Textura, estructura y agregación. 2a. Las estructuras texturales. 2 Su formación y el “Enzyme growting”. (Salvador González Carcedo).

Si en los suelos incipientes (Regosoles) los procesos de alteración física de las rocas son la fuente dominante de productos “heredados”, en el resto de los suelos, la alteración química nos avoca a la argilodiversidad (arcillas secundarias) cuya orientación evolutiva con aparición de especies de tipo 2:1 (expansivas) tendrá suma importancia a los efectos de la estabilidad de los “agregados texturales” generados. 

La carga eléctrica de las arcillas del suelo nos permite hablar de su carga “fija” y en consecuencia de la CIC (capacidad de cambio iónico) como parte de una propiedad típica de gran interés agrícola (válida únicamente para cultivos sobre suelo) que aportan las cubiertas edáficas altamente degradadas o mineralizadas (hecho demasiado frecuente en los Suelos Españoles).  Ello tiene importancia ya que los componentes minerales “solo aportan el 20% de la CIC en los suelos naturales”.

Respecto de la génesis de “estructuras texturales”, la variación positiva de la argilodiversidad supone un incremento de la “cantidad y variedad de materiales asociables o asociados”.  Ello repercute sobre ciertas propiedades de este tipo de asociaciones representativas de cada suelo (peds), que basadas en la cohesividad (propiedad interna entre partículas que configuran un ped) y en la adhesividad (asociación entre peds), permiten su clasificación, según el grado (describe diferencias distintivas de los peds, índice de su durabilidad y resistencia al aplastamiento) la forma (esférica, plana, en bloques columnares o prismáticos -angulares y subangulares- y masiva –sin forma-) y el tamaño (desde muy fino < 5mm hasta muy grueso >50mm).

Claro, que esta disposición ordenada de las partículas en “Estructuras texturales” tiene otras propiedades derivadas, de interés agrícola y edafogénico. Entre ellas destaca el espacio poral (abundancia, volumen, forma y distribución) que condiciona la presencia y movilidad de la solución del suelo y de los gases que configuran la atmósfera edáfica.  También condicionan la abundancia, tamaño, y forma de los sistemas radiculares y la ubicación de las áreas expansivas de captura y transferencia de nutrientes, dada su particular fragilidad y ausencia de paredes vegetales de los tricoblastos.

Edafogénicamente, las estructuras texturales condicionan directa o indirectamente, procesos como infiltración, evaporación, evapotranspiración localizada, regulación de la concentración iónica de la solución de suelo, eluviación (lavado y lixiviación) iluviación e ilmerización de coloides inorgánicos y orgánicos. Esto supone que las propiedades de los peds que conforman las estructuras texturales de los horizontes superiores modifican su valor respecto a las de los horizontes inferiores, facilitando el depósito de los componentes inorgánicos, orgánicos y minerales que, en solución o en suspensión, conforman la solución del suelo.

Ello explica los interesantes comportamientos de la deposición de los carbonatos sobre el límite superior de sus estructuras columnares, cuando «trepan» por capilaridad y posiblemente la forma redondeada (at the top) de las mismas.

Cuando la solución del suelo mantiene estable su composición nos encontramos con suelos “maduros” pues los iones liberados en los procesos de alteración se equilibran con los consumidos o lavados. Cuando este proceso de alteración química no avanza, porque las arcillas disminuyen su alterabilidad, nos encontramos con “suelos envejecidos u oxisoles”. En estos casos, solo podemos reactivarles aportando cantidades variables de las arcillas heredadas que reinicien el proceso de alteración mostrando de esta forma una estrategia agraria.  Conseguir su productividad se alcanza añadiendo fertilizantes (a un paso de las estrategias y desarrollos productivos de Almería.

La modificación de la carga eléctrica efectiva de sus superficies, y su posible neutralización por los cationes dominantes (cuya concentración se modifica paulatinamente) afectará (antes o después) al ordenamiento de las arcillas y, como no, a la estabilidad de las “estructuras texturales” preexistentes (esto conlleva modificaciones en determinadas propiedades como la “resistencia del terreno” o el comportamiento erosivo del mismo frente a los agentes que lo generan).

Además esta alteración química se asocia con la aparición de una serie de elementos en la solución del suelo, de amplio y variado interés nutricional (humano, vegetal y microbiano) o toxicológico (en el caso de una elevación excesiva del la concentración de un ETP).

Que la intensidad de los procesos de alteración química es variable en el tiempo, me recuerda un trabajo en el que sus autores evaluaban sus efectos durante los periodos invernales, y su incidencia, manifestada en primavera, sobre la composición de las aguas de los manantiales de aguas mineromedicinales, como consecuencia del lavado de los suelos durante el deshielo. En los Alpes de Suiza y Francia, esto tiene una gran influencia por la abundancia de manantiales dedicados al embotellado de agua, al ser la estabilidad en su composición, un factor de calidad y valor añadido al agua.

