나무 재

나무 재(wood ash), 재거름, 풋재는 벽난로, 모닥불 또는 산업용 발전소에서 나무를 태우는 것과 같이 목재의 연소 후에 남는 가루 형태의 잔여물이다. 주로 칼슘 화합물과 목재에 존재하는 다른 불연성 미량 원소로 구성되어 있으며, 역사적으로 많은 목적으로 사용되어 왔다.

구성

평가에 대한 가변성
에밀 볼프(Emil Wolff) 외 여러 연구자들이 다양한 수종의 나무 재 성분에 대한 종합적인 분석을 수행했다. 여러 요인이 성분에 큰 영향을 미친다.
미세 재: 일부 연구에서는 연소 중 굴뚝을 통해 배출되는 고형물을 포함하지만, 다른 연구에서는 그렇지 않다.
연소 온도. 재 함량은 연소 온도가 증가함에 따라 감소하며, 이는 두 가지 직접적인 영향을 미친다.
해리: 탄산염, 황화물 등이 산화물로 전환되어 탄소, 황, 탄산염 또는 황화물이 생성되지 않는다. 일부 금속 산화물(예: 산화 수은)은 나무 불 온도()에서 원소 상태로 해리되거나 완전히 기화되기도 한다.
휘발화: 배출된 재를 측정하지 않는 연구에서는 일부 연소 산물이 전혀 존재하지 않을 수 있다. 예를 들어 비소는 휘발성이 없지만 삼산화 이비소는 휘발성이다(끓는점: ).
실험 과정: 재가 연소와 분석 사이에 환경에 노출되면 산화물은 공기 중의 이산화 탄소와 반응하여 다시 탄산염으로 전환될 수 있다. 한편 흡습성 물질은 대기 중 수분을 흡수할 수 있다.
목재의 종류, 연령, 재배 환경은 목재의 구성(예: 활엽수 및 침엽수)에 영향을 미치므로 재의 구성에도 영향을 미친다. 활엽수는 일반적으로 침엽수보다 더 많은 재를 생성하며 나무껍질과 잎은 줄기 내부보다 더 많은 재를 생성한다.

측정
목재 연소는 평균적으로 약 6~10%의 재를 생성한다. 특정 목재의 경우 모든 휘발성 물질이 사라질 때까지 열분해하고 에서 8시간 동안 태우면 원래 연소된 목재 질량의 0.43~1.82% 잔류 재가 생성된다(건조 기준, 즉 H2O가 제거됨을 가정). 또한 연소 조건은 잔류 재의 구성과 양에 영향을 미치므로 온도가 높을수록 재 수율이 감소한다.

원소 분석
일반적으로 나무 재는 다음과 같은 주요 원소를 포함한다.

 탄소 (C) — 5–30%.
 칼슘 (Ca) — 7–33%
 칼륨 (K) — 3–10%
 마그네슘 (Mg) — 1–2%
 망가니즈 (Mn) — 0.3–1.3%
 인 (P) — 0.3–1.4%
 나트륨 (Na) — 0.2–0.5%.

화학 화합물
나무가 타면 사용되는 온도에 따라 다른 화합물이 생성된다. 일부 연구에서는 탄산 칼슘 ()을 주요 구성 성분으로 언급하지만, 다른 연구에서는 탄산염이 전혀 없지만 대신 산화 칼슘 ()을 발견한다. 후자는 고온에서 생성된다(하소 참조). 평형 반응 CaCO3 → CO2 + CaO는  및 높은 이산화 탄소 부분 압력(예: 나무 불)에서 평형이 왼쪽으로 이동하지만,  또는 이산화 탄소 부분 압력이 감소하면 오른쪽으로 이동한다.

나무 재의 대부분은 탄산 칼슘 (CaCO3)을 주요 성분으로 포함하며, 이는 전체 재 무게의 25% 또는 심지어 45%를 차지한다. 한 경우에 에서 CaCO3와 K2CO3가 확인되었다. 10% 미만이 포타시이고, 1% 미만이 인산염이다.

미량 원소
철 (Fe), 망가니즈 (Mn), 아연 (Zn), 구리 (Cu) 및 일부 중금속의 미량 원소가 있다. 재의 농도는 연소 온도에 따라 달라진다. 탄산염의 분해와 칼륨 (K), 황 (S) 및 미량의 구리 (Cu), 붕소 (B)의 휘발은 온도 증가로 인해 발생할 수 있다. 이 연구에서는 온도가 상승하면 K, S, B, 나트륨 (Na) 및 구리 (Cu)는 감소하고, Mg, P, Mn, Al, Fe, Si는 칼슘 (Ca)에 비해 변하지 않는 것으로 나타났다. 그러나 이 모든 미량 원소는 고온 연소에서 산화물 형태로 존재한다. 나무 재의 일부 원소(모든 분율은 재 질량당 원소 질량으로 표시됨)는 다음과 같다.

 Fe 1.6-55 ‰
 Si 6-170 ‰
 Al 1.2-45 ‰
 Mn 1-20 ‰
 As 0.6-50 Ppm
 Cd 0.18-60 Ppm
 Pb 2-500 Ppm
 Cr 12-280 Ppm
 Ni 10-140 Ppm
 V 1.8-120 Ppm

연료
한 연구에 따르면 천천히 타는 나무()의 배출물에는 일반적으로 16가지 알켄, 5가지 알카다이엔, 5가지 알카인 및 여러 알케인과 아렌이 특정 비율로 포함된다. 에텐, 아세틸렌 및 벤젠은 효율적인 연소의 주요 부분이었다. C3-C7 알켄의 비율은 불씨가 붙은 상태에서 더 높은 것으로 나타났다. 벤젠과 1,3-뷰타다이엔은 전체 비메탄 탄화수소의 질량으로 약 10–20% 및 약 1–2%를 구성했다.

