Carbono negro amorfo en los suelos
Fuente: Colaje imágenes Google
La noticia que íbamos a abordar hoy versaba sobre la génesis de un tipo de carbono en los suelos y que llevaba por título: Descubren microbios que producen carbono elemental. Mis neuronas decaen tan exponencialmente como el COVID-19 se expande, y consideré que resultaba ser de interés. Sin embargo, buscando en Internet topé con otro post personal redactado hace cuatro años en el que nosotros abordábamos el asunto de: “Los biocarbones o carbones pirogenéticos en los suelos del mundo. Una sorpresa inesperada”. La única novedad que atisbo en esta nueva publicación, según los autores del estudio, sería que dicen haber demostrado que la producción de carbono negro amorfo por la descomposición de la materia orgánica nunca ha sido demostrada con anterioridad. Si en la nota de prensa se cambia el vocablo leña por el de “materia orgánica que se deposita en el suelo debido, ya sea a incendios forestales o quema de rastrojos generada por los campesinos” ¿Qué aporta este estudio?: quizás la única “posible novedad” que detecto estriba en que “se han identificado dos tipos de microorganismos (unos metanógenos y los otros metanótrofos anaeróbicos) capaces de producir esa forma citada de carbono elemental, el carbono amorfo. Debemos tener en cuenta que según algunos expertos «Black carbon”, «el segundo mayor causante del cambio climático». Empero se trata del hollín y otras partículas esencialmente producidas por procesos industriales, a los que habría que sumar los otros ya mencionados.
Realmente resulta un tanto sorprendente que, si estos compuestos no son degradados, lixiviados y exportados fuera del suelo hacia las aguas, deberían acumularse como resultado de su alta resistencia a la degradación. Es cierto que su abundancia en el suelo se incrementa con las prácticas o eventos naturales que generan fuego. Ahora bien, en muchos lares estos son recurrentes, cuando no anuales (quemas de los agricultores) por lo que debían terminar secuestrándose en grandes cantidades. Del mismo modo, y al igual que se pensaba hace unos 14 años sobre la casi imposible degradación de los plásticos, por lo que no generarían problemas ambientales drásticos… ya sabemos del desastre global que se encuentra generando su biodegradación (la Plasticosfera). Al parecer no hay material que la vida no pueda “pulverizar/triturar/transformar”. Si debo confesar que me cuesta muchísimo (de hecho he fracasado) al buscar simultáneamente en Internet los palabros “carbón amorfo, carbón negro y suelos” simultáneamente, ni en español ni en suajili. O yo me he perdido, o los autores acuñan nuevo vocablo sin saber por qué, o simplemente no suele ser común en ciencias del suelo ¿?. ”Os dejo la noticia, pero con muchas incertidumbres. Ser cautos. He añadido algún material de Wikipedia para clarificar los términos. Hoy tengo la impresión de haber redactado un post de escaso interés. Por ello también he traducido fragmentos de otros artículos al español-castellano (mejor dicho según traducción ge Google no supervisada), que parecen relacionados con la noticia….
Juan José Ibáñez
Continúa………
Carbono amorfo de los suelos: según Wikipedia: “El carbono amorfo es un carbono que no tiene una estructura cristalina. Como con todos los materiales vítreos, puede presentarse algún orden de corto alcance, pero no hay patrones de largo alcance de las posiciones atómicas.
Aunque puede fabricarse carbono completamente amorfo, el carbono amorfo natural (como el hollín) realmente contiene cristales microscópicos de grafito,1 algunas veces diamante.2 A escala macroscópica, el carbono amorfo no tiene una estructura definida, puesto que consiste en pequeños cristales irregulares, pero a escala nanomicroscópica, puede verse que está hecho de átomos de carbono colocados regularmente.
El carbón y el hollín o negro de carbón son llamados informalmente carbono amorfo. Sin embargo, son productos de la pirólisis, que no produce carbono amorfo verdadero bajo condiciones normales. La industria del carbón divide al carbón en varios grados, dependiendo de la cantidad de carbono presente en la muestra, comparada con la cantidad de impurezas. El grado más alto, antracita, es aproximadamente 90 por ciento carbono y 10 % otros elementos. El carbón bituminoso es aproximadamente 75-90 % carbono, y el lignito es el nombre del carbón que tiene alrededor de 55 % de carbono. El carbono amorfo de origen natural es un producto que ha sido producido por la oxidación y algunas formas de descomposición de compuestos orgánicos”.
Carbono negro de los suelos, según Wikipedia: “Químicamente, el carbono negro es un componente de las partículas finas (PM ≤ 2,5 µm de diámetro aerodinámico). El carbono negro consta de carbono puro en varias formas enlazadas. Se forma a través de la combustión incompleta de combustibles fósiles, biocombustibles y biomasa, y es uno de los principales tipos de partículas1 tanto en el hollín antropogénico como en el natural.2 El carbono negro causa morbilidad humana y mortalidad prematura. Debido a estos impactos en la salud humana, muchos países han trabajado para reducir sus emisiones, convirtiéndolo en un contaminante fácil de reducir en fuentes antropogénicas.
