Conoce el biocarbón Biochar, una de las mejores estrategias de fertilización de suelos

En los últimos años, el término biochar está más presente en las conversaciones y foros relacionados con la agricultura regenerativa o sostenible. 

En este artículo vamos a dar una visión general de qué es el biochar, cuáles son sus rasgos y características propios que lo diferencian de otros productos, y qué beneficios aporta cuando se aplica en los suelos agrícolas. 

Además, veremos cómo el biochar, en combinación con el compost, puede convertirse en una estrategia de fertilización que ofrezca resultados agronómicos y medioambientales superiores a los obtenidos con el uso de fertilizantes minerales. 

Por último, expondremos los resultados de algunos ensayos de campo del biochar en el área del Mediterráneo que muestran cuál puede ser su potencial.

¿Qué es el Biochar?

Se conoce como biochar, o biocarbón en su denominación en español, a la fracción sólida obtenida al exponer materiales de origen orgánico (por ejemplo, restos de poda, huesos de animales o residuos agrícolas) a altas temperaturas en un entorno de ausencia o bajo contenido en oxígeno, proceso que se conoce como pirólisis.

El material que se obtiene es altamente poroso, rico en carbono y minerales, y con unas propiedades físico-químicas muy particulares, como veremos más adelante, que lo convierten en un producto muy interesante para mejorar la estructura y estimular la vida de los suelos agrícolas. 

A día de hoy se han reconocido al menos 55 aplicaciones diferentes para el biochar. Pongamos varios ejemplos: 

✔  Mejora de las características físico-químicas de los suelos

✔  Mejora de la alimentación y sanidad de los animales de granja

✔  Se puede emplear como material de construcción

✔  Se puede emplear como sustancia para la bio-remediación de suelos y masas de agua contaminadas

✔  O, también, se utiliza como tecnología para mitigar los efectos del cambio climático.

Y es quizá gracias a esta última aplicación, la de luchar contra el cambio climático, a la que debe el biochar su cada vez mayor reconocimiento e interés internacional. El biochar nos ayuda a combatir el cambio climático gracias a que es capaz de retener durante siglos el carbono que las plantas habían absorbido gracias a la fotosíntesis, evitando así que este vuelva a la atmósfera en forma de CO2. 

Una duda muy común que surge sobre el biochar es qué lo diferencia de otros carbones vegetales que podemos encontrar en el mercado y que se usan como combustible. Este es un punto importante que hay que tener muy claro para asegurar que aquello que vamos a poner en el suelo es seguro, va a aportar beneficios agronómicos y lleva aparejadas mejoras medioambientales para todos. Las diferencias entre el biochar y otros carbones vegetales incluyen diferencias de sostenibilidad medioambiental, técnicas y productivas que voy a exponer con más detalle a continuación.

Biochar y carbón vegetal: ¿en qué se diferencian?

Para que un material pueda denominarse biochar, y a diferencia del resto de carbones vegetales que encontramos en el mercado, éste tiene que cumplir con determinados criterios que aseguren su sostenibilidad, calidad técnica y el uso seguro en los suelos agrícolas. 

Criterios de sostenibilidad

Entre los criterios de sostenibilidad que debe cumplir un material para denominarse biochar destacan la importancia que se da al origen y la gestión de la materia prima que se utiliza para su producción. Esta debe estar libre de cualquier tipo de contaminante, pintura o disolvente, y ser obtenida localmente. 

En el caso de que el biochar se haga a partir de madera se debe asegurar que se obtiene de la gestión responsable de los bosques y que no está contaminada con plásticos u otros materiales. Y aquí nos encontramos ya con importantes diferencias entre el biochar y otros carbones vegetales que encontramos en el mercado. El 80% de los carbones vegetales que se venden en España son importados de terceros países, donde no siempre se asegura una procedencia sostenible de la biomasa con la que se fabrica ese producto. La segunda diferencia está en que determinados carbones vegetales (especialmente las briquetas) pueden contener aglomerantes y/u otros productos para facilitar su combustión, sustancias que podrían suponer un riesgo para nuestros suelos y cultivos. 

