Una nueva metodología permite analizar la estabilidad del suelo en áreas degradadas por la minería

Con la ayuda de una técnica oriunda de la industria petrolera, científicos brasileños y franceses demuestran que las uniones químicas con calcio y magnesio aumentan la capacidad de los suelos de almacenar carbono, disminuyendo las emisiones e incrementando la fertilidad, un proceso que aporta a la concreción de una gestión sostenible

Por Luciana Constantino  |  Agência FAPESP – La combinación de materiales ricos en calcio, magnesio y querógeno (un compuesto químico precursor del petróleo) permite producir un tipo de suelo modificado (tecnosuelo o tecnosol) capaz de recuperar áreas degradadas por las actividades de la minería con alta estabilidad, es decir, capturando más carbono y con menos posibilidades de emisión de CO₂ hacia la atmósfera en el transcurso de los años. La evaluación de dicha estabilidad solamente fue posible merced a la creación de una metodología integrada que congregó análisis térmicos, extracciones químicas e incubaciones.

Este nuevo método aparece descrito en una investigación publicada en la revista científica Soil Biology and Biochemistry.

Entre las novedades del referido trabajo despunta el uso de la técnica llamada Rock-Eval, poco adoptada en análisis de suelos. La misma se emplea ampliamente en la industria de petróleo y gas para evaluar la cantidad y la calidad de la materia orgánica existente en las rocas sedimentarias. Comprende un proceso químico denominado pirólisis, que conserva la composición original de la materia orgánica. Para ello se calienta la sustancia a altas temperaturas, generalmente superiores a los 500 °C, en un ambiente sin oxígeno, lo que causa la ruptura de las uniones químicas y lleva a la formación de gases que son caracterizados químicamente.

El aparato utilizado para aplicar la técnica Rock-Eval (foto: Francisco Ruiz/Esalq-USP)

Se diferencia de otros métodos porque suministra dos informaciones importantes: la caracterización química y la estabilidad térmica de la materia orgánica. De este modo, los investigadores logran determinar la proporción de elementos que la materia orgánica contiene −fundamentalmente carbono, hidrógeno y oxígeno– y su resistencia al calor.

Cuando la materia orgánica es estable, el carbono se mantiene en el suelo y aporta al secuestro de CO₂. Asimismo, la materia orgánica colabora con la fertilidad del suelo al suministrar lentamente nutrientes esenciales para la vegetación y mejorar su estructura física, volviéndolo más resistente a la compactación y a la erosión. Por este motivo, la comprensión de este proceso de estabilidad resulta crucial para el desarrollo de una gestión sostenible de la tierra, ya sea en la agricultura, en la minería o para la restauración forestal.

“La motivación de este estudio proviene de los tecnosuelos con gran concentración de carbono. Pretendíamos saber si la estabilización de la materia orgánica ocurría solamente a causa del carbono geológico o si había algún otro proceso implicado. Al utilizar Rock-Eval, logramos separar el material. Teníamos dos fuentes distintas de materia orgánica: la proveniente del crecimiento de las plantas y de las pasturas y la geológica, bajo la forma de querógeno”, explica el ingeniero agrónomo Francisco Ruiz, investigador del Departamento de Ciencia del Suelo de la Escuela Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, de la Universidad de São Paulo (Esalq-USP), en Brasil, y primer autor del estudio.

En el trabajo, los científicos analizaron un área con un tecnosuelo rico en calcio, magnesio y querógeno (una fracción insoluble de la materia orgánica existente en las rocas sedimentarias), que se encuentra bajo el cultivo de pasturas, y la compararon con lugares de follajes ricos en carbono y de suelo natural bajo el cultivo de pasturas a largo plazo.

“Vimos que hubo una sinergia entre el querógeno y el material de plantas en el tecnosuelo que generó una estabilidad mayor que ambos por separado”, añade Ruiz, quien contó con el apoyo de la FAPESP mediante dos becas, una de ellas de Pasantía en el Exterior (BEPE).

