Una original técnica que permite investigar la complejidad del suelo y conocer un poco más acerca de este gran misterio que yace bajo nuestros pies.

Por: Francesco Morari, Nicola Dal Ferro; DAFNAE, Universidad de Padova, Italia.
francesco.morari@unipd.it

La estimación de las características micro-estructurales de un suelo es fundamental para científicos y agrónomos a los fines de un mejor entendimiento del impacto de las prácticas de manejo sobre sus características hidráulicas, químicas y microbiológicas.

Hoy por hoy es un hecho en la comunidad científica internacional que la micro-variabilidad de suelo tiene una influencia clave sobre los procesos macroscópicos que ocurren en el campo. Como resultado, mucha atención está siendo direccionada al estudio del suelo a micro-escala, aunque todavía hay grandes dudas de los efectos de las prácticas de manejo sobre la estructura de este recurso y sobre sus propiedades relacionadas, como lo son por ejemplo la persistencia de la materia orgánica en el mismo, los movimientos de agua, el transporte de solutos, etc.

Impresionantes aportes en el campo de la física de suelos fueron provistos en la última década por la microtomografía computada de “Rayos X”, técnica que permite la inspección tridimensional del interior de materiales opacos – como el suelo -, representándolos como “transparentes”. De esta manera fue posible visualizar la geometría de los poros del suelo para luego poder cuantificar los efectos de las prácticas de manejo sobre el mismo (por ejemplo, la labranza).

Pero un avance tecnológico aún mayor pudo lograrse recientemente gracias a la reconstrucción de la estructura real del suelo a través de la tecnología de impresión 3D, técnica que permite reproducir con fidelidad cualquier objeto superponiendo finas capas de material para crear un volumen.

Integrando las ventajas de ambas técnicas, investigadores de la Universidad de Padova (Italia) utilizaron la microtomografía computada por Rayos X para reproducir un Cambisol franco-limoso a escala real con una resolución de 80 µm que permitiera reconstruir la complejidad física de la estructura del suelo y testear las propiedades hidráulicas de prototipos impresos, estos últimos construidos con una impresora Multi-jet 3D a partir de resina liquida solidificada con rayos ultra violeta. Una vez impresos, estos prototipos eran opacos, blancos y rígidos.

El equipo de investigación descubrió que la impresora 3D era capaz de reconstruir la estructura original de las muestras de suelo en términos de porosidad y forma de los poros. Sin embargo, la conductividad entre poros se vio reducida respecto de la realidad debido a limitaciones técnicas durante el proceso de impresión.

Los investigadores fueron también capaces de medir en laboratorio la conductividad hidráulica de la mayoría de los prototipos, mostrando una buena correlación entre estos últimos y los datos experimentales de campo, lo cual contribuye a expandir enormemente las fronteras de estudio de las ciencias del suelo. De hecho, es ahora posible aislar las propiedades químicas y físicas del suelo que gobiernan los procesos biogeoquímicos y microbiales que en él ocurren.

Según los investigadores esto es sólo el comienzo, ya que se espera que el descubrimiento de nuevas aplicaciones en el corto plazo abra un enorme abanico de oportunidades para estas tecnologías, como el diseño de bio-reactores y la optimización de sustratos de porosidad artificial.

“Imprimiendo suelos”: (izq.) visualización de la porosidad del suelo en 3D extraído con microtomografia de Rayos X a una resolución de 80 micrómetros; (der.) reproducción física de esta porosidad utilizando una impresora 3D.
“Imprimiendo suelos”: (izq.) visualización de la porosidad del suelo en 3D extraído con microtomografia de Rayos X a una resolución de 80 micrómetros; (der.) reproducción física de esta porosidad utilizando una impresora 3D.