Κύριο Μενού
Φυσικοί Ζεόλιθοι (Κλινοπτιλόλιθοι)
Είναι ο Θησαυρός της φύσης προς όφελος των ανθρώπων και του οικοσυστήματος μας, οι ποικίλες χρήσεις τους
και η ανεξάντλητες εφαρμογές που έχουν τους κατατάσσουν στης πολυτιμότερες πρώτες ύλες πάνω στη γη.
Τι είναι οι Ζεόλιθοι
Οι ζεόλιθοι είναι μια μεγάλη ομάδα φυσικών και
συνθετικών ενυδατωμένων πυριτικών αλάτων αργιλίου.
Χαρακτηρίζονται από σύνθετες τρισδιάστατες δομές με
μεγάλες, σπηλαιόμορφες κοιλότητες που μπορούν να
προσροφήσουν νάτριο, ασβέστιο, ή άλλα κατιόντα
(γενικά κατιόντα ή θετικά φορτισμένες ρίζες) μόρια
ύδατος ακόμη και μικρά οργανικά μόρια.
Τα ιόντα και τα μόρια που προσροφόνται στις
κοιλότητες μπορούν να αφαιρεθούν ή να ανταλλαχθούν
χωρίς καταστροφή του αργιλοπυριτικού πλαισίου.
Η λέξη zeolite προέρχεται από τα ελληνικά ΄ζέοντα λίθο΄ πέτρα που βράζει, λόγω της αρχικής παρατήρησης ότι
οι ζεόλιθοι απελευθερώνουν νερό όταν θερμαίνονται. Δεδομένου ότι οι συνθέσεις τους δεν καθορίζονται χημικά
επακριβώς, είναι δηλαδή παραδείγματα αστοιχειομετρικών ενώσεων.
Οι δομές των ζεολίθων
Οι ατομικές δομές των ζεολίθων βασίζονται σε τρισδιάστατα πλαίσια του τετραεδρικού πυριτίου και αλουμινίου,
δηλαδή ιόντα πυριτίου ή αργιλίου που περιβάλλονται από τέσσερα ιόντα οξυγόνου σε μια τετραεδρική
διαμόρφωση. Κάθε οξυγόνο συνδέεται με δύο παρακείμενα ιόντα πυριτίου ή αργιλίου, συνδέοντάς τα μεταξύ των.
Συστάδες τέτοιων τετραέδρων διαμορφώνουν παραλληλεπίπεδες πολυεδρικές μονάδες (σαν κουτιά) που
συνδέονται περαιτέρω για να διαμορφώσουν την εσωτερική δομή τους. Σε διαφορετικούς ζεολίθους οι πολύεδρες
μονάδες μπορεί να είναι διαφορετικού σχήματος. Η δομή του αργιλοπυριτικού ζεολίθου είναι αρνητικά φορτισμένη,
και ισορροπείται από τα κατιόντα που είναι δεσμευμένα (φιλοξενούνται) στις δομικές κοιλότητές του.
Οι ζεόλιθοι έχουν τις ανοικτότερες και λιγότερο πυκνές δομές από άλλα πυριτικά άλατα (από 20% έως 50% του
δομικού όγκου ενός ζεολίθου είναι κενό). Τα πυριτικά άλατα όπως οι ζεόλιθοι που έχουν τρισδιάστατα πλαίσια
τετραέδρων καλούνται τεκτοπυριτικά. Οι ζεόλιθοι είναι μια ομάδα μεταλλευμάτων που έχει πάρα πολλές χρήσεις.
Ανήκουν στην ομάδα των τεκτοπυριτικών ορυκτών μαζί με τον χαλαζία και τους αστρίους.
Ιδιότητες των ζεολίθων
Σε αντίθεση με τα περισσότερα τεκτοπυριτικά ορυκτά
η δομή των ζεόλιθων είναι αξιοσημείωτα ανοικτή, με
όγκους κενών που φθάνουν το 50%. Διαθέτουν χώρο
στα μεγάλα κατιόντα όπως το νάτριο, το κάλιο,
το βάριο και το ασβέστιο, ακόμη και στα σχετικά
μεγάλα μόρια και στις ομάδες κατιόντων όπως το
νερό, η αμμωνία, τα ιόντα ανθρακικού άλατος και τα
ιόντα νιτρικών αλάτων. Χαρακτηρίζονται από την
ικανότητα να αποβάλλουν και να προσλαμβάνουν νερό
αντίστροφα και να ανταλλάσσουν τα συστατικά
κατιόντα τους.
