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Como convertir un yermo desierto en suelo fértil en 7 horas

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Como convertir un desierto en tierra fértil utilizando nanotecnología: NanoClay. Fuente: Fotos de Juan José Ibáñez

Pues sí, ¡señoras y señores!, una empresa noruega e investigadores de la talla de Kristian and Ole Morten Olesen (más vale “live” que “morten” y “moros que cristianos”) dicen haber descubierto el secreto de cómo convertir los yermos desiertos del mundo en suelos fértiles, en tan solo una pocas horas, o a veces un poquito más (será cuando cambie el clima “of course”). ¡Se acabó el hambre en el mundo! ¡Viva la madre que les parió!. Desde luego no podemos competir en materia de emprendimiento con estos monstruos escandinavos. ¿Sera verdad? Tras tal descomunal descubrimiento os recomiendo que leáis la noticia con la que terminamos este post, aunque también el debate que suscitó en la red profesional  LinkedIn tras anunciarse este notición. ¡Mama mía!. ¡Que varapalo!. Obviamente el procedimiento se encuentra patentado, por lo que primero deberemos comprarnos unas parcelas de desierto por unos centavos, luego añadir un poquito del elixir mágico patentado y a disfrutar los millones que pronto caerán del cielo a nuetras manos. ¡Pues va a ser que no!. Ya no hace falta jugar a la lotería.

El procedimiento se enmarca en la iniciativa global que, con dicen en un rotativo español debiera ser un “tremending topic“ y cuyos adalides son, sin lugar alguna, “emprendedores caraduras sin fronteras”, Este holding  va ganando día a día terreno a los esfuerzos llevados a cabo por honrados aunque torpes ciudadanos emprendedores, carentes de tal sublime ¡inteligentia!. Todo consiste en echar al suelo desértico un tipo patentado de arcillas trituradas y procesadas hasta convertirlas en nanopartículas que a la postre mezcladas con agua recubrirán las arenas del desierto convirtiéndolas en una máquina trepidante de captar agua y nutrientes.  Y así en pocas horas de desierto a vergel. Eso sí hay que añadir un poco del líquido elemento, más o menos la mitad de lo normal ¿Y de dónde sale?.

Ya en el debate se comenta de todo: ¿y la materia orgánica? ¿Y el agua?, ¿No arrastrará el riego las nanopartículas hacia ls profundidades, fuera el alcance de las raíces delas plantas?. Y el viento?, etc. etc. ¿La erosión eólica terminaría llevándose por los aires tal asombrosa alfombra/capa fértil?  Pero seguidamente hacer los cálculos, no por metros cuadrados, sino por hectáreas. Efectivamente alguien se haría más multimillonario que Bill Gates, en poco tiempo: ¡la empresa que lo patentó! Pero además, ¿de donde extraeríamos tanta arcilla para pavimentar los desiertos de verde?.

En la nota de prensa, tras una llamada de atención sobre los devastadores efectos de la desertificación y su inexorable avance, como consecuencia del calentamiento climático y bla, bla, bla, la compañía directamente pone en su punto de mira en California, en donde una prolongada sequía y la sobreexplotación de los acuíferos, se encuentra causando estragos en las producciones agrarias. Claro está, tomn como ejemplo,  un territorio en donde hay mucha pasta, ya que los moradores del desierto de Namibia……..  Y aun así…… Quizás en algún jardín, a falta de materia orgánica mucho más barata……

Pero Michał Prądzyński dio inmediatamente en el clavo al hacer los cálculos que expongo a continuación.

1kg of clay per square meter equals 100 000 clay kg per hectare.  100 metric TONS! 40 liters of water per meter equals – 4 000 m3 of water spreaded per hectare…

One question – how are you going to achieve it in a practical way? Just the clay, forget the water, is a HUGE operation and cost to transport, 100 metric tons for hectare. And one more thing – why no organic matter?

