¿Qué le sucede a la madera cuando se quema? » Cienciahoy

En pocas palabras, cuando la madera entra en contacto con el fuego, sufre degradación térmica o pirólisis. La pirólisis de la madera conduce a la liberación de ciertos gases volátiles y la formación de carbón, que finalmente experimenta reacciones de llamas y de incandescencia, respectivamente, para liberar la energía térmica.

Si usted es el tipo de alma aventurera a la que le gusta acampar en la jungla, es posible que también le haya gustado sentarse alrededor de una fogata y disfrutar de la bondad azucarada de los s’mores. Si eso suena como usted, entonces debería estar agradecido por la madera que tuvo que arder para que saboreara la delicia.

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(Crédito de la foto: pixabay)

Todos sabemos lo que sucede cuando la madera se mezcla con el fuego. Primero producirá un poco de humo y luego brillará con tonos de naranja y rojo. La pila de brasas incandescentes finalmente se desvanece para formar un montón de cenizas grises enfriadas.

Todo esto es lo que observamos a nivel superficial, pero ¿has pensado en lo que sucede a nivel molecular de la madera durante su ardiente final?

Composición de la Madera

La composición química de la madera varía según la parte, el tipo y la ubicación del árbol del que proviene la madera. Sin embargo, en un sentido general, la madera comprende dos componentes químicos clave: lignina (18-35%) y carbohidratos (65-75%). Los carbohidratos como la celulosa (40-50%) y la hemicelulosa (25-35%) contribuyen a la mayor parte de la composición de la madera.

Composición química de la madera

Composición química de la madera.

Además de estas moléculas complejas, la madera también puede contener sustancias inorgánicas (cenizas) y extractivos orgánicos (compuestos fenólicos, grasas, ceras, terpenos y terpenoides).

En pocas palabras, la madera tiene una composición elemental de aproximadamente 50 % de carbono, 6 % de hidrógeno, 44 ​​% de oxígeno y trazas de iones metálicos. Casi todas las especies de madera tienen aproximadamente la misma composición elemental.

¿Qué sucede cuando la madera se quema?

Cuando enciendes leña, se quema indirectamente. Es decir, sufre una reacción de combustión, en lugar de quemarse. Eso no tiene sentido, ¿verdad? Entonces, ¿cuál es la diferencia entre combustión y quema?

COMBUSTION meme ardiente

Para que se produzca la combustión, un combustible como la madera debe oxidarse para liberar energía en forma de calor, pero sin llamas. Mientras que en la quema (que es un tipo de combustión), la energía liberada es en forma de luz (llama). Dado que la mayor parte de la energía se convierte en luz, la cantidad de calor producido es comparativamente menor que la que se produce en la combustión.

En pocas palabras, cuando la madera entra en contacto con el fuego, sufre una degradación térmica o pirólisis.

Pirólisis de Madera

La pirólisis juega un papel importante en la combustión de la madera. Es un proceso de descomposición térmica de la materia orgánica en atmósfera inerte o en ausencia de oxígeno. La pirólisis de la madera provoca la liberación de algunos gases volátiles y la formación de carbonilla, que finalmente experimenta reacciones de llamas y de incandescencia, respectivamente, para liberar la energía térmica. Al ser una reacción química compleja, la pirólisis de la madera se produce en tres grandes etapas.

Nivel 1

Para iniciar la combustión de la madera, se pone en contacto una fuente de calor con la madera en presencia de aire. Esto provoca un aumento en la temperatura de un área de la madera. A medida que la temperatura de la madera alcanza los 100 °C, el agua de la madera comienza a hervir y evaporarse. Como sabrá, es difícil quemar madera con un alto contenido de humedad. Por lo tanto, la deshidratación de la madera es fundamental para que comience la combustión. Alrededor de los 160°C, la deshidratación es completa.

ilustración de química, diagrama de combustión

La combustión de la madera libera gases como el dióxido de carbono junto con vapores de agua (Crédito de la foto: Nasky/Shutterstock)

La hemicelulosa en la madera comienza a descomponerse entre el rango de temperatura de 200°C a 280°C. La descomposición provoca la producción de gases, como dióxido de carbono, monóxido de carbono, ácido acético y ácido fórmico.

Los gases liberados durante la primera etapa no se inflaman hasta que la humedad se evapora por completo y la temperatura es lo suficientemente alta.

Etapa 2

La segunda etapa de la combustión de madera es una etapa productora de calor. Comienza cuando la temperatura de la madera supera los 280°C. Durante esta etapa se libera una gran cantidad de energía, junto con gases combustibles no quemados como metano y metanol, vapor de agua y dióxido de carbono. Estos gases se denominan gases secundarios y comprenden alrededor del 60% del calor potencial de la madera. La combustión de estos gases es importante para una combustión eficiente de la madera.

En esta etapa, la celulosa comienza a descomponerse y alcanza un pico alrededor de los 320°C. La descomposición de la celulosa da lugar a la formación de carbonilla, alquitrán y productos volátiles.

Etapa 3

A temperaturas superiores a 320°C, la velocidad de descomposición de la lignina se intensifica. En este punto de la combustión de la leña, todos los productos gaseosos se evaporan. El gas se mezcla con el aire para enfriarse y formar humo, o incendiarse para arder en llamas. El único producto sólido de la pirólisis de la madera son las cadenas de carbono de las moléculas de celulosa y lignina que quedan como carbón vegetal. Alrededor del 20-30% del peso de la madera se convierte en carbón vegetal.

Llama de fuego quemando carbón y madera en la chimenea( Buncha Lim)s

Una pila de carbón encendido (Crédito de la foto: Buncha Lim/Shutterstock)

El lecho de carbón sigue ardiendo durante mucho tiempo, pero con poca producción de calor. El carbón encendido irradiará su energía y se enfriará en ausencia de oxígeno. Sin embargo, como sabemos, soplar aire sobre el carbón encendido hace que se queme con más intensidad y propague el fuego. Por lo tanto, el fuego se puede reavivar suministrando oxígeno nuevo al lecho de carbón y agregando más leña.

Un pequeño porcentaje de madera que no se quemó, conocida como ceniza, queda después de que se eliminan todos los productos combustibles. La ceniza de madera contiene carbonato de potasio, que actúa como un buen fertilizante para el suelo.

Conclusión

Hasta ahora, es posible que haya encontrado que la quema de madera es un proceso simple en el que el fuego quema cada molécula que se interpone en su camino, pero creo que es bastante evidente que las cosas no son tan simples como parecen.

A PUNTO DE EXPLICAR COMO SE QUEMA LA MADERA meme

Cuando la madera entra en contacto con el fuego, desencadena una serie de reacciones químicas complejas. La combustión de la madera da como resultado la liberación de dióxido de carbono, vapor de agua y diversos productos gaseosos, así como la formación de residuos sólidos negros como carbón y cenizas.