Durante más de 100 años, el biochar, una sustancia rica en carbono y similar al carbón hecha de plantas privadas de oxígeno u otra materia orgánica, ha encantado y desconcertado a los científicos. Como aditivo del suelo, el biochar puede almacenar carbono y, por lo tanto, reducir el efecto invernadero.emisiones de gases, y puede liberar nutrientes lentamente para actuar como un fertilizante no tóxico.
Pero la química precisa mediante la cual el biochar almacena nutrientes y promueve el crecimiento de las plantas sigue siendo un misterio, por lo que su potencial comercial ha sido severamente limitado.
Ahora, un equipo internacional de investigadores, con contribuciones clave de expertos de la Universidad Estatal de Colorado, ha iluminado detalles sin precedentes y una comprensión mecanicista de las propiedades aparentemente milagrosas del biochar. Comunicaciones de la naturaleza el estudio, dirigido por la Universidad de Tübingen de Alemania y publicado el 20 de octubre, demostró cómo el compostaje de biochar crea un recubrimiento orgánico muy delgado que mejora significativamente las capacidades de fertilización del biochar. Una combinación de técnicas analíticas avanzadas confirmó que el recubrimiento fortalece las interacciones del biochar conagua y su capacidad de almacenar nitratos del suelo y otros nutrientes.
Esta mejor comprensión de las propiedades del biochar podría desencadenar una comercialización más generalizada de los fertilizantes biochar. Tal cambio podría reducir la dependencia global de los fertilizantes inorgánicos de nitrógeno que han servido como caballos de batalla modernos para la producción de alimentos durante más de un siglo.
La colaboración internacional incluyó a Thomas Borch de CSU, profesor en el Departamento de Ciencias del Suelo y Cultivos con citas conjuntas en química e ingeniería civil y ambiental, y el científico investigador Robert Young. El equipo de CSU contribuyó con espectrometría de masas de alta resolución realizada en la Universidad Estatal de FloridaLaboratorio Nacional de Campo Magnético Alto. Sus datos ayudaron a confirmar la composición del recubrimiento de carbono a nanoescala del biochar.
"Para caracterizar un recubrimiento de carbono súper delgado en un sustrato de carbono es casi imposible", dijo Borch. "Nuestro equipo internacional utilizó muchas técnicas avanzadas diferentes para realizar los análisis. Robert Young dirigió la contribución de nuestro grupo de espectrometría de masas de resolución ultraalta.para investigar el recubrimiento y probar su composición elemental "
El estudio fue dirigido por Andreas Kappler, del Centro de Geociencias Aplicadas de la Universidad de Tübingen, y el geoecólogo Nikola Hagemann. Los autores se propusieron investigar el biochar antes y después del compostaje con estiércol mixto. Utilizando una combinación de microscópico yEn los análisis espectroscópicos, los investigadores descubrieron que las sustancias orgánicas disueltas desempeñaban un papel clave en el compostaje del biochar y crearon el revestimiento orgánico delgado.
"Este recubrimiento orgánico marca la diferencia entre el biochar fresco y el compostado", dijo Kappler. "El recubrimiento mejora las propiedades del biochar de almacenar nutrientes y formar más sustancias orgánicas del suelo". Hagemann agregó que el recubrimiento también se desarrolló cuando se introdujo el biochar no tratado enel suelo, solo que mucho más lentamente. Se realizaron experimentos de compostaje a pequeña escala comercial utilizando la infraestructura y la experiencia del Instituto Ithaka en Suiza.
El uso excesivo de fertilizantes de nitrógeno mineral o estiércol líquido en la agricultura tiene graves impactos en el medio ambiente. Estos fertilizantes causan la emisión de óxido nitroso y dan como resultado la lixiviación de nitratos en el agua subterránea. Como alternativa ecológica, los científicos han sugerido agregar biochar comoun portador de nutrientes en el suelo. Pero el uso de biochar a gran escala no ha sido económicamente viable porque se sabía muy poco acerca de cómo almacena y libera nitratos.
"En la producción de cultivos agrícolas, los rendimientos más altos generalmente solo se producen cuando el biochar se aplica junto con nutrientes de biomasa no carbonizada como el estiércol líquido", dijo Hagemann. "El uso de biochar sin agregar nutrientes o con nutrientes minerales puros ha demostrado estar lejosmenos exitoso en muchos experimentos "
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Materiales proporcionados por Universidad Estatal de Colorado . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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