Os dejo con la noticia ya que me parto de la risa. Lo dicho “emprendedores caraduras sin fronteras”

Juan José Ibáñez

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Un Nuevo Concepto de Suelo ¿Respaldado por las Ciencías Físicas y la Nanotecnología?

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Bases para un nuevo concepto de suelos. Fuente: varias conferencias impartidas por Juan José Ibáñez y colgadas en su researchgate

representaciones canónicas del sistema edáfico y otra más en el blog tras muchos años de silencio……

No es lo mismo dedicarse a la investigación experimental y más aún si de ella se pueden desprender aplicaciones tecnológicas rápidamente que hacerlo sobre los fundamentos teóricos de una disciplina. Los científicos teóricos suelen producir menos en términos de publicaciones científicas. Sin embargo, no puede existir investigación aplicada sin otra previa básica sobre la que se asiente. Es obvio que no pueden separarse ambos enfoques mediante un muro infranqueable, ya que la permeabilidad entre ambas es frecuente, necesaria y saludable. Cierto es también que en física y matemáticas (las llamadas ciencias duras) los teóricos siempre han gozado de un gran prestigio y reputación pero en las ciencias experimentales lo contrario es cierto, al menos en la práctica. Generalmente, tan solo se permite teorizar a los prebostes del establishment, ya entraditos en años, por lo cual es lógico que, de una forma u otra, llevaran a cabo elucubraciones partiendo de los conocimientos por los que se hicieron famosos Sin embargo, partiendo de este modo de proceder difícilmente puede surgir ideas revolucionarias, que casi siempre nacen  de intelectos transgresivos. Tal lamentable hecho cabría denominarlo gerontocracia teórica. La historia de la ciencia reconoce que las grandes ideas surgen generalmente durante la juventud, no después de los cuarenta y tantos años. Y este es el caso, entre otras muchas disciplinas, de las ciencias del suelo. Empero la ciencia avanza a saltos cualitativos, la mayoría de los cuales proceden de ideas novedosas, que generalmente surgen de repente de la mente de alguna cabeza heterodoxa para su época.  

No albergo la menor duda de que los ciudadanos no acaban de entender la importancia del recurso suelo, por cuanto, al contrario de lo que suelen pensar, dista mucho de ser una mixtura heterogénea y casi azarosa, de granos minerales, materia organiza, organismos, agua y aire. De aquí que muchos colegas apelen al uso de metáforas como funciones o calidad del suelo, con vistas a exponer a los profanos la importancia de este recurso natural.  No obstante, una cuestión estriba en  describir el suelo informalmente apelando a estos “palabros” y otra bien distinta proponer una definición y concepto del suelo en base a estos dos vocablos antropomórficos y teleológicos. Por desgracia, función, calidad, salud, etc., han sido abrazados acríticamente por la mayor parte de la comunidad de edafólogos, algo prohibido por los actuales cánones del método científico, y con razón.  No entraremos en este post a discutir un tema, del que ya os ofrecí mi punto de vista, hace algunos años, en entregas precedentes.

Sin embargo, muchos profesionales de la ciencia del suelo, insisten en no entender que este tipo de conceptos teleológicos, en su sentido más amplio no pueden ni deben utilizarse para los fines mentados.  Y así, ante tal ignorancia, algunos de ellos, colegas muy afamados, buscan una definición concepto que se base en los mentados vocablos. He reflexionado mucho sobre el tema, hasta que pudiera ser que encontrara una posible solución. Se trata de exponer un concepto riguroso de suelo del que puedan derivarse fácilmente estos metafóricos vocablos, pero que no formen jamás parte su núcleo formal.

Esbozaré la idea aun a sabiendas que una propuesta más formal requeriría que colaboraran con migo un físico del suelo y un experto en bioquímica.  Quizás, algún día lo consiga, aunque debo reconocer que cuando he platicado sobre este tema con mis colegas, estos no han mostrado el menor interés, ya que tienen pánico a patinar sobre el hielo (por no decir un suelo embarrado).