Το νερό αποβάλλεται συνεχώς σε θέρμανση περίπου 350°C και επαναπροσλαμβάνεται με σταδιακή μείωση της
θερμοκρασίας. Τα μεγάλα κενά στη δομή τους εξηγούν τη χαμηλή πυκνότητα αυτών των μεταλλευμάτων.
Οι ζεόλιθοι χαρακτηρίζονται από τις ακόλουθες ιδιότητες:
1. Ικανότητα ενυδάτωσης σε υψηλό βαθμό.
2. Διαθέτουν μικρή πυκνότητα και μεγάλο κενό όγκο, κατά την ενυδάτωση.
3. Έχουν σταθερότητα κρυσταλλικής δομής.
4. Μεγάλη ιοντοανταλλακτική ικανότητα.
5. Ομοιομορφία διαύλων, μοριακού μεγέθους.
6. Ικανότητα προσρόφησης (αερίων και ατμών).
7. Ικανότητα κατάλυσης.
Σχηματισμός και προέλευση των ζεολίθων
Οι ζεόλιθοι σήμερα έχει διαπιστωθεί ότι είναι τα αφθονότερα και πιο διαδεδομένα πυριτικά ορυκτά στα ιζηματογενή
πετρώματα. Σχηματίζονται σε μεγάλη έκταση από την αντίδραση ηφαιστειακών τόφφων και τοφφικών
ιζηματογενών πετρωμάτων με ποτάμια, λιμναία, θαλάσσια ή υπεδάφια νερά. Ο σχηματισμός ζεολίθων συμβαίνει σε
αποθέσεις ηφαιστειακών πετρωμάτων όταν το νερό που επιδρά ενεργοποιείται χημικά με την υδρόλυση των
υαλωδών συστατικών. Ο σχηματισμός των αργιλικών συστατικών οδηγεί στην απελευθέρωση ιόντων υδροξυλίου
στο υπεδάφιο νερό όποτε το διάλυμα γίνεται αλκαλικό και εμπλουτίζεται σε νάτριο, κάλιο και ασβέστιο. Μέχρι
σήμερα έχουν ανακαλυφθεί περισσότερες από 1000 εμφανίσεις ζεολιθικών κοιτασμάτων, σε 40 περίπου χώρες,
εντός ηφαιστειοκλαστικών πετρωμάτων.
Είδη ζεολίθων
Έχουν αναγνωριστεί πάνω από 40 είδη ζεολίθων στη
φύση και άλλα 100 περίπου έχουν παρασκευαστεί
στο εργαστήριο.
Μερικά Είδη ζεολίθων:
Ανάλκιμος, Χαβαζίτης, Κλινοπτιλόλιθος (Clinoptilolite),
Εριονίτης, Χιουλανδίτης, Μορντενίτης, Νατρόλιθος,
Φιλιπσίτης, Σκολεσίτης, Στελλερίτης, κλπ.
Φυσικοί ζεόλιθοι
Υπάρχουν περίπου σαράντα πέντε (45) φυσικοί ζεόλιθοι.
Μόνο όμως επτά (7) από αυτούς και συγκεκριμένα τα
ορυκτά Μορντενίτης, Κλινοπτιλόλιθος, Φερριερίτης,
Χαμπαζίτης, Εριονίτης, Φιλλιπσίτης και Ανάλκιμο απαντούν σε ικανοποιητικές ποσότητες, ώστε να θεωρούνται
εκμεταλλεύσιμα υλικά. Αυτοί διαμορφώνονται σε διάφορα, σχετικά χαμηλής θερμοκρασίας, γεωλογικά
περιβάλλοντα. Ο Βασάλτης και άλλοι ηφαιστειακοί βράχοι μπορεί να περιέχουν πολλές κρυσταλλικές ομάδες
ζεολίθων, όμως οικονομικά σημαντικότεροι είναι οι λεπτόκοκκοι ζεόλιθοι όπως ο Κλινοπτιλόλιθος που διαμορφώνεται
με μετατροπή των λεπτόκοκκων ηφαιστειακών εναποθέσεων από τα υπόγεια νερά. Ζεόλιθοι εμφανίζονται επίσης
στους, χαμηλής θερμοκρασίας, μεταμορφικούς βράχους στις σχετικά νέες γεωλογικά περιοχές της διαμόρφωσης
(σχηματισμού) ορεινών όγκων.