Ambos factores, carga específica de las superficies argílicas y iones presentes en la solución tienen interés en la conformación o destrucción de las estructuras texturales y el manejo técnico del grado (cohesividad y adherencia), calificativos de aquellas, tiene un gran interés en la estabilización técnica de los constructos dentro de una zona determinada.

Revisemos la situación. Los componentes iónicos de la solución del suelo, presentes en el espacio poral, que interaccionan y definen a los componentes de la “doble capa” tiene suma importancia a la hora de interaccionar con la capa de Stern de las superficies argílicas.  De los juegos de desplazamiento inter-iónico derivados del radio iónico, la carga y la esfera de hidratación de cada catión generan una suerte de neutralización del soporte electro-negativo argílico. Sabemos que los cationes monovalentes, en cantidad suficiente, actúan como dispersantes de los agregados texturales, mientras que los divalentes actúan como estabilizadores y los de 3 o mas cargas positivas como coagulantes (en su caso cementantes) de arcillas.

Razones que justifican los dos primeros hechos, se centran en la capacidad de neutralización que tiene cada ión sobre la propia arcilla, de cuya carga eléctrica se dice se encuentra distribuida de forma difusa sobre toda su superficie externa y no localizada en puntos concretos.  Si la posibilidad de una arcilla para mantenerse en suspensión se debe a la cantidad de carga superficial, cuando esta se neutraliza con iones monovalentes, precipita pero no se asocia generando “constructos”. Sin embargo cuando los cationes son divalentes, la posibilidad, derivada del tamaño y la distribución espacial de su carga electropositiva permite a estos funcionar como “puentes” entre dos estructuras planares, lo que genera asociaciones entre arcillas “una a una”.  Dado que estos iones divalentes mantienen forma natural, su capa de hidratación, ello tiene desarrollos tecnológicos de gran interés ya que la aplicación de altas temperaturas permite su eliminación, desarrollando estructuras texturales de mucha mayor resistencia a la desintegración.  Como esta acción técnica no depende de la naturaleza, se pueden manejar otros iones divalentes distintos al Ca y Mg, como algunos ETP (Sr, Ba, Cd, Zn, y otros en estado divalente) de gran interés en vitrocerámicas, y un largo etc.

Los iones trivalentes como Al y Fe he dicho que tiende a coagular.  Esta propiedad se debe a que al evolucionar químicamente, en la solución del suelo, tienden a ir perdiendo su esfera de hidratación particular, extruyendo agua del polímero y dando paso a un nuevo mineral. 

Bien es verdad que esa evolución antedicha genera acidificación en la solución y el proceso se retro-alimenta con un incremento de protones generado (a mas acidez mayor velocidad del proceso) pero en las edafogénesis en que estos procesos ocurren (caso de los oxisoles), la pluviometría suele ser alta y con ella un factor limitante, dado que el lavado del suelo, limita en parte su acumulación.   Por el contrario, los polímeros de Fe y Al tienen la posibilidad de gelificar, generando materiales de consistencia plástica, capaces de englobar a las partículas minerales.  Ello genera nichos de acidificación que permiten, si la temperatura y la humedad son suficientes,  finalizar el proceso de alteración química de las arcillas alumínico silicatadas, consiguiéndose la desaparición total de su estructura cristalina.

El conocimiento de los procesos agradativos de los iones de Fe en los suelos son verdaderamente interesantes.  Seguro que en general todos Vds los conocen.  Pero existe uno de gran interés técnico. Su nombre técnico “Enzyme growting”. Se fundamento científico se basa en el hecho de que la evolución agradativa de los iones de Fe, en medio acuoso, puede acelerarse rápidamente, a temperatura ambiente, mediante la adición de enzimas. La resistencia a la fractura y a los esfuerzos de tracción y cizayadura de los productos es muy elevada.   Su utilidad se centra en endurecer la capa subsuperficial de las carreteras.  Su ámbito inicial de aplicación fue la generación de caminos de alta montaña, infraestructura necesaria para la explotación de los bosques por donde deben de circular camiones de gran tonelaje.  Su aplicación más prosaica, evitar la generación de grietas en las calles de las ciudades y en las carreteras con elevado volumen de tráfico.  Su coste, más bien bajo, comparado con otras tecnologías al uso. Su durabilidad muy alta.  

El saber no ocupa lugar.  El conocimiento bien utilizado genera resultados sorprendentes. Y si no sepan que  los enzimas capaces de generar el proceso de polimerización del Fe se encontraron en China, el análisis de su posible aplicación edafogénica, se consiguió en Nueva Zelanda, la patente se obtuvo en Australia y la primera aplicación se hizo en los caminos forestales de las Montañas Rocosas (EEUU).   

Saludos cordiales