La idea básica la dejáramos por el momento. No obstante comencemos defendiendo (a mí me resulta obvio) que debemos entender que el ciudadano debe asimilar rápidamente la diferencia entre lo que es un suelo y un material litológico. Olvidémonos soslayamos aquí las rocas duras, por cuanto las  similitudes brillan por su ausencia y sus diferencias son palmarias (a pesar que una buena parte de la edafosfera surge mediante edafogénesis de las mismas). Nos centraremos pues en las rocas sedimentaria y/o sedimentos

Pues bien ¿Cuál es la diferencia básica entre un suelo y un material sedimentario?, que no deja de ser también más que un medio poroso heterogéneo. Ambos lo son. La diferencia estriba en que un suelo atesora mucha más superficie en contacto con el agua, aire y microorganismos. Tal hecho se debe a la extraña ubicuidad de distribuciones de tamaños que son conforme a lo que en su día denominamos Curva de Willis. Ya analicemos la distribución de tamaños de las fracciones texturales (arena, limo y arcilla), ya los agregados que se forman entre estas debido a las sustancias húmicas, ya los tamaño de los poros, una y otra vez nos topamos que la distribución de frecuencia de tamaños es conforme a una ley de tipo potencial (fractal o multifractal) que no deja de ser un tipo concreto de la  aludida Curva de Willis. Dicho en cristiano, lo pequeño es mucho más abundante que lo intermedio, siendo lo grande muy escaso. Por ejemplo, si hablamos de poros, un buen suelo tiene muchísimos poros diminutos, bastante menos de tamaño intermedio y escasísimos grandes. De no ser así, la estructura del suelo no es eficiente para la retención de agua y nutrientes, así como para permitir la circulación del aire. La denominada superficie específica (effective surface area) pretende cuantificar el área explorable que atesora la matriz sólida de un suelo, o que se encuentra en contacto con el agua el aire y los microorganismos. ¿Cuanto mide un metro cuadrado de suelo?, estimado en su superficie, es decir en contacto con la atmósfera y  la biota emergida (no edáfica). Pues bien, resulta que podría ser de cientos de metros cuadrados, mucho, mucho más que en un sedimento no edafizado. En un próximo post os ofreceremos cifras más concretas que os asombrarán.

Este enorme aumento de superficie respecto a las propias de los sedimentos o rocas sedimentarias deleznables (que también varía según la textura de sus partículas), a través de la formación o génesis de un suelo, devendrá pues en una superficie específica muchísimo más elevada (que no deja de ser lo mismo, dicho con otras palabras). Y como a fin de cuentas son los agregados del suelo los que gobernarán el  sistema/entramado de espacios porosos, añadamos que su formación se encuentra condicionada por dos sustancias poliméricas que se comportan como geles: una orgánica como el carbono (ácidos húmicos, en su acepción más amplia) y otra inorgánica como el silicio (arcillas, muchas de las cuales, dicho sea de paso atesoran el tamaño de nanopartículas). Y aquí nos encontramos con el meollo de la cuestión: ¿Qué repercusiones tiene tal proceso?. Pues bien, básicamente serían las siguientes: (i) aumento de la capacidad de almacenamiento de agua; (ii) incremento de la superficie nutritiva o capaz de retener los nutrientes indispensables para la vida; (iii) a mayor superficie, también mayor área que pueden explorar las raíces, albergar una mayor cantidad de microorganismos del suelo (también hábitats si tenemos en cuenta la horizonación), y como corolario mayor biomasa microbiana, indispensable para que los agregados no se dispersen en sus partículas texturales constitutivas; y (iv) una mayor superficie catalítica, ya que no solo la materia orgánica, sino las nanopartículas pueden atesorar tal potencial  para desempeñar su esencial papel de reciclado ecosistémico. Por lo tanto, cada tipo de suelo atesorará una capacidad de carga potencial con vistas a llevar a cabo los cuatro ítems mentados en el párrafo precedente  (dependiendo de su textura y estructura) de sustentar tanto la biota aérea, edáfica, metabolismo ecosistémico etc.

