από metereologos.gr
Πέμπτη 23 Νοεμβρίου 2017
 

Ζεόλιθος: ένα ορυκτό, δεκάδες χρήσεις

Αφθονούν στην Ελλάδα, αλλά λίγοι γνωρίζουμε ιδιότητες και εφαρμογές τους
Ζεόλιθος: ένα ορυκτό, δεκάδες χρήσεις
Οι ζεόλιθοι χρησιμοποιούνται και στα ενυδρεία για τη συγκράτηση της αμμωνίας που παράγουν τα ψάρια
εκτύπωσημικρό μέγεθος  μεγάλο μέγεθος

 

Καθαρίζει το νερό, βελτιώνει τα τρόφιμα, τα χωράφια και τη βενζίνη, ενισχύει τα απορρυπαντικά. Δεν είναι κάποια μαγική ουσία, είναι ο ζεόλιθος, ένα ορυκτό που υπάρχει σε μεγάλες ποσότητες και στην Ελλάδα.

Η πέτρα που «βράζει»

Οι εσωτερικές κοιλότητες των ζεολίθων είναι αυτές που τους χαρίζουν τις ξεχωριστές τους ιδιότητες

Η πρώτη παρατήρηση μιας «πέτρας» που κατά τη θέρμανση «έβραζε» παράγοντας υδρατμούς έγινε το 1756 από τον σουηδό ορυκτολόγο Axel Cronstedt, στον οποίο οφείλεται και η ταιριαστή αρχαιοπρεπής ονομασία ζεόλιθος (η πέτρα που βράζει). Από τότε αρκετά παρόμοια ορυκτά βρέθηκαν σε ηφαιστειογενείς περιοχές, σε μεγάλη ποικιλία χρωμάτων και σχημάτων. Η δημιουργία τους αποδίδεται στην αντίδραση ενός αργιλοπυριτικού πετρώματος, του οψιδιανού, με το θαλασσινό νερό, σε θερμοκρασία γύρω στους 50 οC. Πρόκειται για μια βραδεία διαδικασία που για να ολοκληρωθεί απαιτούνται πολλά χρόνια, από 50 ως 50.000. Για καιρό οι ζεόλιθοι αποτελούσαν μια αξιοπερίεργη οικογένεια ορυκτών χωρίς καμία προφανή χρησιμότητα. Επρεπε να περάσουν πάνω από δύο αιώνες από την ανακάλυψή τους ώσπου να αρχίσει η συστηματική μελέτη των ιδιοτήτων τους και η αξιοποίησή τους σε μια πληθώρα εφαρμογών.

Η δομική μονάδα των ζεόλιθων είναι ένα περιοδικό πλέγμα ατόμων πυριτίου που περιβάλλονται από τέσσερα άτομα οξυγόνου έτσι ώστε να σχηματίζονται τετράεδρα όπως στην καθαρή μορφή του διοξειδίου του πυριτίου, τον χαλαζία. Η διαφορά είναι ότι στους ζεόλιθους μερικά άτομα πυριτίου έχουν αντικατασταθεί από άτομα αλουμινίου, τα οποία έχουν ένα ηλεκτρόνιο λιγότερο από το πυρίτιο. Για να διατηρηθεί λοιπόν η δομή των τετραέδρων χρειάζεται ένα επιπλέον ηλεκτρόνιο. Το ηλεκτρόνιο αυτό το συνεισφέρει ένα άτομο νατρίου, το οποίο έτσι καθίσταται θετικά φορτισμένο και «εγκαθίσταται» μέσα στο αρχικό πλέγμα. Τα παραλλαγμένα έτσι τετράεδρα των ζεόλιθων διευθετούνται με ποικίλους τρόπους σε κυκλικές διατάξεις σχηματίζοντας κοιλότητες (πόρους) σε μια ποικιλία διαμέτρων και γεωμετρίας. Στις κοιλότητες αυτές παγιδεύονται ένα ή περισσότερα μόρια νερού, με αποτέλεσμα να σχηματίζονται ένυδρα μόρια, όπου το νερό δεν βρίσκεται σε συγκεκριμένη αναλογία. Λόγω της πορώδους δομής τους οι ζεόλιθοι μοιάζουν με σφουγγάρια αλλά έχουν μηχανική αντοχή και σκληρότητα ανόργανων υλικών. Θα έλεγε κανείς ότι μοιάζουν με ελαφρόπετρα, μόνο που οι κοιλότητες του ζεόλιθου είναι χιλιάδες φορές μικρότερες από τις κοιλότητες της ελαφρόπετρας.