En climatología, el carbono negro es un agente que contribuye al calentamiento global, con efectos directos e indirectos. El carbono negro absorbe la luz solar y reduce el albedo cuando se deposita sobre la nieve y el hielo. De manera indirecta, el carbono negro contribuye al calentamiento global mediante la interacción con las nubes, con un forzamiento total de 1,1 W/m 2.3 El carbono negro permanece en la atmósfera durante varios días o semanas, a diferencia de otros gases de efecto invernadero que tienen ciclos de vida más largos.4 El IPCC y otros investigadores en cambio climático han postulado que reducir el carbono negro es una de las formas más fáciles de frenar el calentamiento global a corto plazo.56
El término carbono negro también se usa en las ciencias del suelo y la geología, refiriéndose al carbono negro atmosférico depositado o al carbono negro incorporado directamente de los incendios de la vegetación. Especialmente en los trópicos, el carbono negro en los suelos contribuye significativamente a la fertilidad, ya que es capaz de absorber importantes nutrientes de las plantas9”
Presencia en suelos (pero a diferencia de Wikipedia este bloguero advierte que las Terras Pretas no son prácticas de tala y quima sino suelos creados por el hom,bre por procedimientos mucho más sofistocados de los que hemos redactado varios post)
“Hasta el 60 % del carbono orgánico total almacenado en los suelos es aportado por el carbono negro.28 Especialmente para suelos tropicales, el carbono negro sirve como depósito de nutrientes. Los experimentos mostraron que los suelos sin grandes cantidades de carbono negro son significativamente menos fértiles que los suelos que contienen carbono negro. Un ejemplo de este aumento de la fertilidad del suelo son los suelos Terra preta de la Amazonia central, que presumiblemente son creados por el hombre por poblaciones nativas precolombinas. Los suelos de Terra Preta tienen en promedio tres veces más contenido de material orgánico del suelo (MOS), niveles más altos de nutrientes y una mejor capacidad de retención de nutrientes que los suelos infértiles circundantes.29 En este contexto, la práctica agrícola de tala y quema utilizada en las regiones tropicales no solo mejora la productividad al liberar nutrientes de la vegetación quemada, sino también al agregar carbono negro al suelo. No obstante, para una gestión sostenible, una práctica de tala y carbonización sería mejor para evitar altas emisiones de CO2 y carbono negro volátil. Además, los efectos positivos de este tipo de agricultura se contrarrestan si se utiliza en grandes parcelas para que la vegetación no evite la erosión del suelo”. ¿¿??.
Descubren microbios que producen carbono elemental
El aumento de dióxido de carbono y metano en la atmósfera es el principal responsable del cambio climático global
El carbono amorfo es una forma de carbono elemental que carece de la estructura dura y cristalina del grafito o el diamante. Este material suele formarse a temperaturas y presiones extremas, o durante la combustión de materia orgánica.
Un lugar cotidiano donde se puede encontrar el carbono amorfo es allá donde se ha quemado leña. Cuando esta arde, la intensidad del calor crea una reacción que desintegra la madera y deja un hollín negro y ceniciento. Esa sustancia residual contiene carbono amorfo.
El carbono es un componente esencial de toda la vida conocida en nuestro planeta. El ciclo del carbono regula la liberación y la absorción de carbono de diversas fuentes naturales (como el océano, el suelo, los procesos geoquímicos y las emisiones artificiales) de un modo que, si no hay interferencias graves, tiende a mantener un delicado equilibrio de este elemento crucial en nuestro mundo.
El aumento de dióxido de carbono y metano en la atmósfera es el principal responsable del cambio climático global.
El equipo internacional de Kylie Allen, del Instituto Tecnológico de Virginia (Virginia Tech) en Estados Unidos, ha descubierto que dos tipos de microorganismos (unos metanógenos y los otros metanótrofos anaeróbicos) son capaces de producir esa forma citada de carbono elemental, el carbono amorfo.
Para los investigadores que estudian los metanógenos y los metanótrofos anaerobios, el descubrimiento desafía todas las expectativas anteriores sobre lo que pueden hacer los microorganismos de esos tipos.
«Nunca pensamos que el carbono amorfo pudiera ser producido por organismos vivos, teniendo en cuenta las reacciones químicas, normalmente extremas, que se necesitan para formarlo«, enfatiza Robert White, del Virginia Tech y miembro del equipo de investigación.
El estudio se titula “Biogenic formation of amorphous carbon by anaerobic methanotrophs and select methanogens”. Y se ha publicado en la revista académica Science Advances.
Black carbon in soils and sediments’
Analysis, distribution, implications, and current challenge
Abstract. Esta revisión destaca la ubicuidad del carbón negro (BC) producido por la combustión incompleta de materiales vegetales y combustibles fósiles en turba, suelos y lacusthne y sedimentos marinos. Examinamos diversas definiciones y enfoques analíticos y buscamos proporcionar un lenguaje común.
