Turba

Geológicamente, la turba es el miembro más joven y menos alterado de las rocas combustibles. La posición de la turba dentro de la clasificación habitual de los combustibles fósiles se muestra en la Figura 1 y en la Tabla 1. En comparación con los otros combustibles fósiles, la turba se caracteriza por el menor contenido de carbono fijo junto con el más alto contenido de constituyentes volátiles.

Tabla 1. Clasificación de las rocas combustible de acuerdo con el rango (enriquecimiento de C) y el contenido de elementos que se vaporizan al calentarla

Figura 1. Clasificación de los combustibles fósiles

Los depósitos de turba se encuentran en turberas, donde el contenido de oxígeno se reduce y el contenido de nitrógeno, hidrógeno, y carbono aumentan con la profundidad. El grado de descomposición de la turba por lo tanto, también aumenta con la profundidad.

El análisis elemental de la materia orgánica anhidra turba de turberas altas depende del grado de descomposición, como se muestra en la Tabla 2. La composición química de la turba pura es casi el mismo para todas las variedades de turba con la mismo descomposición. El contenido de agua de la turba fresca es de hasta 96% en peso. La destilación seca de la turba secada al aire produce un residuo parecido al coque que, como las briquetas, el coque, el gas de horno de coque, aceite de alquitrán, etc., pertenece a los combustibles artificiales o procesados.

La turba es una mezcla de materia muerta, principalmente vegetal, ácida y en descomposición que se forma en las zonas pantanosas. La formación de turba se produjo en los últimos 10.000 a 12.000 años en depósitos sedimentarios de la era postglacial. La turba también se encuentra en turberas formadas en los períodos interglaciares. La turba se forma por un proceso de reducción bajo exclusión de oxígeno atmosférico por la acción del agua. La velocidad de formación depende de las condiciones climáticas.

El proceso de humificación de las plantas del pantano, la carbonización, se inicia como un proceso bioquímico para formar turba y continúa a un ritmo mucho más lento que finalmente forma el lignito. Hasta esta etapa, la celulosa, lignina, suberina, cutina, y esporopolenina pueden sobrevivir en la materia vegetal. Como resultado de las diferencias climáticas durante la formación de turbas y lignitos, la composición vegetal y las propiedades químicas y físicas de las turbas de Europa central son generalmente muy diferentes de las de los lignitos terciarios en esa región. Sin embargo, algunas turbas de Brasil y el sur de Europa han experimentado una carbonificación bioquímica mayor que las turbas de Europa Central. Por lo tanto, se ha llegado a la conclusión que la consolidación es la única diferencia entre turbas y lignitos, ya que la carbonización ya es evidente en la fase de turba. Esta diferencia de consolidación podría ocurrir como resultado de la presión de los sedimentos suprayacentes acumulados y está determinada por el contenido de humedad.

La estructura de las turbas de turberas altas de Europa Central tiene forma de sorbete, de fieltro, o amorfa. Raramente se encuentra estratificación por orientación paralela de los residuos vegetales. Los colores de la turba varían entre el amarillo claro y negro profundo.

Las turberas se definen como sedimentos que tienen una profundidad mínima de 30 cm en su estado sin escurrir. Pueden constar de una o más capas de turbas, sapropel, o lodos.

El sapropel se forma cuando las sustancias ricas en cera y grasa se mezclan con estos sedimentos.

Los barros se forman por depósitos minerales en las aguas estancadas.

Figura 2. Vista de los tipos de fango y carbón o turba de los principales períodos de páramos de la historia de la tierra: Carbonífero superior (A), del Mioceno (B), Holoceno (C)

Turba ligeramente descompuesta (turba blanca); b) la turba altamente descompuesta (turba negra); c) Lodos; d) piedra caliza gyttja
HW = marea alta; LW = marea baja

Tabla 2. Composición elemental de la materia seca deturba de turbera alta en función del grado de descomposición

* H1-H10 son los grados de humificación

Formación y tipos de Turberas

El crecimiento de las turberas postglaciales en las latitudes húmedas del hemisferio norte comenzó cuando el clima cambió después de la Edad de Hielo, y también se produjo en las regiones correspondientes del hemisferio sur. La turba Carex y turba de musgo de color marrón del período Allerød son los primeros indicadores de que la formación de pantanos y las condiciones adecuadas para el crecimiento de pantanos han existido desde entonces. Estas condiciones todavía persisten inalteradas hasta la actualidad en las turberas. La Figura 2 muestra los diferentes tipos de turberas que existían durante los periodos Carbonífero Superior, Mioceno, y Holoceno.

Las turberas se forman donde hay un exceso de agua durante todo o la mayor parte del año. De ahí que los pantanos se forman cuando la suficiente agua superficial o subterránea y un abundantes precipitaciones está disponibles y la pérdida de agua por evaporación o escurrimiento es menor que el suministro de agua. Debido al exceso continuo de agua, las sustancias orgánicas no pueden ser completamente degradadas y por lo tanto se acumular como sedimentos para formar turbas. Los residuos de las plantas no se limitan a acumularse, sino también se someten a muchas transformaciones químicas, especialmente en las turberas altas, en el transcurso de la humificación o carbonización.

La razón principal para la descomposición incompleta y acumulación constante de los sedimentos (turba) en zonas climáticas húmedas es que la vitalidad de los organismos del suelo se inhibe en gran medida en las condiciones muy húmedas (falta de aire), una típica relación C / N para pantanos elevados > 50 y un pH bajo.