«Παγίδα» ανεπιθύμητων μορίων
Οι μικροσκοπικές κοιλότητες ζεολίθου όπως διακρίνονται με τη βοήθεια της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας


Οι ζεόλιθοι αποκαλούνται και «μοριακά κόσκινα» επειδή μέσω αυτών μπορούμε να «κοσκινίσουμε ανάποδα» ένα μείγμα μορίων: τα μικρότερα μόρια συγκρατούνται στις κοιλότητες των ζεόλιθων, ενώ τα μεγαλύτερα διέρχονται ελεύθερα. Ετσι μπορεί να χρησιμοποιηθούν ως αφυγραντικά μέσα για την απομάκρυνση της υγρασίας π.χ. από το φυσικό αέριο. Επίσης συγκρατούν διάφορες αέριες ουσίες από βιομηχανικά απόβλητα δρώντας σαν αποσμητικά φίλτρα. Επειδή μάλιστα είναι τελείως αβλαβείς, προστίθενται σε ζωοτροφές για να δεσμεύουν τοξικές ουσίες μικρής μοριακής μάζας. Οι ζεόλιθοι διατηρούν την ικανότητα δέσμευσης μικρών μορίων ακόμη και μέσα στο νερό. Γι' αυτό τοποθετούνται στα ενυδρεία για να συγκρατούν την αμμωνία που παράγεται από τον μεταβολισμό των ψαριών. Η ευκολία εισόδου ουσιών συνοδεύεται και από σχετική ευκολία εξόδου, με θέρμανση ή μεταβολή της πίεσης, οπότε οι ζεόλιθοι «αδειάζουν» και μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν. Ο ζεόλιθος με τις καλύτερες ιδιότητες είναι ο κλινοπτιλόλιθος ή ευλανδίτης, που δεσμεύει βακτήρια, μύκητες, αέρια, ανόργανες, οργανικές και οργανομεταλλικές ενώσεις και ρυθμίζει προς το ουδέτερο τα όξινα και αλκαλικά εδάφη. Στην Ελλάδα υπάρχει κλινοπτιλόλιθος πολύ καλής ποιότητας και σε μεγάλες ποσότητες στον Νομό Εβρου.

Πολύτιμοι στη βιομηχανία

Η κατεργασία με ζεόλιθο μετατρέπει τα κόκκινα απόβλητα ενός βαφείου (αριστερά) σε διαυγές νερό (δεξιά) και έγχρωμη αδρανή λάσπη (κέντρο). Φωτογραφία: ΑΠΘ

Οι εφαρμογές των ζεόλιθων στηρίζονται στην ιδιότητά τους να ευνοούν ορισμένες χημικές αντιδράσεις (δράση που ονομάζεται κατάλυση) και στην ιδιότητά τους να κατακρατούν επιλεκτικά ορισμένα μόρια (δράση που ονομάζεται προσρόφηση). Η κυριότερη χρήση των ζεόλιθων είναι στη βιομηχανία των καυσίμων και των απορρυπαντικών. Στη βιομηχανία των καυσίμων εκμεταλλευόμαστε τις καταλυτικές ιδιότητες των ζεόλιθων για να παρασκευάσουμε βενζίνη από ορυκτέλαια, με μια διαδικασία που ονομάζεται cracking, καθώς και για να παρασκευάσουμε βενζίνη υψηλού βαθμού οκτανίου από βενζίνη χαμηλού βαθμού οκτανίου. Στη βιομηχανία των απορρυπαντικών, όπου καταναλίσκονται και οι μεγαλύτερες ποσότητες ζεόλιθων, εκμεταλλευόμαστε την ιδιότητά τους να προσροφούν ιόντα ασβεστίου αποδίδοντας ιόντα νατρίου, με αποτέλεσμα να αποσκληρύνεται το νερό του πλυσίματος. Παλαιότερα τον ρόλο αυτόν έπαιζαν τα φωσφορικά άλατα, τα οποία όμως στη συνέχεια κατέληγαν στη θάλασσα ρυπαίνοντας το περιβάλλον, καθώς δημιουργούσαν συνθήκες ευτροφισμού, δηλαδή υπέρμετρης ανάπτυξης μικροσκοπικών φυτικών οργανισμών λόγω της υψηλής περιεκτικότητας του νερού σε θρεπτικά συστατικά. Οι ζεόλιθοι δεν δημιουργούν τέτοιου είδους προβλήματα.

