Mostrando entradas con la etiqueta #Minerales. Mostrar todas las entradas
Mostrando entradas con la etiqueta #Minerales. Mostrar todas las entradas

Impacto Comparativo del Ácido Monosilícico (Silicatos) vs. Encalado en la Agricultura Sostenible

 

Impacto Comparativo del Ácido Monosilícico (Silicatos) vs. Encalado en la Agricultura Sostenible

Jacques Phillippes Truan Laffont

Ingeniero Agrónomo DGE

La corrección de la acidez del suelo y la toxicidad por aluminio (Al) son desafíos críticos para la productividad agrícola mundial. Históricamente, el encalado, mediante la aplicación de carbonatos de calcio y magnesio (CaCO3 y MgCO3), ha sido la práctica predominante para elevar el pH del suelo. Sin embargo, en las últimas décadas, la inclusión de silicatos (incluyendo el ácido monosilícico, la forma asimilable del silicio, Si(OH)₄) ha emergido como una alternativa tecnológicamente avanzada. Este ensayo compara el impacto de ambas estrategias en términos de huella de carbono, hídrica, logística de aplicación y sus ventajas agronómicas.

Huella Ambiental: Carbono y Agua

El análisis del impacto ambiental revela diferencias significativas. El encalado tradicional implica la minería, transporte y, a menudo, la calcinación de la caliza para producir enmiendas más reactivas (como el óxido de calcio), siendo este proceso de alta temperatura un contribuyente directo a las emisiones de CO₂ (CO₂ de proceso). No obstante, investigaciones recientes sugieren que el encalado, al corregir el pH, puede inducir una captura neta de carbono en el suelo a largo plazo y reducir significativamente las emisiones de óxido nitroso (N₂O), un potente gas de efecto invernadero, lo que complejiza su contabilidad en la huella de carbono.

En contraste, la aplicación de fertilizantes silicatados ha demostrado consistentemente un efecto mitigador directo sobre los gases de efecto invernadero (GEI) a nivel de campo. Estudios indican que el silicio puede reducir las emisiones de CO₂ y N₂O del suelo e incrementar la absorción de metano (CH₄), un potente secuestrante de carbono microbiano. Respecto a la huella hídrica, mientras que las enmiendas calcáreas requieren humedad en el suelo para su reacción y disolución, el silicio, especialmente el ácido monosilícico, desempeña un papel clave en la eficiencia del uso del agua (EUA) por parte de la planta, fortaleciendo las paredes celulares y confiriendo mayor tolerancia al estrés hídrico y térmico, lo que se traduce en una reducción indirecta en las necesidades de riego.

Logística de Aplicación, Fuerza de Trabajo y Motorización

El impacto en la logística de aplicación representa una de las mayores ventajas comparativas para los silicatos. El encalado es una práctica que demanda grandes cantidades de material (a menudo toneladas por hectárea), lo que requiere una motorización pesada para su transporte y, crucialmente, para su incorporación mecánica (arado o rastra) a los primeros 15-20 cm del perfil del suelo. Esta necesidad de labranza profunda no solo consume grandes cantidades de combustible fósil, aumentando las emisiones por motorización, sino que también implica una alta intensidad de fuerza de trabajo y un tiempo de aplicación prolongado, generalmente meses antes de la siembra, debido a la lenta reacción de los carbonatos.

Por otro lado, el ácido monosilícico se presenta típicamente en formulaciones líquidas y altamente concentradas, permitiendo su aplicación a dosis significativamente menores (kilogramos o litros por hectárea) a través de sistemas de fertiirrigación o aplicaciones foliares. Esto elimina la necesidad de labranza profunda, reduce drásticamente los requerimientos de motorización (limitándose a equipos ligeros de pulverización o inyección), minimiza la fuerza de trabajo dedicada y permite una acción correctiva y fertilizante mucho más rápida e integrada con el ciclo del cultivo.

Ventajas Comparativas en Control del Aluminio y Fertilización

Ambas estrategias buscan neutralizar la acidez, pero sus mecanismos y beneficios son distintos:

Control de Aluminio (Al):

Encalantes: Su mecanismo principal es la neutralización, elevando el pH del suelo para que el Al³⁺ se precipite en formas hidroxílicas no tóxicas. El efecto es dependiente de la movilidad y solubilidad de la enmienda en el perfil.