Criterios de calidad técnica

Otra diferencia importante entre el biochar y el carbón vegetal está en el proceso de producción. Aunque los dos productos se hacen empleando equipos de pirólisis, las condiciones a las que se somete la biomasa varían sustancialmente porque se buscan objetivos y aplicaciones diferentes. La mayoría de carbones vegetales se producen a temperaturas que van desde los 350 a 500 ºC porque lo que se busca es obtener un material rico en carbono (se pueden obtener valores superiores al 90% en peso) que proporcione un alto poder calorífico. Sin embargo, el biochar se produce siempre con una finalidad que no implique su rápida mineralización en CO2 (dicho de otra forma, para no ser quemado). Lo que se busca durante el proceso de producción del biochar es obtener un material muy poroso, algo que, como explicaré en el siguiente punto, le confiere unas propiedades muy interesantes. Para conseguir esta porosidad, y con ellos los resultados agronómicos deseados, el rango ideal de producción del biochar se encuentra entre los 550 y los 800ºC.

Criterios de seguridad

En cuanto a los criterios de calidad y seguridad que debe cumplir el biochar tenemos, entre otros, que el contenido en carbono debe ser superior al 50% de su masa seca y que se debe asegurar que determinadas sustancias perjudiciales para los suelos y las plantas, como son los metales pesados y los hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH), están por debajo de ciertos límites de seguridad. Para asegurar esto, los productores de biochar analizan sus productos y pueden aportar, si se les solicita, una ficha técnica donde se indica cuál es la composición y nivel de presencia de estos elementos en el producto que comercializan.

El biochar se diferencia de otros carbones vegetales en que al primero se le exigen estándares de sostenibilidad muy estrictos en cuanto a la materia prima y al proceso de producción empleado. Existen importantes diferencias en las condiciones a las que se somete la biomasa (principalmente la temperatura) y, como consecuencia, en las propiedades y características de cada uno de estos productos. También existen diferencias en cuanto al uso final y, derivado de ello, en el impacto medioambiental resultante que cada uno de estos productos tiene en la lucha contra el cambio climático.

Características del biochar

El biochar tiene unas características físicas y químicas particulares que lo convierten en un material muy interesante para la mejora de la fertilidad y salud natural de los suelos:

✔  Elevada superficie específica (SE): El biochar es un material con una micro-porosidad muy elevada y esta característica se traduce en una elevada SE (la superficie específica se define como el área superficial del sólido por unidad de masa y para su cálculo se tiene en cuenta el área que ocupan los poros que contiene ese sólido). Los valores habituales de superficie específica del biochar pueden oscilar entre los 100 y 300 m2/g, pero dependiendo de la biomasa y las condiciones de producción se pueden alcanzar hasta los 2.200 m2/g. 

✔  Reducida densidad: La elevada porosidad del biochar también se traduce en una densidad muy baja, que oscila habitualmente entre los 90 y 500 kg/m3 en función de la materia prima utilizada. 

✔  Elevada capacidad de intercambio catiónico (CIC):  La superficie del biochar es rica en diferentes grupos funcionales con carga negativa y lo que le otorga una elevada capacidad de retención e intercambios de diferentes nutrientes. La CIC, junto con la elevada porosidad y superficie específica del biochar, hacen que su incorporación en los suelos reduzca las pérdidas por lixiviación de los nutrientes que necesitan nuestros cultivos. 

✔  Elevada estabilidad: La composición del biochar incluye una fracción de carbono orgánico lábil (carbono susceptible a ser mineralizado en forma de CO2 por parte de los microorganismos) y otra, la mayoritaria, de carbono muy estable que puede permanecer en el suelo por periodos superiores a los 500 años. Esta característica convierte al biochar en una enmienda de suelos con efectos más perdurables en el tiempo que otras alternativas que contienen mayoritariamente carbono lábil. 

