Traducción al español de Olga Raptopoulou
El termino zeolita fue inventado en 1756 por el sueco mineralogista Axel Fredrik Cronstedt quien observó que durante el calentamiento rápido de la estilbita mineral se producen grandes cantidades de vapor de agua que son absorbidos por el mineral. Basándose en este hecho, llamó este mineral zeolite de la palabra griega ζέω (zeō) que significa hervir y λίθος que significa piedra. Las zeolitas son aluminosilicatos, miembros de una familia de sólidos microporosos conocidos como tamices moleculares. Este término se refiere a una propiedad particular, o sea, la capacidad de clasificar selectivamente moléculas basadas principalmente en un proceso de exclusión de tamaño. Esto se debe gracias a la porosa estructura muy rugosa de las dimensiones moleculares. El tamaño máximo de las especies moleculares o iónicas que pueden entrar en los poros de la zeolita es controlado por las dimensiones de los canales. Hasta ahora han sido reconocidos y descritos más de 45 tipos de zeolitas naturales y aproximadamente otros 100 han sido producidos en el laboratorio. Sin embargo, sólo siete de estos minerales y en particular la mordenita, clinoptilolita, ferrierita, cabasita, erionita, phillipsita, analcima se encuentran en cantidades suficientes para ser considerados como materiales explotables. La forma cristalina de clinoptilolita, la más famosa de las zeolitas naturales son: (Na3K3)(Al6Si30O72) α24H2O. Los iones en el primer paréntesis de la forma cristalina son los llamados cationes intercambiables, mientras que los del segundo paréntesis se caracterizan por la estructura ya que junto con los átomos de oxígeno forman los marcos tetraédricos de la forma cristalina. Hay que subrayar que la proporción (Al + Si):O siempre es 1:2 en la forma de los cristales de zeolita. La producción de zeolitas sintéticas tiene como objetivo principal satisfacer las necesidades de la industria mientras que las zeolitas naturales tienen propiedades estables y prácticamente se usan más en casos más baratos o cuando sobresalen en comparación con las sintéticas. En muchos casos la clinoptilolita después de su uso se recicla o incluso se reúsa ya que se mejoran sus propiedades en otros procesos. Hasta ahora han sido descubiertos más de 1000 depósitos de zeolitas en aproximadamente 40 países en rocas volcaniclásticas. Las zeolitas tienen una estructura porosa que pueden hospedar una amplia gama de cationes tales como Na +, K +, Ca2 +, Mg2 + entre otros. Estos iones positivos se sujetan de manera relajada y pueden ser fácilmente intercambiados en una solución de contacto. Su red forma canales o cavidades con diámetros de 2-7 nm, dentro del cual se retienen, habitualmente sueltos, moléculas de agua y cationes en forma de intercambiable.
La existencia de estas grandes cavidades llenas de moléculas de agua, que distingue a las zeolitas de otros equipos de tectosilicatas minerales, feldespatos y feldespatoides que a diferencia de las zeolitas, tienen estructura compacta. Las moléculas de agua, junto con los cationes, tienen la capacidad de moverse dentro de los canales del cristal e intercambiarse con otros cationes sin afectar significativamente a la estructura de la red ofreciendo a las zeolitas la capacidad del intercambio iónico. La cantidad de agua absorbida en los canales oscila entre 10 y 25% del miembro deshidratado. Esta agua se descarga de forma continua mediante el calentamiento por encima de 100°C y se puede volver a absorber con la reducción gradual de la temperatura. Un intercambio habitual en los canales de la red de zeolitas es la sustitución de Ca por Na+, K+ y al revés. La densidad relativamente baja se debe a la presencia del agua que llena los canales de la red. Las zeolitas se caracterizan por las siguientes propiedades:
1. Se deshidratan altamente
2. Baja densidad y gran volumen de vacío durante la deshidratación
3. Estabilidad de la forma cristalina
4. Gran capacidad de intercambio iónico
5. Uniformidad de canales de tamaño molecular
6. Capacidad de catálisis
Las zeolitas se usan ampliamente como adsorbentes. Las moléculas de agua llenan los huecos de la red y forman esferas de agua alrededor de los cationes intercambiables. Cuando el agua se elimina, las moléculas de pequeño diámetro son adsorbidas por los canales vacíos mientras que las moléculas de gran tamaño son expulsadas. La capacidad de las zeolitas de adsorber depende principalmente de la gama de canales y es se realiza en función del número de los átomos de oxigeno (6, 8, 10 o 12) que definen el rango. Por lo tanto, las zeolitas cuyos anillos se componen de 8-12 tetraedros, son capaces de adsorber a pesar de cationes sencillos/simples, moléculas orgánicas también. Esta capacidad se determina por la cantidad de agua cuando las zeolitas son completamente hidratadas. En algunas zeolitas el volumen de estos canales que contiene agua puede alcanzar el 50 % de su volumen total. Los cationes intercambiables de zeolitas, débilmente conectados a la red, se intercambian o se eliminan fácilmente si se lavan con una solución de otro ion. Su capacidad se llama CAC, cation–exchange capacity- y se mide en intercambiable ion milequivalente por cada 100 gr adsorbente (meq/100gr). Gracias a su estructura la mayoría de las zeolitas no se someten a ningún cambio significativo en sus dimensiones durante el intercambio de iones; dicha estructura sin embargo está acompañada por cambios significativos en la estabilidad, el comportamiento de adsorción y la selectividad de la zeolita en cuanto a las propiedades naturales importantes catalíticas y otras. Juzgando por el comportamiento durante la deshidratación, las zeolitas se clasifican en:
• Zeolitas que no se someten a cambios conformacionales considerables durante la deshidratación y cuando sube la temperatura la pérdida de peso es constante y gradual. A esta categoría pertenecen la clinoptilolita, mordenita, erionita y cabazita y las formas sintéticas de las zeolitas que son químicamente estables hasta 700 ° C o 800 ° C.
