Implicación de las interacciones en la estructura y cohesión del suelo

Abstract

La caracterización eléctrica y termodinámica de una interfase sólido-líquido es importante en una amplia gama de problemas, tanto desde punto de vista fundamental como por sus aplicaciones tecnológicas. Muchos de los fenómenos que tienen lugar en la interfase sólido-líquido, incluyendo humectabilidad, adsorción o fenómenos de adhesión, dependen en gran medida de los cambios en la energía libre superficial de dicha interfase. Aunque este estudio es a menudo complejo, se ha demostrado en repetidas ocasiones que el análisis combinado de la carga superficial y las propiedades termodinámicas puede proporcionar una amplia información acerca de las interacciones que tienen lugar en la interfase sólido-líquido. Estas energías de interacción entre la fracción más fina del suelo son las responsables de su cohesión y, por tanto, de su microestructura, determinando además fenómenos como la fijación de carbono, la erosionabilidad del mismo, la retención de agua y contaminantes, etc. El modelo teórico que explica dichas interacciones es modelo de Van Oss (TEORIA DLVO-Extendida); según este modelo las tres contribuciones dependen de la naturaleza de las interfases involucradas (potencial zeta y las componentes de la energía libre superficial), lo que nos exigirá una caracterización eléctrica y termodinámica de todos los materiales a estudiar. El objetivo del trabajo de investigación será analizar, desde el punto de vista de las interacciones interfaciales, fenómenos importantes que afectan la calidad de suelos agrícolas y naturales, tales como fijación de carbono, la estabilidad de la estructura y la resistencia a la erosión superficial y en masa.

The electrical and thermodynamic characterization of a solid-liquid interface is important in a wide range of problems, both from a fundamental point of view and its technological applications. Many of the phenomena occurring at the solid-liquid interface, including wettability, adsorption or adhesion phenomena, are largely dependent on changes in the free surface energy of the interface. Although this study is often complex, it has been repeatedly demonstrated that the combined analysis of surface charge and thermodynamic properties can provide ample information about the interactions taking place at the solid-liquid interface. These energies of interaction between the finer fraction of the soil are responsible for their cohesion and, therefore, their microstructure, determining also phenomena such as carbon fixation, erosionability of the same, retention of water and pollutants, etc. In our study, three types of interfacial interactions will be considered, Lifshitz-van der Waals (LW), electrostatic (EL), and acid-base (AB). The theoretical model that explains these interactions is Van Oss model (DLVO-Extended Theory); According to this model the three contributions depend on the nature of the interfaces involved (zeta potential and the components of free surface energy), which will require an electrical and thermodynamic characterization of all the materials to be studied. The objective of the research work will be to analyze from the point of view of interfacial interactions, important phenomena that affect the quality of agricultural and natural soils, such as carbon fixation, structure stability and resistance to surface erosion and mass.