Estudio de los materiales del suelo a escala nanométrica
Fuente: Colaje imágenes Google
Nuevas tecnologías permiten comenzar a visualizar los materiales del suelo a escala nanométrica con vistas a poder “comprender” “en su día” las reacciones de todo tipo que ocurren en el suelo. Ahora bien, en la nota de prensa, los autores se atribuyen los méritos propios, y ajenos desde los albores de la aplicación de la microscopía electrónica al estudio del medio edáfico, que se iniciaron aproximadamente desde hace medio siglo. Del mismo modo, soslayan cualquier mención a la vinculación entre lo físico y lo bioquímico. Es decir, parte de sus “hallazgos” ya eran bien conocidos por los científicos que trabajaban en bioquímica del humus. Por ejemplo, el importante rol que ha ido reconociéndose durante los últimos años a la de descomposición de la biomasa microbiana. Y así, en la nota de prensa que os traduzco abajo, puede leerse: “el carbono del suelo interactúa tanto con minerales como con formas de carbono de materiales orgánicos, como lo son paredes de células bacterianas y subproductos microbianos. Las investigaciones de imágenes anteriores solo habían apuntado a interacciones en capas entre el carbono y los minerales en los suelos”. O también esta otra aseveración: “(….) no están seguros de qué compuestos están analizando, pero sospechan que el carbono que se encuentra en los suelos probablemente provenga de los metabolitos producidos por los microbios del suelo y de las paredes celulares microbianas”. ¿¿?? Las sospechas son pre-ciencia, que no ciencia. Pues bien, abordamos un tema de actualidad en bioquímica y nuestro amigo Gonzalo Almendros ha trabajado en él, como otros muchos expertos, durante años. Finalmente, el papel del nitrógeno ya lo estudiaba yo hace más de cuarenta años, junto a Gonzalo. ¿Qué hay pues de nuevo?. En este sentido, algo aportarán a la ciencia, pero a falta de más detalles…….
No dudo de que esta técnica nos pueda deparar con el tiempo prometedores hallazgos que nos ayuden a entender la estructura y dinámica del medio edáfico, pero de momento habrá que esperar. Como siempre, en la era de la tecnociencia, los «expertos» defienden que con sus descubrimientos pueden cambiar el mundo. Aleluya…… Empero ¿Y de momento?. Me resulta imposible desvincular en un análisis de esta naturaleza el perfil personal de los autores de los contenidos que vertieron en el pasado. Y así, la figura y explicaciones del autor principal del estudio no me resultan fiables. Este científico comenzó a hacerse famoso cuando se descubrieron las propiedades de las Terras Pretas do indio, que hoy todo el mundo identifica con el ya conocido biochar, aunque yo aún sigo manteniendo todas las reservas del mundo. Por aquel entonces espetó en publicaciones de prestigio hechos, promesas y bla, bla, bla, que a la postre no han sido demostradas como ciertas, sino más bien todo lo contrario. Se trata de un tecnocientífico (o se comporta como tal), que no un científico con mayúsculas. Y como tal, saca a relucir el secuestro de carbono, no ya porque venga a cuento, sino debido simplemente a que está de moda. Quedémonos con la parte positiva que es la técnica que propone, si realmente, cumple las expectativas, ya que todo lo demás deviene en espurio, conforme a las indagaciones de otros colegas hace años.
Juan José Ibáñez
Continua………
New imaging method views soil carbon at near-atomic scales
by Staff Writers; Ithica NY (SPX) Dec 30, 2020
The Earth’s soils contain more than three times the amount of carbon than is found in the atmosphere, but the processes that bind carbon in the soil are still not well understood.
Improving such understanding may help researchers develop strategies for sequestering more carbon in soil, thereby keeping it out of the atmosphere where it combines with oxygen and acts as a greenhouse gas.
A new study describes a breakthrough method for imaging the physical and chemical interactions that sequester carbon in soil at near atomic scales, with some surprising results.
The study, «Organo-organic and Organo-mineral Interfaces in Soil at the Nanometer Scale,» was published Nov. 30 in Nature Communications.
At that resolution, the researchers showed – for the first time – that soil carbon interacts with both minerals and other forms of carbon from organic materials, such as bacterial cell walls and microbial byproducts. Previous imaging research had only pointed to layered interactions between carbon and minerals in soils.
«If there is an overlooked mechanism that can help us retain more carbon in soils, then that will help our climate,» said senior author Johannes Lehmann, the Liberty Hyde Bailey Professor in the School of Integrative Plant Science, Soil and Crop Sciences Section, in the College of Agriculture and Life Sciences. Angela Possinger Ph.D. ’19, who was a graduate student in Lehmann’s lab and is currently a postdoctoral researcher at Virginia Tech University, is the paper’s first author.
Since the resolution of the new technique is near atomic scale, the researchers are not certain what compounds they are looking at, but they suspect the carbon found in soils is likely from metabolites produced by soil microbes and from microbial cell walls. «In all likelihood, this is a microbial graveyard,» Lehmann said.
«We had an unexpected finding where we could see interfaces between different forms of carbon and not just between carbon and minerals,» Possinger said. «We could start to look at those interfaces and try to understand something about those interactions.»
The technique revealed layers of carbon around those organic interfaces. It also showed that nitrogen was an important player for facilitating the chemical interactions between both organic and mineral interfaces, Possinger said.
As a result, farmers may improve soil health and mitigate climate change through carbon sequestration by considering the form of nitrogen in soil amendments, she said.
While pursuing her doctorate, Possinger worked for years with Cornell physicists – including co-authors Lena Kourkoutis, associate professor of applied and engineering physics, and David Muller, the Samuel B. Eckert Professor of Engineering in Applied and Engineering Physics, and the co-director of the Kavli Institute at Cornell for Nanoscale Science – to help develop the multi-step method.