Durante dicho período, desarrolló parte del trabajo en el Instituto de Ecología y Ciencias Ambientales de la Sorbonne Université, en Francia, bajo la dirección de la investigadora Cornelia Rumpel, quien también firma el artículo y cuyo trabajo ha sido considerado como uno de los más importantes vinculados a la materia orgánica en ecosistemas terrestres incluyendo mecanismos de secuestro de carbono del suelo.

Las muestras

El área del estudio se encuentra ubicada dentro de una mina de caliza en la ciudad de Saltinho, interior del estado de São Paulo (Brasil). Hace alrededor de 20 años, empezó a recuperarse una parte del lugar mediante el rellenado de pozos con desechos de la mina, que incluyen fragmentos de rocas sedimentarias. El clima de la zona es subtropical húmedo, y la vegetación nativa es del Bosque Atlántico.

“Empleamos el tecnosuelo, pero el método puede funcionar para entender la estabilidad de la materia orgánica en otros tipos de suelo con esa composición mixta, como el biocarbón para áreas agrícolas y la tierra negra de la Amazonia”, le dice Ruiz a Agência FAPESP.

El biocarbón, o biochar en inglés, es un tipo de carbón vegetal destinado al uso agrícola elaborado a partir de la pirólisis, cuyo origen es el proceso de carbonización controlada de biomasa vegetal (que puede ser desde paja hasta madera) sin presencia de oxígeno. El nombre en inglés proviene de la unión de las palabras en biomass (biomasa o materia orgánica) y charcoal (carbón). Distintos estudios han mostrado que este producto incrementa la productividad agrícola y el crecimiento de las raíces y de los brotes (lea más en: revistapesquisa.fapesp.br/es/el-biocarbon-puede-aportarle-beneficios-a-la-agricultura/).

Al emplear esta nueva metodología, los investigadores consignaron que la forma en que los minerales se unen a la materia orgánica puede influir sobre su estabilidad. Un ejemplo: descubrieron que, durante la oxidación, la estabilidad de los materiales orgánicos está relacionada con la cantidad y con el tipo de interacciones entre los minerales y los compuestos, especialmente el calcio (Ca²⁺) y el magnesio (Mg²⁺).

“Este trabajo constituye una innovación metodológica, pero también es un importante aporte con miras a comprobar de manera más contundente algunos procesos que el propio Francisco ya había demostrado en estudios anteriores. A partir del momento en que la ciencia conoce el proceso, es posible generar las condiciones como para que el mismo suceda, lo que abre una avenida de posibilidades para pensar de ahora en adelante”, sostiene el profesor de la Esalq Tiago Osório Ferreira, autor corresponsal del artículo y que fue director de Ruiz durante su doctorado.

En una investigación publicada en el año 2023 y que también lleva las firmas de Ruiz, Rumpel y Osório Ferreira, se demostraba que el tecnosuelo elaborado con base en residuos de minas era capaz de secuestrar carbono, con un potencial como para capturar hasta una gigatonelada de CO₂ equivalente (lea más en: agencia.fapesp.br/44825).

El suelo constituye una de las cuatro grandes reservas de carbono del planeta, junto a la atmósfera, los océanos y la vegetación. Sin embargo, en estado de degradación, puede liberar CO₂, tal como sucede con los bosques.

En un estudio dado a conocer también en 2023, se arribó a la conclusión de que Brasil almacena en sus suelos el equivalente a 70 años de emisiones de CO₂ del país. Los datos correspondientes son de MapBiomas, una red colaborativa conformada por organizaciones no gubernamentales, universidades y startups de tecnología que mapea la cobertura y el uso de los suelos en Brasil. Del total de 37 gigatoneladas de carbono orgánico del suelo (COS) existentes en Brasil en el año 2021, casi las dos terceras partes (el 63 %) se encontraban en áreas bajo cobertura nativa estable (23,4 Gt COS), fundamentalmente en la Amazonia.

Según Osório Ferreira, el nuevo proceso metodológico desarrollado está ahora replicándose en otros objetos de estudio, lo que abre de este modo nuevas líneas de investigación.

Puede leerse el artículo intitulado Combining thermal analyses and wet-chemical extractions to assess the stability of mixed-nature soil organic matter en el siguiente enlace: www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S003807172300278X?via%3Dihub.