Beneficios del biochar en los suelos agrícolas

Las características y propiedades indicadas anteriormente convierten al biochar en una interesante enmienda orgánica cuya aplicación en los suelos agrícolas aporta interesantes beneficios, entre los que destacarías los siguientes:

✔ Uso más eficiente de fertilizantes, lo que se traduce en mejoras de productividad y una reducción del impacto de la agricultura en el medioambiente

Gracias a su elevada capacidad de intercambio catiónico y superficie específica, el biochar incrementa la capacidad de retención de nutrientes de nuestros suelos. Esto se traduce en una mayor disponibilidad de nutrientes y minerales esenciales para las plantas, lo que conlleva múltiples ventajas. Por una parte, se mejora la captación de nutrientes por parte de las plantas y esto tiene un efecto positivo en la productividad de los cultivos. Por otra parte, permite reducir las dosificaciones de abonos y fertilizante utilizados para obtener una determinada productividad ya que las pérdidas son menores, con el consecuente ahorro económico asociado. Por último, pero no menos importante, una mejor retención de nutrientes reduce la contaminación de aire, suelo y agua derivada de la movilidad de los nutrientes empleados para la mejora de la fertilidad de los suelos agrícolas. 

✔ Mejoras en la estructura de los suelos

La incorporación del biochar incrementa la porosidad de las partículas presentes en los suelos (especialmente en el caso de suelos arenosos) y facilita la formación de agregados, fundamentalmente de los macro-agregados. También aumenta, gracias a su composición, el contenido total de carbón orgánico estable presente en los suelos, lo que ayuda a mitigar un problema que afecta especialmente a los suelos del Mediterráneo donde las altas temperaturas, las sequías y las lluvias torrenciales provocan una mayor pérdida de materia orgánica que en otros climas, con la consecuente degradación de los suelos. Estos cambios en los suelos resultan en mejoras en su estructura y tiene consecuencias positivas tanto en la capacidad de retención de nutrientes como en la circulación del agua a través de ellos. Por otra parte, los estudios muestran que la incorporación del biochar mejora la capacidad de retención de agua de los suelos, especialmente en el caso de los suelos arenosos y, en menor medida, en aquellos con una textura media. Por último, su reducida densidad lo convierte en un aliado ideal para disminuir la densidad de los suelos compactados, lo que se traduce en una mejor circulación del agua y aire a través de éstos, y facilita el desarrollo radicular de nuestros cultivos.

✔ Estimula la actividad de los microorganismos beneficiosos para el suelo y nuestros cultivos

El biochar ofrece a los microorganismos beneficiosos para nuestros cultivos un hábitat que pueden colonizar y que les sirve de protección frente a sus depredadores naturales. Además, en el biochar encuentran diferentes sales solubles importantes para su desarrollo, como son el Na+, el K+ y el Ca2+. Su incorporación en nuestros suelos incrementa el número y la actividad de los microorganismos, lo que se traduce en una mejora en el reciclado de nutrientes y, como consecuencia, en una mejor nutrición y sanidad vegetal.

✔ Suelos más sanos

Gracias a su elevada porosidad y capacidad de retención de diferentes cationes, la incorporación del biochar en los suelos agrícolas puede ser una estrategia eficaz para inmovilizar contaminantes orgánicos o inorgánicos presentes en éstos y mejorar así la nutrición y sanidad de nuestros cultivos. También hay diferentes estudios que señalan que el biochar puede ayudar a reducir los impactos en la nutrición y el desarrollo de los cultivos derivados de un incremento de salinidad de los suelos.

La incorporación del biochar en los suelos traerá consigo diferentes e interesantes beneficios, entre ellos una mejora de la estructura, una mayor actividad y diversidad de los microorganismos, y un uso más eficiente y eficaz tanto del agua como de los fertilizantes empleados. Esto se traducirá en mejoras en la fertilidad y la salud de los suelos y, como consecuencia, en mejoras en la nutrición y sanidad de nuestros cultivos.