BC representa un continuo desde el matehal parcialmente carbonizado hasta las partículas de grafito y hollín, sin un acuerdo general sobre límites bien definidos. La formación de BC puede ocurrir de dos formas fundamentalmente diferentes. Los volátiles se vuelven a condensar en hollín-BC altamente grafitizado, mientras que los residuos sólidos forman char-BC. Ambas formas de BC son relativamente inertes y se disuelven globalmente por el agua y el viento a través del transporte fluvial y atmosférico. Resumimos, cronológicamente, la ubicuidad de BC en suelos y sedimentos desde la época del Devónico, diferenciando BC de incendios de vegetación y de combustión de combustibles fósiles. La BC tiene implicaciones importantes para varios procesos biológicos, geoquímicos y ambientales. Por ejemplo, la BC puede representar un sumidero significativo en el ciclo global del carbono, afectar el balance de calor radiativo de la Tierra, ser un trazador útil para la historia de los incendios de la Tierra, acumular una fracción significativa de carbono acumulada en suelos y sedimentos y transportar contaminantes orgánicos. En tierra, el BC parece ser abundante en suelos de color oscuro, afectados por la quema frecuente de vegetación y la combustión de combustibles fósiles, lo que probablemente contribuye a los componentes aromáticos altamente estables de la materia orgánica del suelo. Discutimos los desafíos para la investigación futura. A pesar de la gran importancia del CB, solo se han logrado avances limitados en la calibración de técnicas analíticas. Avances en la cuantificación
de BC es probable que provenga de una intercomparación sistemática utilizando BC de diferentes fuentes y en diferentes matemáticas naturales. La identificación de BC podría beneficiarse de las técnicas isotópicas y espectroscópicas aplicadas a nivel global y molecular. La clave para estimar las existencias de BC en suelos y sedimentos es comprender los procesos involucrados en la degradación de BC a nivel molecular. A
Un enfoque prometedor sería la combinación de experimentos de laboratorio a corto plazo y estudios de campo a largo plazo.
La cantidad y características de composición de carbono negro en suelos (mollisol y vertisol), biomasa carbonizada (producida en laboratorio; arroz, castaño) y suelos (sur de España) afectados por incendios forestales se han determinado mediante una combinación de termogravimetría (TG), TG junto con espectrometría de masas de relación de isótopos (IRMS), espectroscopía de resonancia magnética nuclear (RMN) de C-13 de estado sólido y cromatografía de gases / espectrometría de masas de pirólisis (Py-GC / MS). Las muestras afectadas por el fuego tenían un mayor contenido de materia orgánica total, y esta estaba enriquecida en componentes aromáticos. Se observó una buena concordancia entre el contenido de materia orgánica refractaria (ROM) determinado por análisis de TG y el contenido de aromáticos medido por C-13 NMR. Py-GC / MS demostró la presencia de compuestos aromáticos en muestras ricas en carbón negro, la ausencia de furanos (derivados de carbohidratos) en suelos afectados por el fuego y la detección de metoxifenoles (derivados de lignina) en pasto y madera carbonizados artificialmente. Algunos de los picos característicos obtenidos por pirólisis analítica en combinación con análisis de TG y espectros de RMN C-13 podrían usarse como marcadores en la detección de carbón negro. Este es el primer estudio en el que se ha utilizado la calorimetría diferencial de barrido TG (DSC) -IRMS para detectar el carbón negro formado durante los procesos de combustión natural y de combustión sin llama artificial.
La asociación entre las partículas del suelo y su disposición espacial juega un papel clave en la dinámica de la materia orgánica del suelo (MO). El fraccionamiento de densidad combinado con la dispersión ultrasónica permite la separación y estudio de las fracciones de MO del suelo, consideradas en base a los mecanismos de protección física: MO no protegido físicamente (FF), MO ocluido en agregados (OF) y MO estabilizado en organomineral complejos (DF).
En el presente estudio, suelos enteros y fracciones de densidad de suelos calcáreos bajo tres sistemas de manejo diferentes – bosque nativo de Quercus ilex, una plantación de Pinus halepensis y tierra cultivada – fueron analizados para C orgánico (OC), N total y carbono negro (BC). contenido. El carbono negro se considera a menudo como una reserva muy recalcitrante en el suelo. Sin embargo, así como el contenido de BC de los suelos rara vez se ha cuantificado, los estudios a largo plazo sobre la estabilidad de BC son escasos y las conclusiones sobre la estabilidad de BC no están muy extendidas.
Aproximadamente el 67% del C total en la capa superficial del suelo se perdió como resultado de la conversión del bosque natural de Q. ilex en tierras cultivadas, hace 100 años. Después del abandono del cultivo, el stock de OC en la capa superior del suelo aumentó considerablemente con la reforestación de la parcela estudiada con P. halepensis. Se había recuperado una recuperación promedio del 71% del CO previamente perdido, luego de 40 años de plantación de pinos. Los cambios en las existencias de OC afectaron principalmente a la fracción libre (FF). El carbono negro representó entre 1.2 y 2.3% del TOC del suelo con las concentraciones más altas en OF. El mantenimiento de la proporción de BC a través de los usos de la tierra sugiere un equilibrio entre insumos y productos, y lleva a sospechar que BC podría ser menos estable y menos resistente a la biodegradación de lo que a menudo se da por sentado.