The researchers planned to use powerful electron microscopes to focus electron beams down to sub-atomic scales, but they found the electrons modify and damage loose and complex soil samples. As a result, they had to freeze the samples to around minus 180 degrees Celsius, which reduced the harmful effects from the beams.
«We had to develop a technique that essentially keeps the soil particles frozen throughout the process of making very thin slices to look at these tiny interfaces,» Possinger said.
The beams could then be scanned across the sample to produce images of the structure and chemistry of a soil sample and its complex interfaces, Kourkoutis said.
«Our physics colleagues are leading the way globally to improve our ability to look very closely into material properties,» Lehmann said. «Without such interdisciplinary collaboration, these breakthroughs are not possible.».
The new cryogenic electron microscopy and spectroscopy technique will allow researchers to probe a whole range of interfaces between soft and hard materials, including those that play roles in the function of batteries, fuel cells and electrolyzers, Kourkoutis said.
Research Report: «Organo-organic and organo-mineral interfaces in soil at the nanometer scale»
Un nuevo método de análisis de imagen visualiza el carbono del suelo a escalas casi atómicas
por Staff Writers; Ithica NY (SPX) 30 de diciembre de 2020
Los suelos de la Tierra contienen más de tres veces la cantidad de carbono que se encuentra en la atmósfera, pero todavía no se conocen bien los procesos que implicados en el medio edáfico.
Mejorar dicha comprensión puede ayudar a los investigadores a desarrollar estrategias para secuestrar más carbono en el suelo, manteniéndolo fuera de la atmósfera donde se combina con el oxígeno y actúa como gas de efecto invernadero.
Un nuevo estudio describe un método innovador para obtener imágenes de las interacciones físicas y químicas que secuestran carbono en el suelo a escalas casi atómicas, con algunos resultados sorprendentes.
El estudio, «Interfaces organoorgánicas y organominerales en el suelo a escala nanométrica», se publicó el 30 de noviembre de 2020 en Nature Communications.
En esa resolución, los investigadores demostraron, por primera vez, que el carbono del suelo interactúa tanto con minerales como con otras formas de carbono de materiales orgánicos, como paredes de células bacterianas y subproductos microbianos. Las investigaciones de imágenes anteriores solo habían apuntado a interacciones en capas entre el carbono y los minerales en los suelos.
«Si hay un mecanismo pasado por alto que puede ayudarnos a retener más carbono en los suelos, entonces eso ayudará a nuestro clima», dijo el autor principal Johannes Lehmann, profesor de Liberty Hyde Bailey en la Escuela de Ciencia Integrativa de Plantas, Sección de Ciencias del Suelo y los Cultivos. en la Facultad de Agricultura y Ciencias de la Vida. Angela Possinger Ph.D. quien era un estudiante de posgrado en el laboratorio de Lehmann y actualmente es investigador postdoctoral en la Virginia Tech University, es el primer autor del artículo.
Dado que la resolución de la nueva técnica está cerca de la escala atómica, los investigadores no están seguros de qué compuestos están analizando, pero sospechan que el carbono que se encuentra en los suelos probablemente provenga de los metabolitos producidos por los microbios del suelo y de las paredes celulares microbianas. «Con toda probabilidad, este es un cementerio microbiano», dijo Lehmann.
«Tuvimos un hallazgo inesperado en el que pudimos ver interfaces entre diferentes formas de carbono y no solo entre el carbono y los minerales«, dijo Possinger. «Podríamos empezar a mirar esas interfaces y tratar de entender algo sobre esas interacciones».
La técnica reveló capas de carbono alrededor de esas interfaces orgánicas. También mostró que el nitrógeno era un actor importante para facilitar las interacciones químicas entre las interfaces orgánicas y minerales, dijo Possinger.
Como resultado, los agricultores pueden mejorar la salud del suelo y mitigar el cambio climático a través del secuestro de carbono al considerar la forma de nitrógeno en las enmiendas del suelo, dijo.
Mientras cursaba su doctorado, Possinger trabajó durante años con físicos de Cornell, incluidos los coautores Lena Kourkoutis, profesora asociada de física aplicada e ingeniería, y David Muller, profesor de ingeniería Samuel B. Eckert en física aplicada e ingeniería, y el coautor director del Instituto Kavli de Cornell para la ciencia a nanoescala, con vistas a ayudar a desarrollar el método en varios pasos.
Los investigadores planearon usar potentes microscopios electrónicos para enfocar los haces de electrones a escalas subatómicas, pero encontraron que los electrones modifican y dañan muestras de suelo sueltas y complejas. Como resultado, tuvieron que congelar las muestras a alrededor de menos 180 grados Celsius, lo que redujo los efectos dañinos de los rayos.
«Tuvimos que desarrollar una técnica que esencialmente mantiene las partículas del suelo congeladas durante el proceso de hacer rebanadas muy delgadas para observar estas pequeñas interfaces«, dijo Possinger.
Luego, los rayos podrían escanearse a través de la muestra para producir imágenes de la estructura y la química de una muestra de suelo y sus complejas interfaces, dijo Kourkoutis.
«Nuestros colegas de física están liderando el camino a nivel mundial para mejorar nuestra capacidad de observar muy de cerca las propiedades de los materiales«, dijo Lehmann. «Sin esa colaboración interdisciplinaria, estos avances no son posibles».
La nueva técnica de espectroscopía y microscopía electrónica criogénica permitirá a los investigadores sondear una amplia gama de interfaces entre materiales blandos y duros, incluidos los que desempeñan funciones en la función de baterías, celdas de combustible y electrolizadores, dijo Kourkoutis.
Informe de investigación: «Interfaces organoorgánicas y organominerales en el suelo a escala nanométrica»