Συνθετικοί ζεόλιθοι
Αν και μερικοί φυσικοί ζεόλιθοι εμφανίζονται σε μεγάλες ποσότητες, δεν είναι όλοι ποιοτικοί. Οι συνθετικοί ζεόλιθοι
έχουν ένα ευρύτερο φάσμα ιδιοτήτων και μεγαλύτερες κοιλότητες από τους αντίστοιχους φυσικούς. Παρήχθησαν
για πρώτη φορά στη δεκαετία του '50. Σήμερα έχουν γίνει περισσότεροι από 100 διαφορετικοί ζεόλιθοι, και η
ετήσια παραγωγή συνθετικών ζεολίθων υπερβαίνει τους 12.000 τόνους.
Οι ζεόλιθοι κατασκευάζονται με διάφορους τρόπους, μια σημαντική τεχνική περιλαμβάνει τη μίξη νατρίου,
αργιλίου, και χημικών ουσιών πυριτίου με ατμό για να δημιουργήσει ένα πήκτωμα άμορφο, χωρίς κρυσταλλική
δομή, πλούσιο σε υγρασία και στερεό. Το πήκτωμα παλαιώνεται και κατόπιν θερμαίνεται σε περίπου 90°C (194°F).
Μια άλλη τεχνική χρησιμοποιεί την Καολίνη που έχει θερμανθεί σε έναν φούρνο έως ότου αρχίζει να λειώνει,
κατόπιν καταψύχεται και μετατρέπεται σε σκόνη. Αυτή η σκόνη αναμιγνύεται με άλατα νατρίου και νερού,
παλαιώνεται, και θερμαίνεται. Σε όλες τις μεθόδους σύνθεσης, ο παραχθείς ζεόλιθος εξαρτάται από την σύνθεση
των αρχικών υλικών και τις συνθήκες παρασκευής, συμπεριλαμβανομένης της οξύτητας, της θερμοκρασίας, και της
πίεσης του νερού.
Χρήσεις των ζεολίθων
Οι χρήσεις των ζεολίθων οφείλονται στις ξεχωριστές
ιδιότητές τους και είναι πάρα πολλές, γι’ αυτό και η
ομάδα αυτή είναι πολύ σημαντική.
Χημεία:
Μπορούν επιλεκτικά να απορροφήσουν ιόντα που
εγκαθιστούν στις δομικές κοιλότητές τους
(μοριακά κόσκινα). Μερικοί ζεόλιθοι χρησιμοποιούνται
ως μοριακά κόσκινα για να αφαιρέσουν προσμίξεις
νερού και νιτρικών από το φυσικό αέριο.
Βιομηχανία καταλυτών:
Μπορούν να δεσμεύσουν μεγάλα μόρια και να τα
βοηθήσουν να σπάσουν σε μικρότερα κομμάτια.
Οι ζεόλιθοι χρησιμοποιούνται για να βοηθήσουν στην διάσπαση μεγάλων οργανικών μορίων που βρίσκονται
στο πετρέλαιο σε μικρότερα μόρια που αποτελούν τη βενζίνη, μια διαδικασία αποκαλούμενη καταλυτική
διάσπαση.
Φίλτρα:
Μπορούν να αλληλεπιδράσουν με το νερό για να απορροφήσουν ή να απελευθερώσουν ιόντα (ιοντική ανταλλαγή).
Οι ζεόλιθοι χρησιμοποιούνται ως αποσκληρυντικά νερού, για να αφαιρέσουν ιόντα ασβεστίου, τα οποία αντιδρούν
με το σαπούνι στον σχηματισμό αφρού. Το νερό φιλτράρεται με ζεόλιθο, ο οποίος απορροφά το ασβέστιο και
απελευθερώνει ιόντα νατρίου στο νερό. Όταν ο ζεόλιθος δεν μπορεί να απορροφήσει άλλο ασβέστιο, μπορεί να
επαναφορτιστεί με ξέπλυμά του με άλμη (ένα κορεσμένο διάλειμμα χλωριούχου νατρίου), η οποία αποβάλλει τα
ιόντα ασβεστίου και τα αντικαθιστά με νάτριο.
