Los agrominerales (también conocidos como pan de piedra o fertilizante de petróleo ) son minerales de importancia para las industrias de la agricultura y la horticultura , ya que pueden proporcionar nutrientes esenciales para las plantas . [1] Algunos agrominerales se producen de forma natural o se pueden procesar para ser utilizados como fertilizantes alternativos o enmiendas del suelo . [1] El término agromineral se creó en el siglo XIX y ahora es uno de los principales temas de investigación para la agricultura sostenible . Estos geomateriales se utilizan para reponer los nutrientes y enmendar los suelos. Los agrominerales comenzaron con pequeños usos que se ven con mayor frecuencia en la jardinería de aficionados, pero se están moviendo a una escala mucho mayor, como las operaciones agrícolas comerciales que ocupan cientos de acres de tierra. En esta transición, el enfoque cambió para estar más en los nutrientes del suelo, principalmente en los tres principales nutrientes vegetales: nitrógeno (N), fósforo (P) y potasio (K). [2] Dos de los tres elementos solo se están recolectando de un geomaterial llamado potasa. [2] Se están investigando fuentes alternativas, debido al suministro finito y el costo de la potasa. [3]
El proceso de uso de agrominerales comienza con la trituración de rocas hasta obtener un "polvo de roca", que luego se utiliza para reponer los nutrientes del suelo. [3] El proceso de reposición de los niveles minerales en un suelo se denomina remineralización del suelo . Al estudiar formas alternativas de reponer los nutrientes del suelo, se ha descubierto que los agrominerales también pueden ayudar a mitigar otros problemas como el cambio climático , la conservación del agua y la gestión del suelo . [1]
El estudio de los agrominerales se denomina agrogeología , y los agrogeólogos se ocupan de cuestiones como la reposición de la fertilidad del suelo en áreas donde los agrominerales se han agotado por métodos agrícolas insostenibles. Con la práctica agrícola actual, se espera que el sistema tenga una alta producción de cultivos con una baja calidad del suelo . [1] Con el tiempo, con este tipo de práctica, los nutrientes del suelo se han agotado, lo que ha llevado a un aumento en el uso de fertilizantes químicos. Se ha demostrado que los fertilizantes químicos tienen escorrentía y pueden contaminar las aguas subterráneas y no son económicamente viables para los países del tercer mundo. [1] Una de las principales fuentes de fertilizantes químicos es el mineral de potasa . [2] La otra preocupación con el mineral de potasa es que el suministro es finito y se está agotando, de ahí el aumento de los precios. [1] La potasa es una de las principales fuentes de potasio y fósforo y uno de los agrominerales originales. [2] Encontrar fuentes alternativas para estos agrominerales fue un concepto que se creó para enfocarse en la remediación del suelo , para aumentar la productividad de manera de bajo costo. [1]
Al principio, los agrominerales se utilizaban para ayudar a recrear las condiciones del suelo para las plantas exóticas. Se trataba de prácticas sencillas que se llevaban a cabo a una escala mucho menor. Entre ellas, se incluían el uso de perlita para mejorar la aireación del suelo, el uso de piedra pómez para controlar la evaporación y el uso de vermiculitas y zeolitas para almacenar la humedad. [1] Esta modificación del suelo fue el comienzo del concepto de agrominerales y ha evolucionado hasta la búsqueda de fuentes alternativas para obtener los tres elementos nutritivos principales. [1] La remineralización es el término creado para la aplicación de polvos de roca en los suelos como fuente de nutrientes. [3] Este proceso se ha implementado en operaciones más grandes y ha tenido un gran éxito en lugares como Brasil, Alemania, Noruega, Sudáfrica, Sri Lanka y Uganda. [3]
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El agromineral original es la potasa, es como los fertilizantes químicos obtienen sus nutrientes de potasio y fósforo en la actualidad. [2] Debido a una demanda tan alta, el mineral se está agotando, lo que ha aumentado su valor de mercado. [1] El mayor factor limitante es el potasio, a pesar de ser el cuarto elemento más abundante en la corteza terrestre, solo tiene una fuente principal que es la potasa. [2] Una de las ideas alternativas populares para alejarse del uso de fertilizantes químicos es esparcir polvos de roca en el campo como fuente de nutrientes. [1] Una de las principales áreas de investigación implica buscar feldespatos y feldespatoides y determinar cuál sería más eficiente de usar. [2] En uno de los estudios, se demostró que el feldespatoide nefelina tenía una tasa de disolución mucho más alta, lo que lo hacía una fuente de potasio más eficiente que otras rocas que son mucho más ricas en potasio como las rocas graníticas . [2]
