ambientales (Verheijen et al., 2009) lo cual debería ser motivo de mayor estudio. Se han reportado en la literatura cargas mayores a 140 Mg ha-1 (Lehmann et al., 2003). Otros trabajos reportan cargas superiores a 50 Mg ha-1 y 60 Mg ha‑1; sin embargo, en este caso, los efectos positivos en el rendimiento desaparecieron al aumentar la dosis, lo que llevó a atribuir la respuesta positiva al clima y el suelo (Rondon et al., 2007). También se han usado dosis menores, de 5 a 50 Mg ha-1 complementadas con una gestión correcta de fertilización, con lo cual se obtuvieron efectos positivos sobre el rendimiento de cultivos. Como la aplicación de biocarbón al suelo es una acción irreversible, se destaca que es muy complejo calcular la CCB adecuada para los cultivos, suelos y otras condiciones de manejo. Al respecto, es necesario considerar además de la productividad del cultivo otros aspectos como son la biología del suelo, el transporte de partículas finas del biocarbón a través del agua superficial y subterránea, entre otros. Por último, se debe tomar en cuenta el riesgo de una combustión espontánea del biocarbón en el suelo (Verheijen et al., 2009). De ahí la necesidad de recopilar resultados de experimentos en campo, los cuales son pocos y revisar con detalle la gran cantidad de experimentos en diferentes agroecosistemas.
Secuestro de carbono y cambio climático
La agricultura y el cambio climático están fuertemente ligados, ya que la actividad agrícola contribuye a la formación de gases de efecto invernadero (GEI) en un alto porcentaje del total emitido (Sohi et al., 2009), sobre todo por el uso no racional de fertilizantes y las prácticas de cultivo (Martínez et al., 2008). En México, el sector agrícola representa el 6.4% del total de emisiones de GEI (INEGI, 2009). Asimismo, la actividad forestal también contribuye a éstos como resultado de la deforestación y los incendios provocados. La actividad pecuaria, en particular la de rumiantes, aporta, 14.5% del total de emisiones de GEI (Masera et al., 1997; FAO, 2013). Otro factor que contribuye a la generación de éstos gases es el cambio en el uso de la tierra (Akala y Lal, 2001). Ante este escenario, uno de los beneficios que se espera por el uso de biocarbón es la captura de carbono. En el ciclo del carbono las plantas toman CO2 de la atmósfera para la fotosíntesis y al morir forman parte de la materia orgánica del suelo, presentando carbono en sus estructuras. Sin embargo, la mayor parte de esta materia es mineralizada por los microorganismos del suelo, en este proceso se libera CO2 a la atmósfera, que se suma al producido por la respiración de las plantas. Las cantidades de CO2 absorbidas y liberadas en este proceso están balanceadas, este es el caso de un balance de carbono neutral, es decir, que no incrementa la cantidad neta de este gas en la atmósfera. La adición neta de carbono a la atmósfera representa el carbono positivo, en tanto que la reducción neta de este gas refiere al carbono negativo. En este sentido, cuando se aplica biocarbón al suelo, dado que el carbono está en forma recalcitrante, tarda mucho tiempo en degradarse, convirtiéndose en carbono negativo (Schahczenski, 2010).
Lehmann y Joseph (2009) y Downie et al. (2009) consideran que la aplicación de biocarbón al suelo, debería considerarse como un mecanismo de secuestro de carbono. El biocarbón posee alto contenido de carbono orgánico, altamente resistente a la descomposición, por lo que funciona como un almacén de formas recalcitrante de este elemento cuando aplicado al suelo como mejorador (Amonette, 2009) por lo que se puede considerar como un factor inhibidor del cambio climático (Granatstein et al., 2009). También disminuye las emisiones de óxido nitroso que es otro GEI (Gathorne et al., 2009).