¿Y ya está?. ¡Casi, casi…!. Obviamente el ambiente iónico de un suelo depende de la estructura pero también de que no existan sustancias y elementos químicos que ya sea por exceso, defecto o toxicidad, generen perturbaciones negativas a los organismos vivos. Hablamos de exceso de sales (salinidad y salinización), eutrofización (como por ejemplo una excesiva fertilización), mucho aluminio intercambiable debido a la escasez de nutrientes (acidificación), incorporación de sustancias tóxicas por el ser humano, y sean orgánicas inorgánicas u orgánicas:  contaminación).

Tampoco soslayemos que la compactación física del suelo debe generar una mengua de su superficie efectiva y como corolario de su capacidad de carga, redundando negativamente sobre las propiedades comentadas.

Si ustedes buscan ahora cuales son las funciones del suelo y reflexionan “un poquito”, comprenderán que se derivan de las propiedades que hemos enumerado.

Pues bien, la nanotecnología en su búsqueda de materiales con nuevas propiedades, a los que algunos irreverentemente con el método científico denominan supermateriales, ofrece un palmario ejemplo, de las asombrosas propiedades de estos compuestos. Mutatis mutandis, el mayor depositario de supermateriales se encontraría bajo nuestros pies. Y hoy vamos a ofreceros una nota de prensa (en realidad dos), entre otras muchas, que leída detenidamente nos da la razón: Materiales biohíbridos para descontaminar. Léanla detenidamente y lo comprobarán, al margen de hablar de los biofilms (biopelículas), que también aparecen en los suelos y superficies rocosas, y a los que obviamente también hemos dedicado algún post en este blog. Como el lector comprenderá, he detallado por encima los fundamentos de un nuevo concepto de suelo. Su formulación formal requiere precisar y matizar mucho más, por lo que, como ya adelantaba, necesitaría trabajar junto a un experto en humus y otro de física de suelos, al objeto de lograr un constructo teórico más preciso. Y aquí estoy, tanteando de vez en cuando. Nadie me rebate, simplemente dicen uffff y se desinteresan del tema. Creo que es un gran error pero (…)

Os dejo ahora con la nota de prensa y seguidamente un listado  de post previos en los que hemos explicado varios de los conceptos aquí expuestos.

Juan José Ibáñez

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Descripción de Perfiles del Suelo: Expandiendo Nuestra Percepción Sensorial Diurna y Nocturna

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Expandiendo nuestra percepción para describir el entorno. Fuente: Sciencedaily

 Cuando era más joven y el trabajo de campo más intenso, bromeaba con mis colegas al espetar ¿Por qué no llevamos a cabo la descripción de los perfiles de noche? (cuando debíamos trabajar bajo un calor bochornoso en el estío). Siempre picaba alguno al preguntarme: ¿por qué? Por la sencilla razón de que de noche todos los suelos son pardos (tal apelativo se aplicada por aquel entonces a ciertos tipos de suelos). Pues bien, al leer las noticias de actualidad no es infrecuente toparse con alguna que te despierte la imaginación y, ¿Por qué no?, también que de lugar a conjeturas interesantes. La nota de prensa que exponemos hoy a bajo nos habla de cómo algunos científicos se encuentran analizando la posibilidad de elaborar, con materiales como el grafeno, las ya popularizadas lentillas y gafas de visión nocturna. Sin embargo el contenido de la noticia también nos recuerda: “las propiedades fotosensibles del grafeno. Esta sustancia interesa a los científicos porque es capaz de registrar las ondas procedentes de todo el espectro luminoso: desde las ondas de infrarrojos hasta las de ultravioleta pasando por supuesto por todo el espectro visible”. Como sabéis, los denominados estudiosos de la cartografía digital de  suelos “digitan soil mapping” se afanan en hacer uso de aquellos sensores remotos que atesoren alguna de estas potencialidades, ya sean satelitales, áreas o sobre el terreno, en sus indagaciones. ¿Por qué no profundizar en aspectos más terrenales?. ¡Si!, esos que, como las descripciones de campo, que tanto desdén provocan en los edafólogos de salón y PC.