Por lo tanto en una mezcla de turba son típicos los productos de la humificación sin estructura junto a la materia vegetal original. La estructura celular de la materia se conserva en gran medida y es rica en compuestos ácidos. Con el aumento de la proximidad a las zonas de heladas permanentes, la relación de los dos constituyentes camba y se encuentra materia vegetal totalmente conservada pero muerta Esto es debido al hecho de que en los cortos meses o semanas de verano de estas regiones, la energía solar todavía es suficiente para sustentar el crecimiento de plantas de turberas, incluso en las heladas permanentes parcialmente descongeladas, y la energía solar también es suficiente como para contribuir a la humificación de la materia vegetal muerta debajo de la superficie de la turbera.

En las regiones tropicales y subtropicales el proceso descrito se invierte debido a las altas temperaturas del aire y del agua que favorecen la actividad microbiana. La tasa de crecimiento y la cantidad de biomasa formada es mayor que la rápida descomposición microbiana de la materia vegetal muerto, permitiendo ls acumulación de sedimentos vegetales incompletamente descompuestos. Estos sedimentos de turba son a menudo más bajos en materia orgánica. También son mucho menos estructurados y tienen mucho mayor contenido de componentes minerales (cenizas) que las turbas en las latitudes del norte. Los depósitos que se forman son a menudo similares a los de los pantanos de carbón, pantanos de lignito, y las camas de lignito.

Por lo tanto, la materia orgánica de la turba difiere en composición de acuerdo con la naturaleza de sus materiales de partida. Cuanto más descompuesta la turba, mayor es el contenido de carbono. En cuanto a la composición de la ceniza, cuyo contenido no debe exceder de 1% en peso, turba de turberas altas tienen un contenido de azufre de 0,1 - 0,5% en peso y un contenido de fósforo de 0,008 hasta 0,025% en peso. En comparación con otros combustibles fósiles, estos son valores extremadamente bajos.

Se distinguen dos tipos principales de turberas en función de su formación, desarrollo y estructura: las turberas topogénicas como pantanos de aguas subterráneas, y las turberas ombrogénicas (turberas altas) como los pantanos de agua de lluvia.

Turberas bajas (topogénicas)

Los pantanos de aguas subterráneas ocurren cerca de suelos ricos en nutrientes (eutróficos) o se forman cuando aguas ricas en nutrientes se llenan de sedimentos. Su superficie es plana o hundida en el medio. Las turberas bajas son ricas en nutrientes para las plantas y por lo tanto sustentan una vegetación exuberante. Dado que el agua subterránea y/o agua de mar, especialmente cuando hay ondulación, contiene oxígeno (zonas climáticas húmedas), y/o cuando las temperaturas del agua son altas (zonas tropicales y subtropicales), la descomposición de las plantas muertas es rápida y por lo tanto tiene lugar poca acumulación de turba. La estructura típica de una turbera topogénicas se caracteriza por una sucesión regular de capas de turba de caña, turbas de Carex y turbas ricas en madera. Las turbas de turberas bajas son por lo tanto muy heterogéneas, tienen valores de pH de 4.8 a 5.8, y por lo general son ricas en calcio y nitrógeno. El contenido de ceniza de la turba de turberas bajas relativa a la materia seca de la turba en el centro y norte de Europa es por lo general de entre 3-14% en peso, y puede ser considerablemente mayor en las turberas tropicales. El contenido de nitrógeno disponible para las plantas en la turba de turberas bajas es de entre 2,5 y 4,5% en peso. En muchas partes del mundo las turbera topogénicas se han utilizado durante siglos en la agricultura y por lo tanto con frecuencia han desaparecido del paisaje.

Turberas altas (ombrogénicas)

Las turberas altas sólo son típicas de las regiones climáticas de la tierra moderadas a frías y son independientes del terreno. Las turberas altas naturalmente no tienen árboles y tienen forma convexa o de cúpula, varios metros por encima de la superficie del suelo mineral. Por tanto las turberas altas son independientes de manantiales, aguas subterráneas y aguas estancadas, y tienen un régimen autónomo de agua basado en el agua de lluvia. Por consiguiente, su nivel de aguas subterráneas se ve influenciado únicamente por la precipitación. Con valores de pH de 2.5 hasta 3.5, sólo pueden crecer plantas poco exigentes. Los llamados musgos de turba (sphagnums) son los principales formadores de turba en las turberas altas. Puesto que el agua tiene un valor de pH muy bajo y es muy baja en oxígeno, la descomposición de la materia orgánica es inhibida y como resultado, en las turberas altas pueden ser producidas cantidades considerables de biomasa (2.3-9.6 toneladas de materia seca por año y hectárea). Los musgos de turba tienen tasas de crecimiento anuales de alrededor de 20 cm o más. La tasa de crecimiento anual de la turba, sin embargo, es sólo de alrededor de 1 mm. Formaciones de turberas altas se desarrollan tanto en pantanos como directamente en suelos minerales como las llamadas turberas altas. La Figura 3 muestra una sección transversal a través de una turbera alta.

Turberas mixtas

Las turberas en el que las condiciones ecológicas de las turberas altas y turberas bajas se planteadas superponen son llamadas turberas mixtas o de transición. Ellas se desarrollan al nivel de las aguas subterráneas o al nivel del aguas fluctuantes.