Biochar y compost: una estrategia sostenible y eficaz para gestionar la fertilidad de los suelos

El biochar, como hemos visto anteriormente, nos permite mejorar la fertilidad y salud de nuestros suelos, pero su contenido en macronutrientes (N-P-K) es insuficiente para satisfacer las demandas de los cultivos. Por lo tanto, si lo que queremos es aportar nutrientes a nuestros suelos necesitamos algo más. Una de las estrategias más interesantes para aportar nutrientes es, sin duda, el uso de un compost de calidad. Este, además de aportar nutrientes, mejora la estructura de los suelos y favorece una mayor actividad de los microorganismos beneficiosos para nuestros cultivos. Llegados a este punto, uno podría preguntarse: ¿para qué necesitamos el biochar si ya aplicamos compost? Los beneficios de mezclar biochar con el compost son múltiples y abarcan desde el mismo proceso de compostaje hasta los que se manifiestan cuando aplicamos la mezcla en los suelos.

Beneficios de aplicar biochar a nuestra pila de compost

1. El biochar reduce las pérdidas de N de la pila y promueve la formación de compuestos de humus estable. Como resultado, tendremos un producto con mayor carga de nutrientes y el proceso tendrá un menor impacto medioambiental.
2. La alta porosidad del biochar ayuda a airear la pila y a mantener los niveles de oxígeno más altos durante más tiempo, lo que favorece el desarrollo de los microorganismos aeróbicos, que son los que resultan beneficiosos para promover el desarrollo de nuestros cultivos.
3. Debido a su alta capacidad de retención de agua, la humedad de la pila se mantiene mejor en el rango óptimo para la producción de compost.
4. El biochar puede absorber toxinas y retener metales pesados presentes en la pila, elementos que resultan perjudiciales para las bacterias y hongos encargados de la descomposición de la materia orgánica.
5. La adición de biochar hace que la pila alcance mayores temperaturas durante la fase termófila y que el proceso se acelere (tendremos el compost en menos tiempo).

El resultado final es un producto de mayor calidad, en relación al contenido de nutrientes y de complejos húmicos, y que hemos obtenido en menos tiempo. Otro importante punto a destacar es que el proceso de compostaje tendrá un impacto medioambiental menor gracias a que se habrán reducido las emisiones de N y del consumo de agua para mantener la humedad de la pila.

Beneficios del biochar + compost en los suelos

El producto resultante de compostar el biochar, que se denomina biochar co-compostado, es un fertilizante de alta calidad que une lo mejor del mundo del compost y del biochar. 

Se trata de un producto que da resultados comparables o mejores, en cuanto a productividad se refiere, a los obtenidos con la aplicación de fertilizantes minerales y, además, con un impacto medioambiental muy inferior. También diferentes estudios y ensayos de campo han mostrado que el biochar co-compostado ofrece mejores resultados agronómicos que cuando se utiliza compost solo. 

Las mejoras productivas que ofrece el biochar co-compostado se deben, entre otras cosas, a que la presencia del biochar mejora la retención de los nutrientes en el suelo, lo que facilita la absorción de estos por las plantas. También a que el biochar estimula la actividad y diversidad de los microorganismos que promueven el crecimiento de las plantas, así como el efecto de contaminantes (orgánico o inorgánicos) que pueden afectar a la nutrición y sanidad vegetal.

El biochar co-compostado es un producto fertilizante que aporta los macronutrientes y micronutrientes que necesitan nuestros cultivos y, al mismo tiempo, nos permite incrementar los niveles de materia orgánica estable de nuestros suelos de una forma muy eficaz. Con el incremento de materia orgánica estable en nuestros suelos estamos creando las condiciones necesarias para mantener y mejorar la fertilidad de nuestros suelos y crear un modelo de agricultura sostenible que contribuya a mitigar los efectos del cambio climático.

Experiencias de uso del Biochar en nuestro entorno

En los últimos años se han llevado a cabo diferentes ensayos de campo en nuestro entorno para evaluar los efectos del biochar, y el biochar co-compostado, tanto en la productividad de determinados cultivos como en la calidad del suelo. A continuación, os mostramos algunos casos que ayudan a visualizar el potencial del biochar cuando se utiliza en el área mediterránea:

Biochar en el cultivo de viña

En un ensayo de campo en la Toscana (Italia) que ha durado 4 años, la aplicación de biochar a un viñedo de secano donde se aplica un fertilizante inorgánico dos veces al año ha proporcionado los siguientes resultados:

✔ Se ha reducido la compactación del suelo.