De expandir nuestros aparatos sensoriales a la hora de describir un  perfil del suelo, nadie debiera dudar que visualizaríamos las propiedades edáficas que nos interesan de una forma radicalmente distinta. Empero también observaríamos otras que actualmente no son directamente alcanzables por nuestros sentidos, como la propia actividad biológica. Y así, con cierto adestramiento extraeríamos mucha más información, alguna, hoy por hoy, inimaginable. Pues bien como podréis leer abajo los expertos en nanotecnología, van en busca de tal instrumentación. Obviamente, sus preocupaciones no conciernen a la edafología. Eso es lo de menos. La cuestión estriba en que alcancen sus objetivos, que los aparatos no sean muy onerosos, y que seamos capaces de adaptarlos a nuestras necesidades. Cuando podamos observar en suelo conforme la información que nos proporcione todo el espectro luminoso, las descripciones de los perfiles del suelo darán un salto cualitativo de primera magnitud ¿Alguien lo duda? ¿Si? Pues que deje de hacerlo.

Juan José Ibáñez   

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Suelos y Nanopartículas: Un reto para el Futuro de la Ciencia del Suelo

Ya os hemos ido relatando en una serie de post (ver relación al final del presente) que el surgimiento de las nanociencias puede deparar muchas más sorpresas de las que pudieran pensarse en primera instancia. Y este es el caso también de las ciencias del suelo. El hecho de que se hable mucho más de sus aplicaciones (“nanotecnología”) que de los descubrimientos que afectan al conocimiento del mundo de lo pequeño (“nanocencia”), no es más que el lamentable resultado de esa falacia que impregna la ciencia contemporánea (¿y eso para que vale?), en la que se antepone lo aplicado a lo básico, cuando en realidad la racionalidad de la indagación investigadora suele funcionar al revés. Hace ya algún tiempo que redactamos el post titulado: “Propiedades de la Materia: Composición, Tamaño, Abundancia, Forma y Superficie“. En él os mostrábamos como en la naturaleza, la composición química de un material les confiere tan solo algunas de las propiedades de como actúa/interacciona/reacciona la materia. Empero todos los otros términos a que apelamos en aquél título resultan ser igualmente relevantes. Dado que lo pequeño resulta ser mucho más abundante que lo de mayor tamaño, a lo largo de varios órdenes de magnitud, conforme a una ley potencial (libre de escala) o una distribución exponencial, resulta palmario que la abundancia (número de partículas), volumen, superficie de contacto con el resto de los materiales (denomina superficie reactiva), diversidad, etc., aumenta según nos acercamos al precipicio de nuestro desconocimiento de lo que acaece en los universos canijos. Básicamente nuestros post precedentes versaban en los peligrosos vertidos de nanopartículas al medio ambiente (ver a bajo algunos nuevos comentarios). Este patrón es típico del suelo, en el que prolifera, justamente todo aquello que es invisible a nuestros aparatos sensoriales, tanto en el mundo inanimado como en todo relacionado con la abundancia y diversidad de la vida. Así por ejemplo, existen muchos más virus y virus-diversidad (virosfera), que la que se presenta en el mundo bacteriano, y de este último frente al universo de los diminutos animales invertebrados, y así sucesivamente. Lo mismo puede demostrarse que sucede en el ambiente abiótico de las partículas texturales que conforman la matriz del suelo (desde los escasos cantos, hasta la plétora de arcillas, muchas de las cuales entran ya en el ámbito de las nanociencias). Empero existen otras partículas aun más pequeñas. Pues bien, la nanociencia va demostrando que lo canijo atesora una mayor reactividad que lo grande, teniendo también una importancia nada despreciable su forma y rugosidad. ¿Como afecta pues el mundo nano a la estructura y dinámica de los suelos? Se trata de una pregunta por la que por fin comienzan a interesarse algunos expertos en edafología. No obstante, nuestros conocimientos no pueden aun responder a los grandes interrogantes que nos planeamos. Y en este contexto aparece la noticia que ha dado lugar al post de hoy: “El secreto del suelo lunar está en las nanopartículas”. La nota de prensa se me antoja interesante. Ahora bien, como los suelos terrestres también atesoran enormes cantidades de nanopartículas,  ¿hasta que punto no pododemos permitirnos sospechar que el secreto de los suelos terrestres se encuentra también en sus nanopartículas? Seguramente así suceda, por lo que debemos prepararnos para una nueva nanoedafología (término que ya aparece esporádicamente en la literatura científica). Una de las principales dificultades de tales indagaciones  estriba en que, al parecer, solo una pequeña fracción de estas nanopartículas aparecen como entes individuales (discretas), auto-ensamblándose por lo general en sustancias coloidales (sustancias húmicas, arcillas, óxidos, etc.) o recubriendo a otras mayores (microagregados o fracciones texturales mayores). Tales hechos, de ser ciertos, dificultan progresar en esta línea de investigación. Tengo la impresión que cuando profundicemos en el mundo de la nanociencia (no olvidemos a los virus tampoco), comenzaremos a entender mejor que es un suelo, así como se estructura, cual es su dinámica y como evoluciona.  Lo que personalmente me resulta desconcertante es tener que leer una noticia señenita, para percibir el enigmático potencial de lo nano. ¿Tenemos los expertos de las ciencias del suelo la cabeza en la Luna?. ¿Somos tan inertes como las gravas (léase la apertura de nuestras mentes a nuevas perspectivas del suelo)?. Sé que para muchos de nosotros todo lo “nano” nos pilla por sorpresa; se nos antoja ajeno. Ahora bien, “debo suponer” que lo mismo debió ocurrirles a nuestros predecesores con la microedafología (micromorfología) (micropedología) respecto a lo que se estudiaba por aquellos tiempos, a simple vista o con la ayuda de una lupa de campo. Sin embargo, actualmente, las consideramos imprescindibles, ¿o no?. Eso si, ¿como podemos comparar los suelos-regolitos marcianos con los terrestres, si al perecer desconocemos el rol de las nanopartículas de los últimos?

