Materiales utilizables como fuente de sustancias húmicas

El sustrato tradicionalmente utilizado por excelencia para el aislamiento y caracterización de sustancias húmicas ha sido el suelo. No obstante, hay gran cantidad de materiales que también son susceptibles de ser usados como materia prima para el estudio de las sustancias húmicas, entre los que cabe citar carbones fósiles, turbas, estiércoles y composts.

Carbones.

Son materiales que se han formado gracias a la acumulación de grandes cantidades de sedimentos de origen vegetal y la subsiguiente descomposición y consolidación de los mismos durante largos periodos de tiempo. Podríamos distinguir dos etapas en la formación de estos materiales. En una primera fase se formaron los depósitos de turba y en una segunda, estos depósitos se cubrieron por sedimentos y fueron sometidos a altas temperaturas (>200 ºC) y grandes presiones tectónicas. A lo largo de los distintos períodos geológicos, se produjeron sucesivamente formaciones de lignito y carbones pardos, carbones bituminosos y finalmente antracita.

El lignito puede considerarse como un carbón de bajo rango, clasificable entre los carbones pardos, de color entre pardo y negro, mientras que la leonardita debe considerarse como una forma oxidada de carbones del tipo del lignito. Otras formas más envejecidas de carbón son los carbones bituminosos y la antracita.

Desde el punto de vista de su utilización para la obtención de sustancias húmicas, se pueden clasificar los carbones según la proporción de carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno y azufre que contienen. Así, el contenido de C aumenta desde valores cercanos al 70 % en carbones de bajo rango hasta el 95 % o más en antracitas, variando el porcentaje de O desde el 22 % en carbones de bajo rango hasta un 2 % en antracitas (Lawson y Stewart, 1989).

Distintos investigadores como García y col. (1992b) y Ayuso y col. (1997) compararon los AH extraídos de leonardita con los procedentes de composts elaborados a partir de RSU y lodos de depuradora, respectivamente, mostrando cómo los AH derivados de los composts poseían una mayor naturaleza alifática, mayor contenido de N, menor grado de oxidación y una composición más heterogénea que los obtenidos de la leonardita.

Turbas.

Son materiales húmicos resultantes de la acumulación de plantas, sus residuos y productos de transformación durante milenios. Se trata de materiales que contienen hasta el 97 % de materia orgánica, elevada humedad (hasta el 90 % de su peso seco) y una composición que se puede situar entre las del lignito y la madera (Wikander y Nordén, 1988). Se encuentran en depósitos superficiales, llamados “suelos orgánicos”, “bog”, “histosoles”, etc., cubriendo aproximadamente 500 millones de hectáreas en el mundo (Bramryd, 1980).

Se han hecho numerosos intentos para encontrar un método capaz de medir el grado de humificación de las turbas, sin que se haya podido expresar de forma exacta la proporción de sustancias húmicas que contienen. El principal problema para obtener MOS a partir de las turbas es la no selectividad de las sustancias húmicas cuando se tratan con agentes alcalinos, ya que abundante materia orgánica no humificada se extrae conjuntamente con las verdaderas sustancias húmicas. Este inconveniente se puede obviar solubilizando en una primera extracción los materiales no húmicos como lípidos, fenoles solubles y azúcares (Walmsley, 1973).

Se sabe que las turbas con menor estado de descomposición tienen por lo general menor contenido de cenizas, mayores contenidos en agua y en fibra vegetal, así como una menor densidad. Este tipo de turbas son las denominadas “Sphagnum” u “oligotróficas”. En cambio, las turbas con un mayor estado de descomposición se caracterizan por tener una mayor densidad así como un mayor contenido de cenizas, llamadas “herbáceas” o “eutróficas”.

García y col. (1993a) y Cegarra y col. (1994) aislaron y caracterizaron los AH procedentes de dos tipos diferentes de turba (Sphagnum y Carex), evaluando cómo influyen en la extracción de estas sustancias el tipo de extractante y la temperatura de extracción, respectivamente. Francioso y col. (1998) también estudiaron los AH de turba, pero en este caso mediante la separación por tamaños moleculares.