✔ Se incrementa el contenido de agua en los suelos de un 3,2 a 45%, en función de la cantidad de biochar aplicado, respecto al suelo de control.

✔ Se incrementa la producción de uva durante los 4 años en todos los suelos tratados con biochar. Los incrementos fueron del 16,1 al 58,1% respecto al suelo tomado como control.

✔ Las mayores diferencias de producción se dieron en los años con menores precipitaciones durante el periodo de crecimiento de la uva, de lo que se deduce que el efecto del biochar fue mayor en los años en los que las plantas sufrían mayor estrés hídrico.

✔ La calidad de la uva en los suelos tratados con biochar era igual que en los suelos de control.

Biochar + compost en el cultivo de la viña

En otro ensayo de campo de 3 años de duración, esta vez en el noreste de Italia, donde se aplicó una mezcla de biochar y compost en 3 viñedos diferentes se obtuvieron los siguientes resultados:

✔ Se incrementó el contenido de agua en los suelos en las tres localizaciones donde se aplicó la mezcla.

✔ Se incrementó de media un 11,1% el contenido de carbono orgánico total en los suelos de las diferentes localizaciones.

✔ La aplicación de biochar + compost mejoró el contenido de nutrientes en el suelo frente al resto de tratamientos (compost y biochar solos, y control).

✔ Se estimuló en mayor medida la actividad y diversidad de los microorganismos que cuando se aplicaron otros tratamientos.

✔ Se incrementó la cosecha de uva y se mejoró la calidad del mosto.

Biochar + compost en el cultivo del tomate en invernadero

En un ensayo de 3 años de duración llevado a cabo en un invernadero en la provincia de Almería se evaluó el efecto de aplicar una mezcla de biochar con estiércol en el cultivo del tomate. En este caso, además de evaluar los efectos en el suelo, se analizó qué efecto podía tener el uso de biochar en el ahorro de agua y de fertilizantes inorgánicos. Para ello, en los tratamientos con biochar y estiércol se aplicó un 30% menos de agua y de fertilizantes inorgánicos durante los años 2 y 3 del ensayo. Los resultados obtenidos fueron los siguientes.

✔ En los tratamientos con biochar + estiércol se incrementó el contenido total de carbono y de nitrógeno en los suelos.

✔ Incluso con la reducción de dosis de fertilización inorgánica, los suelos donde se aplicó biochar presentaban mayores niveles de nitratos.

✔ La producción de tomates se mantuvo estable con los tratamientos de biochar, incluso tras reducirse la fertilización y la irrigación de los campos durante el segundo año. De hecho, en algunos tratamientos de biochar más estiércol, el peso de los tomates se incrementó un 16%, el diámetro un 9% y el 8% la dureza. 

Como conclusión, para obtener los mejores resultados de la aplicación del biochar, y como con cualquier otro producto que nos planteemos utilizar, siempre es importante conocer el punto de partida (situación del suelo, cultivos, prácticas de fertilización utilizadas, problemáticas presentes, etc.) y, a partir de ahí, decidir cuál es la mejor estrategia para su introducción. Sea cual sea la forma de aplicarlo (solo, mezclado con compost o co-compostado), el biochar va a mejorar la capacidad de retención de agua y nutrientes de nuestros suelos, y va a estimular la actividad de los microorganismos beneficiosos. Para obtener mejoras de productividad es importante combinar adecuadamente el biochar con otros materiales que aporten una alta carga de macronutrientes (como por ejemplo el estiércol o un compost de calidad). Por último, la incorporación del biochar va a contribuir de forma significativa a incrementar los contenidos de materia orgánica presente en los suelos y, gracias a ello, a mejorar su fertilidad y salud natural.