Para tener un conocimiento concreto del potencial del biocarbón para retener carbono en el suelo por largo tiempo, se debe realizar un análisis de ciclo de vida del biocarbón. Para ello se debe considerar la eficiencia energética, las emisiones de GEI y otras evaluaciones del ambiente global asociadas a su elaboración. Este es un método que se usa para evaluar las cargas ambientales asociadas a un producto, proceso o actividad a lo largo de su vida útil, con la cuantificación de la energía, los recursos y las emisiones usados en su generación (Schahczenski, 2010). Mediante el análisis del ciclo de vida del biocarbón se ha podido demostrar que puede reducir las emisiones de GEI en diversas magnitudes, lo que depende del tipo de materia prima y de los sistemas de pirólisis empleados para producirlo (De Gryze et al., 2010). Otros estudios (Gaunt y Lehmann, 2008; Lehmann y Joseph, 2009; Cayuela et al., 2010; Roberts et al., 2010) reportan que el biocarbón sí conduce a una reducción neta en la emisión de GEI y que el uso de la biomasa es eficiente desde el punto de vista energético. Woolf et al. (2010) indican que es posible disminuir de las emisiones de carbono equivalente de CO2 en el orden de 1.8 Pg CO2-Ce anualmente, y 130 Pg CO2‑Ce en un siglo, considerando disponibilidad de materia prima para producir biocarbón, y preservando la biodiversidad, la estabilidad de los ecosistemas y la seguridad alimentaria. Esta capacidad del biocarbón de contribuir al secuestro del carbono y disminuir los GEI requiere tecnologías adecuadas que respeten las áreas de cultivo, las selvas y bosques, de manera que no se genere un problema entre la seguridad alimentaria, la producción de biocombustibles y la conservación del ambiente (Tilman et al., 2009). Una estimación efectuada por la Iniciativa Internacional de Biochar (IBI, 2009) indica que si el 2.1% del carbono anual fotosintetizado e incorporado en las plantas pudiera usarse para producir biocarbón, con una eficiencia de carbonización del 40%, se podría secuestrar 0.5 mil millones de toneladas del carbono de la atmósfera.
La Convención de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático y Desertificación, en 2009, determinaron que el biocarbón podría ser considerado como una estrategia de mitigación para las negociaciones del segundo periodo del Protocolo de Kyoto que iniciará en 2013. Sin embargo, los cuestionamientos que todavía se tienen respecto al uso del biocarbón sugiere mayor investigación no sólo a nivel de laboratorio, sino que son imprescindibles los trabajos en campo (Bracmort, 2009; Shrestha et al., 2010).
Métodos de aplicación al suelo
Para aplicar biocarbón al suelo se deben considerar una serie de factores: (1) los relacionados con el suelo (tipo y erodabilidad), (2) prácticas de cultivo, (3) condiciones del entorno (clima, humedad), (4) la forma de aplicación (con maquinaria o manual, superficial a 0-30 cm o a mayor profundidad > 30 cm, en banda o cerca de las raíces), entre otras cosas. Puede aplicarse en forma de perdigones junto con otro tipo de mejoradores como abonos o compostas, y en ocasiones se requiere humedecerlo para evitar pérdidas en el aire y que sea aspirado por quien lo aplica. Las cantidades aplicadas deben estar basadas en resultados experimentales. Además, no es necesario aplicarlo repetidamente en un cultivo como en el caso de abonos o compostas, ya que su efecto perdura en el suelo debido a la recalcitrancia que exhibe el biocarbón (Major, 2010).
Conclusiones
Esta revisión evidencia que el uso del biocarbón es una tecnología que ha demostrado proveer beneficios al suelo, aumentando su fertilidad a través de su influencia en sus propiedades físicas, químicas y biológicas; y presenta un alto potencial para ayudar al secuestro de carbono en el suelo. Ambos aspectos tienen gran futuro, en la medida que se tenga apoyo para probarlo en diferentes agroecosistemas de México. La factibilidad de su obtención podría llevarse a cabo directamente en el campo, aprovechando los residuos de las labores agrícolas, a los cuales bajo este enfoque se les confiere un valor agregado. En estas condiciones se disminuyen los costos de aplicación y se puede obtener mayor rentabilidad. A nivel mundial el estudio del biocarbón tiene mucho auge pues se considera una tecnología que puede aumentar la fertilidad de los suelos y el rendimiento de los cultivos, de igual forma el secuestro de carbono, efecto positivo sobre el cambio climático y con potencial para la obtención de créditos de carbono. Sin embargo, falta mucho conocimiento respecto al efecto a largo plazo del uso del biocarbón en los suelos y en el ambiente, ya que la investigación a nivel de campo es todavía limitada. Asimismo, todavía se están desarrollando las técnicas para la caracterización de los biocarbones, aspecto indispensable para definir sus propiedades físicas, químicas, fisicoquímcas y biológicas, que son las que determinan su comportamiento en el suelo y su eficiencia en la mejora de la calidad de éste. Por otra parte, la infinita gama de agroecosistemas en el mundo, la gran diversidad de biocarbones por los parámetros empleados en su producción, las innumerables interrogantes respecto a las dosis y forma de aplicación del biocarbón, así como las diversas respuestas probables en cultivos y ambientes diferentes, hacen necesario el desarrollo de más investigación. En México es necesario impulsar esta tecnología para obtener los beneficios reportados en otras partes del mundo y para poder usarlo como mejorador de suelo. Para ello se requiere comprobar los resultados que muchos investigadores han generado, lo que permitirá transferir esta tecnología a los productores agrícolas de México.