Silicatos: Actúan por doble vía. Primero, el silicio reacciona directamente con el Al³⁺ para formar complejos estables de aluminosilicatos, inactivando el aluminio tanto en la solución del suelo como en los tejidos radicales, un mecanismo de detoxificación que puede operar incluso a pH inferiores que la cal.

Fertilización y Bioestimulación:

Encalantes: Aportan calcio (Ca) y, en el caso de la dolomita, magnesio (Mg). Su mayor beneficio es indirecto: optimizar el pH para mejorar la disponibilidad y absorción de nutrientes esenciales como el Fósforo (P) y el Nitrógeno (N).

Silicatos: El silicio es un elemento fundamental para la nutrición vegetal. Su aporte no solo corrige la acidez, sino que actúa como un bioestimulante. El Si se deposita en la epidermis, confiriendo resistencia estructural a las plantas, mejorando la defensa contra patógenos, el control hídrico (mayor tolerancia a la sequía) y la calidad postcosecha. También facilita una mejor absorción de P y N, incrementando la eficiencia de los fertilizantes aplicados.

 

Conclusión

La elección entre el encalado y el ácido monosilícico (silicatos) debe basarse en una evaluación integral de los objetivos agronómicos y de sostenibilidad. El encalado sigue siendo una solución de corrección de pH masiva, de bajo costo relativo inicial por unidad de neutralización, con un balance de carbono más complejo de lo que se pensaba. Los silicatos, en particular el ácido monosilícico, representan una herramienta de alta precisión y bajo impacto logístico. Si bien su costo inicial por kilogramo puede ser mayor en algunas formulaciones, ofrecen beneficios ambientales confirmados (mitigación de GEI y control hídrico), una aplicación más eficiente en términos de motorización y fuerza de trabajo, y un valor añadido único como fertilizante y bioestimulante que va más allá de la simple corrección de la acidez. Su capacidad de complejizar el aluminio y mejorar la resiliencia vegetal posiciona a los silicatos como la opción más idónea para sistemas agrícolas intensivos y orientados a la sostenibilidad.

Estructura general de los silicatos

 

Estructura general de los silicatos

Jacques Phillippes Truan Laffont

Ingeniero Agrónomo DGE

EKO SpA. Servicios





Resumen

El autor en su trabajo presenta una visión general del concepto de silicato, resaltando el estudio de su estructura y en la importancia de la naturaleza de los enlaces que mantienen unidos sus elementos constituyentes.

Los silicatos son los minerales más abundantes en la corteza terrestre. por ello se encuentran presentes   en   la   mayoría, de los   suelos, confiriéndoles   propiedades determinantes para el desarrollo de las plantas.

La unidad estructural básica de los silicatos es el tetraedro de silicio; los tetraedros pueden estar unidos directamente entre sí o quedar enlazados mediante cationes de diferentes cargas, dando lugar a diferentes tipos de silicatos. Según sea el número de tetraedros unidos y la naturaleza de los cationes enlazados la fuerza de las uniones varía, con lo que la estabilidad de los minerales formados y con ello la velocidad de formación y maduración de los suelos será mayor o menor.

Conclusiones.

Existen distintos tipos de silicatos con diferentes estructuras; siendo la unidad básica de todos ellos el tetraedro de silicio, en cuyos vértices se posicionan cuatro átomos de oxígeno.

La forma en la que se unen los tetraedros es determinante en la formación de los diferentes silicatos y en la resistencia frente a los procesos de alteración.

Existe la posibilidad de incorporar a las estructuras láminas de tipo octaédrico, o moléculas de agua, confiriéndole a los minerales así compuestos propiedades diferentes al resto.

 introducción

El autor en el presente trabajo desarrolla su revisión bibliográfica con énfasis en:

  •          Concepto de silicato.
  •          Tipos de silicatos.

La lectura detenida del presente trabajo otorgara al edafólogo una idea clara de lo que es un silicato, su estructura y propiedades principales.