Αλλες χρήσεις των ζεόλιθων είναι στην κατασκευή καταλυτών αυτοκινήτων, όπου συντελούν στην κατακράτηση και εξουδετέρωση του νιτρικού οξειδίου (ΝΟ), και στην παραγωγή οξυγόνου για ιατρική χρήση μέσω της επιλεκτικής προσρόφησης του αζώτου της ατμόσφαιρας. Τέλος, έχουν παρασκευαστεί συνθετικά ζεόλιθοι με εξειδικευμένες ιδιότητες, όπως π.χ. ένας τεχνητός ζεόλιθος με μορφή μεμβράνης, ο οποίος «παγιδεύει» το διοξείδιο του άνθρακα από τα καυσαέρια θερμικών μονάδων παραγωγής ενέργειας. Με αυτόν τον τρόπο αποφεύγεται η έκλυση του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα και η συνεπαγόμενη ενίσχυση του φαινομένου του θερμοκηπίου.

Χρήσεις στη γεωργία και την κατεργασία λυμάτων

Το δεντρολίβανο στη γλάστρα με τον ζεόλιθο (αριστερά) αναπτύσσεται πολύ καλύτερα από ό,τι αυτό στο απλό χώμα (δεξιά)

Οι προσροφητικές ιδιότητες των ζεόλιθων βρίσκουν ακόμη εφαρμογές στη γεωργία, όπου χρησιμοποιούνται ως βελτιωτικά του εδάφους, επειδή συγκρατούν τα θρεπτικά συστατικά των φυτών, ιδιαιτέρως την αμμωνία και το κάλιο. Ετσι αυτά δεν παρασύρονται από τα νερά των βροχών, με αποτέλεσμα τη μείωση της χρήσης λιπασμάτων και την αύξηση της παραγωγής. Επιπροσθέτως, γίνεται οικονομία στην άρδευση, αφού τα ριζικά τριχίδια  είναι σε θέση να αντλήσουν το νερό από το εσωτερικό των ζεόλιθων, η προσθήκη των οποίων γίνεται μία μόνο φορά, εφόσον δεν είναι αναλώσιμοι.

Τέλος, αξιοσημείωτη είναι η προτεινόμενη χρήση των ζεόλιθων στην κατεργασία των βιομηχανικών υγρών αποβλήτων, καθώς και των αστικών λυμάτων. Σε αυτές τις εφαρμογές εκμεταλλευόμαστε τις ισχυρές προσροφητικές ιδιότητες των ζεόλιθων για τη δέσμευση των ρυπαντών και την εν συνεχεία ασφαλή εναπόθεσή τους με την παράλληλη παραγωγή καθαρού νερού. Στον τομέα αυτόν σημαντικά αποτελέσματα έχει να επιδείξει η ερευνητική ομάδα του Εργαστηρίου Γεωχημείας του Τμήματος Γεωλογίας του ΑΠΘ, με επικεφαλής τον καθηγητή Ανέστη Φιλιππίδη. Στα πειράματα της ομάδας χρησιμοποιήθηκε ελληνικός ζεόλιθος από τα εκτενή κοιτάσματα του Εβρου.

Ο κ. Τάσος Βάρβογλης είναι ομότιμος καθηγητής του Τμήματος Χημείας του ΑΠΘ.

Ο κ. Χάρης Βάρβογλης είναι καθηγητής του Τμήματος Φυσικής του ΑΠΘ.



ΕΝΤΥΠΗ ΕΚΔΟΣΗ
Science περισσότερες ειδήσεις

εκτύπωσημικρό μέγεθος  μεγάλο μέγεθος

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ

 
 
σχόλια (10)
 
 
απομένουν 700 χαρακτήρες
Τα πεδία που είναι σημειωμένα με * είναι υποχρεωτικά
 
Τα μηνύματα που δημοσιεύονται στο χώρο αυτό εκφράζουν τις απόψεις των αποστολέων τους. Το ΒΗΜΑ δεν υιοθετεί καθ’ οιονδήποτε τρόπο τις απόψεις αυτές. Ο καθένας έχει δικαίωμα να εκφράζει την γνώμη του, όποια και να είναι αυτή. Δεν δημοσιεύονται συκοφαντικά ή υβριστικά σχόλια και όσα είναι γραμμένα με κεφαλαία γράμματα. Τέτοια μηνύματα θα διαγράφονται όποτε εντοπίζονται.
     