Περιβάλλον:
Οι ζεόλιθοι συμβάλλουν σε ένα καθαρότερο και ασφαλέστερο περιβάλλον με πολλούς
τρόπους. Χρησιμοποιούνται στον εμπλουτισμό της ατμόσφαιρας σε οξυγόνο λόγω της εκλεκτικής ικανότητας
τους να απορροφούν το άζωτο από την ατμόσφαιρα, στα απορρυπαντικά σκόνης, αντικαθιστούν τα επιβλαβή
φωσφορικά άλατα. Σαν στερεά οξέα, μειώνουν την ανάγκη σε διαβρωτικά υγρά οξέα. Ως οξειδοαναγωγικοί
καταλύτες, μπορούν να αφαιρέσουν τους ατμοσφαιρικούς ρύπους, όπως τα αέρια μηχανών που προκαλούν την
μείωση του όζοντος. Χρησιμοποιούνται στο χωρισμό των επιβλαβών οργανικών ουσιών από το νερό και στην
αφαίρεση των ιόντων βαρέων μετάλλων, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που παράγονται από την πυρηνική
διάσπαση, από το νερό. Χρησιμοποιούνται επίσης και στην αποθήκευση ηλιακής ενέργειας.
Υλικά καθαρισμού λυμάτων:
Ο Κλινοπτιλόλιθος χρησιμοποιείται για να καθαρίσει τα ιόντα αμμωνίου (NH 4+) από τα αστικά λύματα και τα
γεωργικά απόβλητα.
Στην ταφή ραδιενεργών αποβλήτων:
Στις πυρηνικές εγκαταστάσεις Hanford στο Richland, της Ουάσιγκτον, ραδιενεργό Στρόντιο-
Καίσιο-
δεξαμενές φυσικού ζεολίθου Κλινοπτιλόλιθου. Ζεόλιθοι επίσης έχουν χρησιμοποιηθεί για να καθαρίσουν
ραδιενεργά απόβλητα από της πυρηνικές εγκαταστάσεις του Three Mile Island κλπ.
Το διοξείδιο του θείου (SO2) είναι ένας ρύπος που παράγεται με το κάψιμο του άνθρακα υψηλής περιεκτικότητας
σε θείο. Είναι μια σημαντική αιτία της όξινης βροχής. Οι φυσικοί ζεόλιθοι είναι τα αποτελεσματικότερα φίλτρα
που έχουν βρεθεί για την απορρόφηση του διοξειδίου του θείου από τα αέρια αποβλήτων. Δεδομένου ότι οι
προσπάθειες να βελτιωθεί η ατμοσφαιρική ποιότητα συνεχίζονται, οι ζεόλιθοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να
βοηθήσουν να καθαρίσουν τα αέρια από τις εγκαταστάσεις παραγωγής ενέργειας που καίνε άνθρακα υψηλής
περιεκτικότητας θείου. Στις βιομηχανικές εφαρμογές χρησιμοποιούνται συνθετικοί ζεόλιθοι υψηλής καθαρότητας,
οι οποίοι έχουν μεγαλύτερες κοιλότητες από τους φυσικούς ζεολίθους.
Αυτές οι μεγαλύτερες κοιλότητες επιτρέπουν στους συνθετικούς ζεολίθους να απορροφήσουν ή να κρατήσουν
μεγαλομόρια που οι φυσικοί ζεόλιθοι δεν μπορούν.
Οι ζεόλιθοι χρησιμοποιούνται επίσης στην υδρογόνωση των φυτικών ελαίων και σε πολλές άλλες βιομηχανικές
διαδικασίες που περιλαμβάνουν οργανικές ενώσεις.
Διατροφή ζωών:
Η πρώτη χρήση ως ζωοτροφή ήταν στην Ιαπωνία το 1968, ως προσθετικό στην τροφή ζώων. Στην διατροφή
τους γενικά τα αποτελέσματα είναι από πολύ καλά έως άριστα. Τα ζώα παρουσιάζουν γρήγορη ανάπτυξη
ευρωστία και μειώνονται οι πιθανότητες ασθένειας ή θανάτου. Επιτυγχάνεται καλύτερη αφομοίωση και
αποδοτικότητα των θρεπτικών στοιχείων της τροφής, γίνεται μείωση των αμμωνιακών ριζών στο κυκλοφορικό,
που δεσμεύονται από τον ζεόλιθο και σταδιακά αποβάλλονται, με αποτέλεσμα την καλύτερη μετατροπή του
αζώτου της τροφής σε ζωική πρωτεΐνη. Χρησιμοποιούνται επίσης στις ιχθυοκαλλιέργειες και τις μυδοκαλλιέργειες.