Hay un impulso para alejarse de los fertilizantes químicos, ya que se ha relacionado con la contaminación de las aguas subterráneas. Ha habido un cambio hacia la búsqueda de moler rocas en un polvo que se pueda incorporar al suelo como una nueva forma de agregar nutrientes al suelo. [3] La idea detrás del polvo de roca se originó a partir de la idea de que la roca se meteoriza y es cómo se pusieron originalmente los nutrientes en el suelo; el suelo es roca meteorizada. [1] Con este concepto se ha determinado que la fuente de roca es muy importante porque la roca puede tener elementos no deseados que pueden ser tóxicos tanto para la planta como para los humanos que la ingieren. [3] Se han realizado investigaciones sobre rocas como el basalto y la dacita ; cada roca tenía sus pros y sus contras. [3] El éxito del polvo de roca puede verse afectado por el ciclo del cultivo. Por ejemplo, el basalto fue eficaz cuando se trataba de cultivos de ciclo largo, pero los cultivos de ciclo corto no fueron tan efectivos como los fertilizantes químicos. [3] Con algunos polvos de roca puede llevar entre 1 y 5 años mostrar resultados. [3] Las mayores contribuciones a que las rocas sean un polvo de roca efectivo se reducen a la mineralogía y la composición química. [1] Una vez que se encuentran fuentes de roca que tienen los elementos y la efectividad adecuados, la limitación para los polvos de roca es cómo se muelen. Moler un mineral, como el olivino , a un tamaño de partícula que sería efectivo en el suelo (1 μm), requiere aproximadamente 1,5 gigajulios por tonelada de roca. [3] Se necesitará investigación para encontrar formas más eficientes de triturar rocas para que los polvos de roca sean una solución sostenible para reponer los nutrientes de las plantas.
Los agrominerales permiten que se agreguen nutrientes al suelo después de una larga historia de agotamiento de los cultivos. [1] La industria agrícola está sufriendo una alta tasa de pérdida de capas cultivables en el suelo y de nutrientes del suelo en comparación con la tasa de reposición natural. [3] La remineralización estudia el proceso de tomar polvos de roca e incorporarlos al suelo como una forma de reponer los nutrientes en el suelo. [1] Con el polvo de roca, la planta absorbe solo lo que necesita, y cualquier mineral no utilizado permanecerá cristalizado hasta que se use. [3] Mientras que los fertilizantes químicos utilizan sales solubles para entregar los nutrientes a la planta, lo que no se absorba se escurrirá hacia el agua subterránea más cercana. [1]
Las rocas se han convertido en un subproducto barato en muchas industrias, por lo que existe un potencial para un suministro masivo de rocas viables a un precio económico. [3] La remineralización con polvo de roca puede proporcionar hasta 5 años de nutrientes en un suelo. [3] Cuando se utiliza en combinación con fertilizantes orgánicos, el polvo de roca ha demostrado ser tan eficaz como el fertilizante químico por un costo mucho menor. [3] Incluso ha demostrado tener mayores rendimientos para cultivos a largo plazo. [3] Cuando se utiliza polvo de roca, las plantas tienden a verse más saludables y se descubrió que el polvo ayuda a mantener el contenido de humedad. [3] La eficacia del proceso de remineralización depende de la mineralogía y la química del polvo de roca, así como de las características del suelo. [1]
El desafío con los polvos de roca es comprender las tasas de solubilidad del polvo de roca. [2] Las tasas dependen de factores como la materia orgánica, los niveles de pH y la precipitación de arcilla secundaria. [3] Esta es un área importante de investigación ya que su cinética de disolución no se comprende completamente. [1] Uno de los principales desafíos es recrear las condiciones de campo en el laboratorio; en muchos casos, las tasas de solubilidad en el laboratorio son de 2 a 5 magnitudes más altas que las del campo. [1] Es importante comprender completamente la mineralogía y los componentes químicos de una roca. Se pensaba que las rocas volcánicas eran una buena fuente de polvo de roca, pero se determinó que también contienen elementos tóxicos. [3] Se han realizado investigaciones sobre rocas de fosfato, pero estas también tienen el problema de contener elementos pesados y radiactivos. [1]
El uso de polvo de roca en la remineralización tiene el potencial de ayudar a mitigar el calentamiento global . [1] Cuando se absorben los nutrientes de ciertos polvos, se liberan cationes en el suelo que reaccionan con el dióxido de carbono para crear minerales de carbonato , que pueden servir como un sumidero de carbono para el ciclo del carbono . [1] Con este descubrimiento ha habido un impulso para investigar más a fondo las remineralizaciones utilizando polvos de rocas debido a su potencial de sostenibilidad tanto desde el punto de vista agrícola como del cambio climático global. [1]