No obstante,  para entender lo  expuesto en este artículo debemos recordar que los minerales son cuerpos tridimensionales formados por cationes y aniones unidos en una red en una disposición particular y fija. 

Concepto de silicato.

Los silicatos son todos aquellos minerales que tienen como unidad básica fundamental tetraedro de silicio (SiO4)4-  (figura Nº1): un catión de silicio (Si4+) enlazado con 4 aniones de oxígeno (O2-).

Figura Nº 1.- Esquema de la disposición espacial de los cationes y aniones.

Los enlaces O-Si son extremadamente fuertes, liberándose 3.110 kilocalorías durante la formación de un mol de óxido (Besoain, 1985).

Cada uno de los 4 oxígenos situados en los vértices del tetraedro quedaría con un enlace por satisfacer por lo que, para compensar la carga negativa y garantizar una carga neta final nula, existen dos posibilidades (figura Nº 2):

1 Compartir oxígenos entre tetraedros adyacentes.

2. Enlazar los oxígenos mediante cationes.





Figura 2ª.- Oxígenos compartidos

Figura 2b,- Óxidos cationes


Tipos de silicatos

La unión de los oxígenos con cationes de diferente carga y naturaleza supone la formación de nuevos óxidos distintos a los del tetraedro (O-Si). Su energía molal de formación (figura Nº 4) es inferior a la del óxido de silicio, creciendo en cualquier caso con la carga del catión que interviene en el enlace.

Ión

Kilocalorías/mol

K+

299

Na+

322

Ca2+

839

Mg2+

912

Fe2+

919

Al3+

1.793

Ti4+

2.882

Si4+

3.110

Figura Nª 4.- Energías mólales formación de los óxidos de los cationes más comunes en los minerales de (Besoain, 1985).

Las combinaciones entre las distintas clases de uniones (compartir oxígenos o enlazarse mediante cationes) y los diferentes cationes monovalentes, divalentes, trivalentes o tetravalentes  determinarán el tipo de silicato y sus características.

Nesosilicatos

Son silicatos en los que todos los oxígenos están unidos por cationes; no hay tetraedros compartiendo oxígenos (figura Nº5).

Figura Nº 5.- Disposición de los tetraedros

  •  Minerales: grupo de los olivinos, grupo de los granates, Circón, Topacio, Distena, Andalucita y Silimanita. 

 Sorosilicatos

Son silicatos en los que hay pares de tetraedros unidos entre sí compartiendo oxígenos; la unión entre estos pares se realiza mediante cationes (figura Nº6).

Figura N° 6  Esquema de disposición.
  •        Minerales del grupo de las epidotitas

Ciclosilicatos

Figura N° 7 Disposición espacial de los tetraedros

Son silicatos en los que todos los tetraedros de silicio están unidos entre sí formando un anillo cerrado de tres, cuatro o seis tetraedros (figura Nº7):

  •     minerales del grupo Berio y Turmalina

 Inosilicatos

Son silicatos en los que los tetraedros de silicio están unidos entre sí formando una cadena que puede ser sencilla (inosilicatos tipo piroxeno) o doble (inosilicatos de tipo anfíbol). La unión entre cadenas se realiza mediante cationes de diferente carga.

Piroxenos

Cadenas sencillas de tetraedros que comparten oxígenos en una misma dirección (figura Nº 8):

Figura N°8 Disposición de las cadenas de tetraedros

·         Minerales Estatita,Hiperstena,Diópsido y Augita.

Anfiboles

Cadenas dobles formadas por la unión de dos cadenas sencillas mediante cationes balanceadores de las cargas negativas (figura N° 9).

Figura N° 9 Esquema de la disposición espacial de las cadenas dobles

  • Minerales: Antofilita, Tremolita y Hornblenda.

 Filosilicatos

En los filosilicatos las cadenas de inosilicatos se unen entre sí compartiendo oxígenos (no mediante cationes) de manera que los tetraedros forman una hoja o lámina(siloxano) en la que todas las cargas de los oxígenos están satisfechas.  Las láminas se unen entre sí mediante cationes (figura Nª10):

Figura N 10 Disposición de los tetraedros en la lámina de siloxano

Sin embargo en los filosilicatos no todas las láminas están formadas por tetraedros de silicio (láminas de siloxano); en la estructura hay intercaladas láminas de octaedros formadas por 6 grupos de hidroxilos (OH)- y por cationes de Al3+ o de Mg2+(figuras Nº 11y 12). En el primer caso las láminas son de Gipsita (dioctaédricos), y en el segundo son de brucita (trioctaédricas).