Estiércoles y composts.

Los residuos orgánicos agrícolas y agropecuarios, se han eliminado tradicionalmente mediante su vertido al suelo y en algunos casos por incineración. Los estiércoles y los composts se caracterizan por ser materiales de naturaleza orgánica obtenidos por fermentación aeróbica más o menos controlada de residuos de origen animal y/o vegetal. Transcurrido un cierto tiempo de estabilización de dichos residuos, suficiente para considerarlos como maduros, pueden utilizarse en agricultura como fertilizantes y enmendantes del suelo, contribuyendo a mejorar las características físico-químicas y biológicas del mismo.

La diferencia operativa entre ambos grupos de materiales se relaciona únicamente con el proceso de manejo y control de su fermentación. Así, si la fermentación se produce en condiciones controladas, manipulando adecuadamente los parámetros que habitualmente influyen en el proceso bioxidativo como son: temperatura, humedad, aireación, pH, relación C/N, etc., dicho proceso se llama compostaje, y al producto obtenido se le denomina compost. Por el contrario, la biotransformación espontánea en condiciones predominantemente aeróbicas de las deyecciones animales (mezcladas con ciertas proporciones de residuos vegetales), con escasa o nula manipulación, conduce a lo que tradicionalmente ha recibido el nombre de estiércoles.

Se han utilizado materiales muy diversos para la producción de composts, tales como basuras urbanas, excrementos animales, turbas, carbones, desechos vegetales y de la industria agroalimentaria, lodos de aguas residuales urbanas, así como mezclas de todos ellos.

Dentro de los composts se pueden distinguir varios tipos, entre los que cabe destacar:

  • Vermicompost: Es un compost originado mediante la biotransformación de residuos orgánicos tales como lodos de depuradora, residuos sólidos urbanos, estiércoles animales o desechos vegetales, en nuevos materiales más humificados para uso agrícola, producida mediante la actividad biológica de diversas especies de lombrices como Eisenia foetida y Lumbricus rubellus. El vermicompost es un biofertilizante asimilable, rico y equilibrado, que se presenta como un producto disgregado, ligero e inodoro, rico en enzimas y microorganismos. Hervas y col. (1989) caracterizaron los AH procedentes de vermicomposts de distinta procedencia (RSU, lodos de depuradora y estiércoles animales) y observaron que eran de calidad similar a los procedentes de composts de RSU. 
 
  • Composts de RSU: Este tipo de composts está constituido por un conjunto de materiales muy heterogéneos tales como residuos domésticos, residuos sanitarios y aguas residuales o lodos de depuradora. Senesi y col. (1996) compararon los AH de distintos composts elaborados con RSU caracterizados por numerosos investigadores, con los AH de suelos, observando cómo los contenidos de hidrógeno, azufre y nitrógeno de los composts eran bastante superiores a los registrados en suelos, con un menor contenido en grupos funcionales acídicos (COOH y OH fenólicos). Todo ello sugiere que posiblemente el material proteínico sea incorporado en la fracción de AH de este tipo de composts durante su compostaje, y que dichos AH poseen una menor condensación y grado de humificación que los procedentes del suelo
 
  • Composts de residuos agrícolas, ganaderos e industriales: Dentro de este tipo de residuos se incluyen los restos de poda, serrín, materias orgánicas sólidas y líquidas procedences de la actividad animal, y cualquier material resultante de un proceso de fabricación o transformación industrial que no se aproveche. Bernal y col. (1998) trabajaron con composts elaborados a partir de distintos residuos tales como paja de maíz, residuo de algodón, lodos de depuradora o alpechín, evaluando la madurez alcanzada en cada uno de ellos por medio de la evolución durante el compostaje de las fracciones AH y FF. Observaron cómo en la mayoría de los composts, el cociente entre ambas fracciones se incrementaba durante el compostaje, sugiriendo este hecho la posible humificación experimentada por la materia orgánica. 
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