• Zeolitas que se someten a grandes cambios conformacionales durante la deshidratación y durante el calentamiento la pérdida de peso es discontinua.
Las capacidades catalíticas de las zeolitas dependen del tamaño de los poros superficiales y también del tamaño de sus cavidades internas donde ocurren las reacciones. El tamaño de los poros determina qué moléculas pueden entrar en las cavidades y sufrir la catálisis y qué moléculas se pueden extraer de las cavidades como producto de las reacciones catalíticas. Por lo tanto, tenemos la selección sobre el tamaño de las moléculas entrantes, así como de los productos que salen de una reacción. Un parámetro importante en la capacidad catalítica de las zeolitas son los grupos OH que conectan los átomos de Al y Si formando puentes de Si - OH - Al.
Para los usos nutricionales, farmacéuticos, médicos, ambientales, acuosas, agrícolas e industriales se requiere el tipo de contenido de zeolita HEU (clinoptilolita-heulanditas) sea más de 75%. En 30 lugares de la prefectura de Evros se localizaron 4 tipos de zeolitas; en Petrota-Petalofos (10 lugares), Metaxades-Avdela (2), Dadia-Lefkimi (7), Kavisos-Feres-Aetochori (9), Samotracia (2). La mayoría de los lugares no presentan gran interés dado que los depósitos son pequeños, de baja calidad y mezclados con zeolitas fibrosas. El 4 de los 10 lugares de la Municipalidad Trigono (Petrota-Petalofos) ha sido localizada zeolita natural de calidad que oscila desde 76% hasta 89%. El interés económico se encuentra en el lugar Rema Drista en Petrota en la Municipalidad Trigono donde han sido localizados depósitos de zeolita natural de alta calidad, el llamado Zeolita Natural Helénica. Dicha zeolita, mineralógicamente contiene 89% zeolita de tipo HEU (clinoptilolita-heulanditas), 3% de micas + minerales de la arcilla, 4% feldespatos, 2% cuarzo y 2% cristobalita, de productos químicos principalmente contiene SiO2, Al2O3, CaO, K2O, MgO και Na2O, la capacidad de adsorber (capacidad de intercambio iónico) es 196 meq/100 g, mientras que la mineraloquimica de tipo de zolita- HEU es: Ca1.8K0.9Mg0.6Na0.5Al6.4Si29. 6O72.20H2.
USOS DE LA ZEOLITA
Agricultura:
• Como producto 100% natural puede ser utilizado en la agricultura orgánica. Sus efectos beneficiosos son permanentes, ya que no se degrada como los otros productos que benefician el suelo.
• Mejora el sabor y la calidad de los alimentos.
• Libera lentamente y de manera natural los nutrientes al sistema radicular de las plantas jóvenes aumentando así la fuerza y su rendimiento.
• La participación de zeolita en los suelos agrícolas mejora la calidad nutricional del suelo. Ofrece resultados impresionantes en el crecimiento de la planta, reduce las enfermedades en el sistema radicular aumentando la producción y la calidad de los productos agrícolas.
• El uso de zeolita en los cultivos, además de la mejora cualitativa de las frutas, aumenta la producción en un 30%- 50% en el trigo, 33% en arroz, 50% en maíz, 17% en algodón, 73% en las uvas, 48%- 52% en tomate, 45% en kiwi y 25% aumento en la floración de clavel.
• El uso más prudente de fertilizantes y agua promueve la buena gestión del suelo y la reducción de la contaminación por lixiviación de los fertilizantes en el agua subterránea.
• Puede ser utilizado como un sustrato que ayuda en el desarrollo de cultivos hidropónicos, en horticultura, floricultura, especies aromáticas en condiciones mediterráneas y da productos de muy alta calidad.
• Captura y regula todos los valiosos nutrientes como el potasio, magnesio, calcio y oligoelementos y lentamente los libera cuando sea necesario.
• Absorbe y atrapa los contaminantes tóxicos.
• Contribuye al equilibrio del PH del suelo.
• Mejora la ventilación.
• Proporciona una excelente plataforma para la actividad microbiológica.
• Promueve el balance de los metales alcalinos.
• Reduce el costo en los fertilizantes y las pesticidas.
• Alivia los suelos compactados.
• Mejora la estructura del suelo, por lo que es más relajado y las plantas crecen mucho mejor.