용도

비료

나무 재는 농업용 토양 영양을 풍부하게 하는 비료로 사용될 수 있다. 이러한 역할에서 나무 재는 칼륨과 탄산 칼슘의 공급원 역할을 하며, 후자는 산성 토양을 중화시키는 석회제로 작용한다.

나무 재는 유기 수경 재배 용액의 개량제로도 사용될 수 있으며, 일반적으로 칼슘, 칼륨, 마그네슘 및 인을 함유한 무기 화합물을 대체한다.

퇴비

나무 재는 일반적으로 쓰레기 매립지에 처리되지만, 처리 비용이 상승함에 따라 농업 및 임업 응용 분야의 퇴비와 같은 환경 친화적인 대안이 인기를 얻고 있다. 나무 재는 숯 함량이 높기 때문에 특히 퇴비화 작업에서 악취 제거제로 사용될 수 있다.

도자기
나무 재는 특히 중국, 일본, 한국의 전통 도자기 유약에 사용되어 온 매우 오랜 역사를 가지고 있지만, 현재는 많은 수공예 도예가들이 사용한다. 이는 유약의 녹는점을 낮추는 플럭스 역할을 한다.

비누
수천 년 동안 식물 또는 나무 재는 물로 침출되어 불순한 탄산 칼륨 용액을 얻었다. 이 제품은 고대 수메르, 유럽, 이집트에서 행해졌던 것처럼 기름이나 지방과 혼합되어 부드러운 "비누" 또는 비누와 유사한 제품을 생산할 수 있었다. 그러나 특정 종류의 식물만이 실제로 거품을 내는 비누를 생산할 수 있었다. 나중에 중세 유럽의 비누 제조자들은 나무 재 용액을 수산화 칼슘을 함유한 수화 석회로 처리하여 비누 제조를 위한 수산화물 풍부 용액을 얻었다. 그러나 르블랑 공정이 발명될 때까지는 고품질의 수산화 나트륨을 대량 생산할 수 없었으며, 이는 조악한 나무 또는 식물 재를 사용하던 이전 형태의 비누를 쓸모없게 만들었다. 이것은 현대 비누 제조 산업을 촉진한 혁명적인 발견이었다.

바이오 침출
외생균근 균류인 젖비단그물버섯(Suillus granulatus), 주름우단버섯은 나무 재에서 원소를 방출할 수 있다.

식품 준비
나무 재는 때때로 닉스타말화 과정에 사용되는데, 여기서 특정 종류의 옥수수(일반적으로 옥수수 또는 수수)Odukoya, Julianah Olayemi; De Saeger, Sarah et al.: 'Effect of Selected Cooking Ingredients for Nixtamalization on the Reduction of Fusarium Mycotoxins in Maize and Sorghum': National Center for Biotechnology InformationCabrera-Ramírez, A.H.; Luzardo-Ocampo I.; Ramírez-Jiménez, A.K.; Morales-Sánchez, E.; Campos-Vega, R.;  Gaytán-Martínez, M.: 'Effect of the nixtamalization process on the protein bioaccessibility of white and red sorghum flours during in vitro gastrointestinal digestion': Food Research International
Volume 134, August 2020를 알칼리 용액에 담그고 요리하여 영양 함량을 개선하고 곰팡이독소의 위험을 줄인다. 알칼리 용액은 역사적으로 나무 재 잿물로 만들어졌다.

닉스타말화는 원래 메소아메리카에서 행해졌으며, 그곳에서 북미의 다양한 원주민 부족을 통해 북쪽으로 퍼졌다. 북미 동부에서는 닉스타말화된 옥수수가 전통적으로 죽과 스튜로 먹혔는데, 이 요리를 유럽인들은 닉스타말이라고 불렀다. 나무 재는 또한 모르비에르(Morbier) 및 훔볼트 포그(Humboldt Fog)와 같은 일부 종류의 치즈를 보존하는 데 사용된다.

최초의 발효빵은 기원전 6000년경 수메르인에 의해 뜨거운 돌 위에 빵을 놓고 뜨거운 재로 덮어 구워졌다. 나무 재의 미네랄은 반죽이 구워질 때 영양 함량을 보충했을 수 있다.Arzani A.: Emmer (Triticum turgidum spp. dicoccum) flour and breads. In Preedy V.R., Watson R.R., Patel V.B. (Eds. 2011), Flour and Breads and their Fortification in Health and Disease Prevention, Academic Press, California, pp. 69-78. 현재 프랑스에서는 쇼팽 알베오그래프로 측정한Li Vigni, M.: Monitoring Flour Performance in Bread Making. In Preedy V.R., Watson R.R., Patel V.B. (Eds. 2011), Flour and Breads and their Fortification in Health and Disease Prevention, Academic Press, California, pp. 69-78. 빵가루의 나무 재 함량이 엄격하게 규제된다.

 같이 보기 
 재 버너 (전통 직업)

 바닥재
 숯
 비산재
 금지 (종이)
 폐기물 노천 소각

 내용주 

 각주 

분류:쓰레기
분류:유기 비료