La formación de sustancias húmicas puede estar regida por cualquiera de los modelos descritos anteriormente. El número de moléculas precursoras es enorme, y el número de combinaciones según las cuales cabe imaginarlo mucho mayor. Por lo tanto, la generación de estas sustancias puede deberse a muchos tipos diferentes de mecanismos de reacción, a pesar de que la mayoría de investigadores están a favor del mecanismo basado en la condensación de compuestos fenólicos y quinonas (Stevenson, 1994).
La estructura química de las sustancias húmicas ha sido uno de los temas de investigación más controvertido de las últimas décadas para los investigadores de la ciencia del suelo, y son pocos los modelos capaces de describir adecuadamente la complejidad estructural de estas sustancias ubicuas en la naturaleza. Burdon (2001) afirma que los modelos tradicionales propuestos para las estructuras de las sustancias húmicas que se basan en las teorías de formación y en las reacciones químicas que se producen, no son realistas ya que no existen en el suelo como tales y que la materia orgánica consiste en una mezcla compleja de productos de degradación de restos vegetales y compuestos de síntesis metabólica de microorganismos presentes en el suelo, que se someten a un proceso de humificación que debe ser explicado como una combinación de métodos químicos y biológicos.
Aunque resulta aún imposible dilucidar exactamente la estructura de las sustancias húmicas, sí es posible en cambio hacer hipótesis sobre los posibles modelos estructurales basándose en datos derivados de procesos degradativos o de pirólisis, estudios espectroscópicos, composición elemental, contenido de grupos funcionales, la alifaticidad y la aromaticidad de estas sustancias, así como de su comportamiento e interacción química entre partes de su misma estructura en disolución.
Desde el punto de vista histórico, podemos clasificar los intentos para conocer la estructura de las sustancias húmicas en varias etapas (Ziechmann, 1988):
- Fijación de conceptos y una nomenclatura extensiva (1780-1850).
- Presentación de la primera fórmula estructural detallada (1920-1970).
- Distintas tentativas para derivar modelos sin detalles químicos (1950-1960).
- Aplicación de técnicas analíticas modernas para un mejor entendimiento de la estructura (hasta la actualidad).
En la actualidad, la discusión entorno al tamaño y la conformación de la estructura molecular de las sustancias húmicas ha generado tres vertientes contrastadas (Clapp y Hayes, 1999), que varían fundamentalmente según la naturaleza de estas sustancias, en los datos obtenidos según las técnicas experimentales empleadas y en su comportamiento en disolución.
La primera de ellas es la más extendida y se basa en las teorías de formación aceptadas como la teoría polifenólica y la ligno-proteica. Defiende que las sustancias húmicas son estructuras macromoleculares de conformación variable dependiendo de las características del medio en que están solubilizadas. Tanto la degradación como los procesos de síntesis que se dan en la humificación de la materia orgánica, tienen una gran importancia en la formación de las sustancias húmicas y es aceptado que la lignina juega un papel muy importante en la misma cuando los restos vegetales son transformados. El esqueleto principal de las sustancias húmicas está formado por uniones C-C que derivan de la degradación de la lignina y de la combinación con otras moléculas presentes en el suelo como amino ácidos y proteínas, que le confieren el N que no posee la lignina y que es detectado en las sustancias húmicas.
Otra vertiente se basa en considerar a las sustancias húmicas como asociaciones moleculares formadas por moléculas “relativamente pequeñas” que están ligadas entre si por medio de interacciones débiles. Esto podría explicar la gran cantidad de compuestos que se han detectado en los procesos de purificación de los AH como carbohidratos, celulosas y hemicelulosas, además del alto grado de polidisperdidad obtenido, que varía enormemente según la técnica utilizada así como el tipo de suelo del que se extraen. El uso de resinas como DAX-8 y polivinilpirrolidona (PVP) en la purificación de las sustancias húmicas, puede decrecer el número de estas sustancias haciendo pensar que no pertenecen propiamente a la estructura y que están enlazadas covalentemente a las fracciones húmicas (Häusler y Hayes, 1996).
La más reciente se basa en que las sustancias húmicas pueden tener restos moleculares de naturaleza hidrofílica e hidrofóbica en su estructura, siendo los primeros los que inducen la solubilidad y siendo esta mayor cuanto más elevada sea la carga iónica del disolvente. Aunque haga falta disolver con álcali para obtener un mayor porcentaje de sustancias húmicas (Stevenson 1994), estas pueden estar en disolución hasta pH cercano a 2, a partir del cual, los restos acídicos que forman parte de las sustancias húmicas como grupos carboxílicos y fenólicos, se puedan protonar favoreciendo la formación de partes hidrófobicas dando lugar a una estructura de tipo “miscelar” o “pseudomiscelar” que da lugar a la separación conocida para los AH (Sutton y Sposito, 2005).