• Tiene la capacidad de retener el agua y reduce la pérdida de agua.
• Reduce la creación de puntos secos.
• Contribuye a la uniformidad de la producción.
• Mata a los patógenos.
• Reduce o elimina los olores.
• Reduce las moscas y mata las semillas de malezas.
Ganadería
• Protege los animales de enfermedades entéricas luchando contra la diarrea.
• Reduce el consumo de alimentos.
• Reduce la medicación de los animales.
• Reduce la mortalidad de los animales jóvenes y contribuye a su desarrollo.
• Vincula el amoníaco que se produce durante la digestión de los alimentos mientras que libera el potasio que regula la acidez del estómago, hecho que ayuda a absorber los minerales y los nutrientes.
• Vincula y elimina las toxinas y los alérgenos alimentarios a través del tracto digestivo.
• Mejora el sistema inmunológico de los animales.
• Ayuda a aumentar la producción de leche y la calidad de la carne. En vacas lecheras ha sido demostrado un incremento 17 %.
• Ayuda a controlar los olores, especialmente el amoníaco y el sulfuro de hidrógeno en áreas de mantenimiento y almacenamiento de alimentos.
• Se utiliza como medio para mejorar el bienestar de los animales en las cámaras de cría.
• En las aves de corral se nota un aumento en la producción de huevos y aumento del 7 % en su peso.
• Agregando zeolita en un 2,5% en la dieta de los cabritos tiene como consecuencia un aumento de su peso, trillizos y cuatrillizos nacimientos y un aumento importante en el contenido de grasa en la leche.
La Unión Europea, de conformidad con la Directiva 70/524/CEE (Commission Regulation (EC) No 1810/2005) ha aprobado oficialmente el uso de clinoptilolita de origen sedimentario como vinculante y anticoagulante aditivo en la alimentación de aves, ganado vacuno, cerdos y salmón.
Medio ambiente
• Mejora la calidad del agua potable.
• Se utiliza en la limpieza de diferentes tipos de aguas residuales (residuos urbanos, industriales, agrícolas, radiactivos)
• Ayuda en el desarrollo y la proliferación de muchos organismos acuáticos.
• En las aguas del lago, pero también en otras masas de agua, la zeolita ajusta el pH del agua hacia neutro, enriquece el agua con oxígeno, reduce las bacterias, mejora el bienestar y el desarrollo de los organismos y las plantas.
• Captura y elimina las cianobacterias.
• Captura y elimina el cromo hexavalente.
• Captura y elimina los metales pesados y los nucleótidos radiactivos del suelo.
• Elimina los isótopos radiactivos de los residuos nucleares.
• Limpia y contribuye a la sequedad de gas.
• La zeolita regula los residuos de las minas y puede devolver las tierras a usos agrícolas.
• La zeolita evita la lixiviación de los metales con el agua de lluvia en cuanto a los residuos sólidos de minas y principalmente en la cuenca donde se gestionan los relaves.
• Captura y libera el calor de la radiación solar donde hay aire acondicionado y calefacción de agua.
• Recupera de SO2 en la industria química de gases de combustión.
• Elimina el arsénico de las aguas subterráneas.
Industria de Hidrocarburos
• Como catalizador en la refinación de petróleo.
• Como detergentes para la limpieza de tuberías petroquímicas.
• Como catalizador para la producción de combustibles líquidos de alto octanaje.
• Para la producción y la purga del gas natural.
• La eliminación de mercurio del gas natural.
• La separación de propano – etileno.
• Contribuye al secado de alcoholes y mezclas de hidrocarburos.
• Desulfuración y eliminación de mercaptanos de aceites, queroseno y otras fracciones de destilación de petróleo.
• Deshidratación de hidrocarburos clorados en ciclos de enfriamiento.
• La separación de compuestos gaseosos tales como el CO2, CH4 y SO2.
Es muy importante designar este raro mineral beneficioso sobre todo cuando la extracción es superficial y sin ningún tratamiento químico, sin crear residuos, con la posibilidad de la recuperación total del territorio después del trabajo. La explotación de zeolita nos ofrece múltiples oportunidades en términos de modernización económica y ambiental de la zona. La región norte de Evros es una zona exclusivamente agrícola y ganadera. A través de la minería de zeolita, los productores de la región tendrán la oportunidad de conocer el gran potencial de la zeolita, en el principio como solución de lubricación de menor costo y luego por la conservación del agua ya que ha sido demostrado que la zeolita debido a su capacidad de retener y liberar el agua, reduce las necesidades de rociar a un tercio. El siguiente efecto es el aumento de la producción gracias, otra vez, a la zeolita y a la limpieza a largo plazo del suelo de los metales pesados y elementos contaminantes; así se hace el suelo adecuado para cultivos orgánicos de mayor beneficio para el productor con el precio más alto del producto. Esto se aplica también en la ganadería dado que la zeolita beneficia a los animales a través de la alimentación y las instalaciones del ganado. Por último, la necesidad para transportar el producto da la posibilidad de desarrollar el puerto de Alexandroupolis.
http://www.lygeros.org/articles.php?n=10960&l=es