    ΥΓΕΙΑ | 07/03/2016 18:35
    Καλησπερα σας,θα ηθελα αν ξερετε να μου πειτε μια μορφη ζολιθου που να κανει καλο στο σωμα και το δερμα,ως εσωτερικη χρηση και εξωτερικη,υστερα απο τροχαιο ατυχημα που αφησε φλεγμονες,προβλημα στην μεση και γενικως στα οστα,αλλαξε την κυκλοφορια του αιματος με θρομβωσεις και κιρσους και επηρεασε και μαλλια και ψυχολογικο..συγνωμη αν βαζω πολλα αλλα μου συστησαν τον ζεολιθο ως ανακουφιση αλλα δεν γνωριζω περισσοτερα και σε τι μορφη μπορω να τον βρω και να τον χρησιμοποιω..Ευχαριστω,Ελενη
    Ελενη Ζ.
    απάντηση140
     
     
    Χρηση Ζεολιθου σε μανταρινι | 20/07/2015 13:55
    Θελω περισσοτερες πληροφοριες σχετικα με την χρηση του ζεολιθου στα μανταρινια(ορτανικ).. π.χ Απο τι τα προστατευει..
    Ανώνυμος / η
    απάντηση132
     
     
     
    ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ ΓΙΑ ΖΕΟΛΙΘΟ | 03/05/2014 18:44
    ΘΕΛΩ ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ ΓΙΑ ΤΟΝ ΖΕΟΛΙΘΟ ΣΕ ΚΑΛΙΕΡΓΕΙΕΣ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ ΠΙΠΕΡΙΑ ΦΛΟΡΙΝΗΣ ΜΕΛΙΤΖΑΝΖ ΑΓΓΟΥΡΙ ΚΑΙ ΝΤΟΜΑΤΑ .ΤΙ ΚΟΣΤΟΛΟΓΙΟ ΚΑΙ ΤΙ ΠΟΣΟΤΗΤΕΣ ΧΡΕΙΑΖΟΝΤΑΙ ΘΕΛΟ ΑΠΑΝΤΗΣΗ ΣΤΟ ΠΡΟΣΟΠΙΚΟ ΜΟΥ Ε-ΜΑΙL
    Ανώνυμος / η
    απάντηση307
    Απαντήσεις  1 | Εμφάνιση όλων
     
     
    Αγορά Ζεόλιθου | 12/03/2014 17:02
    Εγώ τον αγόρασα από γεωπονικό κατάστημα στον Τύρναβο 0,4€/κιλό και τον χρησιμοποίησα φέτος που φύτεψα δένδρα.
    Νίκος
    απάντηση245
     
     
    Ἐνημερωτικὸν ἄρθρον! | 10/03/2014 18:35
    Πολὺ καλὸ τὸ ἄρθρο τοῦτο. Εὔχαριστῶ γιὰ τὶς γνώσεις ποὺ προσέφεραν οἱ κκ. Βάρβογλοι μέσῳ τοῦ Βήματος.
    Ξένος
    απάντηση71
     
     
    Σιγουρα ο ζεολιθος εχει ευεργετικες ιδιοτητες! | 10/03/2014 15:06
    Τουλαχιστο για την οικογενεια Παπακωνσταντινου!Αλλωστε,το δικο της συμφερον δεν μας απαγορευσε,σαν χωρα,να εμπορευθουμε το εν λογω ορυκτο;Αλλοιμονο αν η ελληνικη κοινωνια ωφελειτο απο τα δικα μας κοιτασματα!Και,τοτε,τι θα γινοντουσαν τα κοιτασματα της αγιας οικογενειας που εχει στη Βουλγαρια;Ελλας το μεγαλειο σου και ποιοι σε κυβερνησαν!
    Abdul
    απάντηση183
     
     
     
    Ωραία . . . . | 10/03/2014 12:24
    Ωραία μας τα είπαν οι Βαρβογλήδες , αλλά σαν καθηγητές που είναι, λένε μόνο τα μισά . ,,έχει πολλές ευεργετικές χρήσεις,, , ,,υπάρχει σε μεγάλες ποσότητες στην χώρα μας,, Δέν μας είπανε το πιο απλό ΠΟΥ ΜΠΟΡΩ ΝΑ ΤΟ ΠΡΟΜΗΘΕΥΤΩ
    Ηρώ
    απάντηση2611
    Απαντήσεις  1 | Εμφάνιση όλων