Figuras N°11 y 12 Disposición de octaedros

Según sea el número y naturaleza de las láminas intercaladas se formarán los siguientes tipos de filosilicatos:

Filosilicatos 1:1

En los filosilicatos de este tipo cada lámina de tetraedros (siloxano) se une a una lámina octaédrica con Aluminio ó Magnesio (figura Nº13):

Figura N°13 Esquema disposición de los átomos en una láminas 1:1

  • Minerales: Caolinita y Serpentina o Angorita.

Filosilicatos 2:1

Cada lámina de octaedros (de Brucita o de Gipsita) se une a dos láminas de tetraedros (Figura N º 14):

Figura N°4 Esquema de la disposición de los átomos en las láminas 2:1

  •          Minerales: Pirofilita y Talco.

En ocasiones en algunos de estos filosilicatos puede ocurrir que haya sustituciones isomórfica de algún catión de Si+4 por un catión de Al+3; el déficit de carga positiva que esto supone tiene como consecuencia la entrada en la estructura de algún otro catión que asegure un balance neutro final. Según sea el catión entrante resultará la formación de un mineral del grupo de las llamadas micas (figura Nº15):

Figura 15 Esquema de la disposición de las láminas y sus átomos.

  •          Minerales: moscovita, flogopita, paragonita, biotita, margarita y xantofilita

Filosilicatos 2:2

En este caso, grupos formados por 2 láminas de tetraedros y 1 de octaedros (filosilicatos de tipo 2:1) se unen con otra lámina trioctaédrica (figura Nº16):

Figura 16 vista de planta, disposición de las láminas y sus átomos

·         Minerales: grupo de las cloritas

También pueden producirse entradas de moléculas de agua en los huecos existentes entre los tetraedros, y sustituciones al azar -no regulares- de cationes con o sin entrada de moléculas de agua, dando lugar respectivamente al grupo de las illitas (o hidrómicas) y   a   los   filosilicatos   de   naturaleza   expansible (vermiculitas   y montmorillonitas).

 Tectosilicatos

En los tectosilicatos las láminas de siloxano se unen entre sí compartiendo oxígenos, de manera que no hay cationes enlazando tetraedros (figuras Nº17). Todos los enlaces son por ello de tipo oxígeno-silicio, los más estables de todos.

Figuras 17 Disposición espacial 

  •         Minerales: cuarzo

En algunos tectosilicatos puede ocurrir que haya sustituciones isomórficas de algún catión de Si+4 por un catión de Al+3; el déficit de carga positiva que esto supone tiene como consecuencia la entrada en la estructura de algún otro catión balanceador Según sea el tipo de catión entrante resultará la formación de nuevos minerales: el grupo de los feldespatos (ricos en K+) y el de las plagioclasas (ricas en Na+ y/o Ca+2).


BIBLIOGRAFIA

Ibáñez A., Sara; Moreno R., Héctor; Gisbert B, Juan Manuel.  2020.  Estructura general de los silicatos “Monografía”, Producción Vegeta. Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y del Medio Natural.

Besoain, Eduardo. “Mineralogía de arcillas de suelos” Ediciones Centro Iberoamericano de documentación e información agrícola CIDIAT. 1º edición 1985.

Besoain, Eduardo. “Curso de Mineralogía de suelos” Ediciones Instituto interamericano de ciencias agrícolas. 1º edición 1970

Cornelius, K; Cornelius, S “Manual de Mineralogía” Editorial Reverté, 4ª Edición, 200.

Hans W.  Fassbender, Elmer Bornemisza.  IICA,  1987 - 420 páginas.

https://www.monografias.com/trabajos17/silicatos/silicatos

https://geologiaweb.com/minerales/silicatos/ 

 



Remediación de suelos

Los suelos de origen volcánico en el sur de Chile —particularmente los Andisoles y Ultisoles— constituyen la columna vertebral de la producc...