Juan José Ibáñez

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Nanopartículas de los suelos Lunares. Fuente: madhyamam.com

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Riesgos de los Nanomateriales para el Medio Ambiente: Biomagnificación en la Cadena Trófica (El Suelo Como Reservorio)

La polémica está servida, como era de esperar. Por mucho que nos cueste reconocerlo, los científicos que trabajan en ciertas disciplinas concretas se afanan en generar nuevas aplicaciones de sus materiales de estudio (nanomateriales, genes, etc.) sin evaluar debidamente sus repercusiones sobre el medio ambiente y la salud pública. Peor aun, con harta frecuencia se aventuran a defender sus bondades, escondiendo los problemas colaterales que puedan generar. Y no se trata de algunos colegas aislados, sino de una buena parte de la comunidad científica implicada. Así, los nanomateriales ya se emplean en multitud de productos que finalmente son desechados al medio ambiente, ya sean aguas o suelos. Las dos noticias que os ofrecemos hoy muestran el alarmante peligro del uso indiscriminado de nanopartículas, por cuanto se acaba de demostrar que se acumulan en los seres vivos conforme se asciende a lo largo de la cadena trófica, mostrando serios efectos tóxicos. Hablamos de bioacumulación o biomagnificación. Tal hecho ha sido constatado en dos publicaciones recientes, una que concierne al agua y otra al suelo.  El problema medioambiental puede llegar a alcanzar consecuencias dramáticas, si no se adoptan urgentemente las medidas oportunas, por cuanto su uso se extiende en multitud de productos de todo tipo. De momento ya sabemos que suelos y aguas (y las biotas que albergan) son reservorios de estas pequeñas partículas, que no por ello parecen ser precisamente benefactoras, al menos en muchos casos.

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“Nanopartículas el próximo riesgo sanitario”. Fuente: Complementary Medicine Association

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