Experimento de campo en Suiza, con la instalación de hileras de compost a partir de estiércol mezclado antes de agregar el biocarbón. Crédito:Nikolas Hagemann / Universidad de Tübingen
Durante más de 100 años, biocarbón rico en carbono, Sustancia similar al carbón vegetal hecha de plantas privadas de oxígeno u otra materia orgánica, ha encantado y desconcertado a los científicos. Como aditivo del suelo, El biocarbón puede almacenar carbono y reducir así las emisiones de gases de efecto invernadero. y puede liberar nutrientes lentamente para que actúen como fertilizante no tóxico.
Pero la química precisa mediante la cual el biocarbón 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 aparentemente milagrosas propiedades del biocarbón. los Comunicaciones de la naturaleza estudio, dirigido por la Universidad de Tubinga de Alemania y publicado el 20 de octubre de demostró cómo el compostaje de biocarbón crea una capa orgánica muy fina que mejora significativamente las capacidades fertilizantes del biocarbón. Una combinación de técnicas analíticas avanzadas confirmó que el recubrimiento fortalece las interacciones del biocarbón con el agua y su capacidad para almacenar nitratos del suelo y otros nutrientes.
Esta mejor comprensión de las propiedades del biocarbón podría desencadenar una comercialización más generalizada de fertilizantes de biocarbón. Tal cambio podría reducir la dependencia global de los fertilizantes nitrogenados inorgánicos 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 los Cultivos con nombramientos conjuntos 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 el Laboratorio Nacional de Alto Campo Magnético de la Universidad Estatal de Florida. Sus datos ayudaron a confirmar la composición del recubrimiento de carbono a nanoescala del biocarbón.
El estudio analizó los efectos de una fina capa de carbono sobre el biocarbón compostado. Crédito:Mihaela Albu, Investigación cooperativa austriaca, Graz; Wolfgang Gerber / Nikolas Hagemann, Universidad de Tübingen
"Caracterizar un recubrimiento de carbono superfino sobre 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 ultra alta resolución 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 Tubinga, y el geoecólogo Nikola Hagemann. Los autores se propusieron investigar el biocarbón antes y después del compostaje con estiércol mezclado. Usando una combinación de análisis microscópicos y espectroscópicos, Los investigadores descubrieron que las sustancias orgánicas disueltas desempeñaban un papel clave en el compostaje de biocarbón y creaban la fina capa orgánica.
"Este recubrimiento orgánico marca la diferencia entre biocarbón fresco y compostado, "El recubrimiento mejora las propiedades del biocarbón de almacenar nutrientes y formar más sustancias orgánicas del suelo", dijo Kappler. Hagemann agregó que el recubrimiento también se desarrolló cuando se introdujo biocarbón sin tratar en el suelo, solo que mucho más lentamente. Los experimentos de compostaje se llevaron a cabo en un pequeña escala comercial utilizando la infraestructura y la experiencia del Instituto Ithaka en Suiza.
El uso excesivo de fertilizantes nitrogenados minerales o abono líquido en la agricultura tiene graves repercusiones en el medio ambiente. Estos fertilizantes provocan la emisión de óxido nitroso y provocan la lixiviación de nitratos en el agua subterránea. Como alternativa ecológica, Los científicos han sugerido agregar biocarbón como portador de nutrientes en el suelo. Pero el uso de biocarbón a gran escala no ha sido económicamente viable porque se sabía muy poco sobre cómo almacena y libera nitratos exactamente.
"En la producción de cultivos agrícolas, Por lo general, los rendimientos más altos solo ocurren cuando se aplica biocarbón junto con nutrientes de biomasa no carbonizada, como abono líquido, "Dijo Hagemann." El uso de biocarbón sin agregar nutrientes o con nutrientes minerales puros ha demostrado ser mucho menos exitoso en muchos experimentos ".