Ιατρική:
Ο Κλινοπτιλόλιθος διεγείρει (προκαλεί) την παραγωγή αντισωμάτων με επακόλουθη την αναστολή της εκδήλωσης
ορισμένων ασθενειών. Μειώνει τα αμμωνιακά επίπεδα στο αίμα. Απομακρύνει τις τοξικές ουσίες από τον
οργανισμό. Απομακρύνει τις αφλατοξίνες που εισάγονται στον οργανισμό από την κατανάλωση αλλοιωμένων
τροφίμων. Έχει αντιδιαρροϊκή και αντιεντεροτοξική δράση. Παρουσιάζει αντιβακτηριακή δράση, αντικαρκινική και
αντιική δράση. Φυσικά πυριτικά ορυκτά, συμπεριλαμβανομένου του ζεολίθου (Κλινοπτιλολίθου), έχει αποδειχθεί
ότι παρουσιάζουν διάφορες βιολογικές δράσεις και έχουν χρησιμοποιηθεί επιτυχώς ως βοηθητικά εμβολίων αλλά
και στην θεραπεία της διάρροιας. Μια νέα χρήση πολύ λεπτόκοκκου ζεολίθου Κλινοπτιλολίθου (Clinoptilolite) είναι
η πιθανή βοηθητική του δράση στην αντικαρκινική θεραπεία.
Η εφαρμογή Κλινοπτιλολίθου σε αυτή την μορφή σε ποντίκια και σκύλους που πάσχουν από ποικίλους τύπους
όγκων οδήγησε στη βελτίωση στη γενική κατάσταση της υγείας τους, επέκταση της διάρκειας ζωής τους, και τη
μείωση στο μέγεθος των καρκινικών όγκων. Τοπική εφαρμογή του Κλινοπτιλολίθου σε καρκίνους δέρματος των
σκύλων μείωσε αποτελεσματικά τον όγκο και την έκτασή τους. Επιπλέον, μελέτες τοξικολογίας στα ποντίκια και
τους αρουραίους κατέδειξαν ότι η εφαρμογή αυτή δεν έχει αρνητικές επιδράσεις. Εργαστηριακές μελέτες σε
ιστοκαλλιέργειες έδειξαν ότι ο λεπτόκοκκος Κλινοπτιλόλιθος εμποδίζει την πρωτεϊνική Κινάση B (cΑkt), προκαλεί
την δράση των αντικαρκινικών πρωτεϊνών p21WAF1/CIP1 και p27KIP1 και μπλοκάρει την αύξηση διάφορων
καρκινικών κυττάρων.
Άλλες χρήσεις:
Στην οικοδομική, τόσο ως δομικοί λίθοι όσο και στην
παραγωγή τσιμέντων, ως υποκαταστάτες του Περλίτη
και της Κίσσηρης. Στην κατασκευή των συμπιεσμένων
σανίδων, σαν υλικό πλήρωσης. Στην κατασκευή
ελαφρών τούβλων μεγάλης αντοχής. Βιομηχανία
λιπαντικών, Αποξηραντικά και απορροφητικά υλικά,
Χαρτοβιομηχανία, ως πληρωτικό υλικό σε
αντικατάσταση των αργίλων. Φυτική παραγωγή, στις
αγροτοκαλλιέργειες, για τη βελτίωση της απόδοσης του
εδάφους, Στην βιομηχανία λιπασμάτων, Στην
Υδροπονία, Στην απορρύπανση εδαφών, κλπ.
Το έδαφος, τα καλλιεργούμενα φυτά, οι εχθροί των φυτών και οι ωφέλιμοι οργανισμοί
(αρπακτικά και βλαβερά παράσιτα) αποτελούν ένα πολυεπίπεδο σύστημα ζωής (αγροοικοσύστημα) που θα πρέπει
να σεβόμαστε και να το διαχειριζόμαστε με σοφία.
Στα σύγχρονα συστήματα φυτοπροστασίας των αγροοικοσυστημάτων (βιολογική και ολοκληρωμένη διαχείριση
των καλλιεργειών) χρειαζόμαστε κυρίως ΄φυσικά εργαλεία΄ με δυνατότητες προστασίας, αύξησης και
καλυτέρευσης της παραγωγής. Πειράματα της τελευταίας δεκαετίας σύμφωνα με πανεπιστημιακές αναλύσεις από
το Βελιγράδι της Σερβίας, έδειξαν δεδομένα πλούσια του εξαιρετικού ζεόλιθου (zeOne) του οποίου η καθαρότητα
σε Κλινοπτιλόλιθο αγγίζει το 92% και τον κατατάσσει στην κορυφαία ποιότητα παγκοσμίως. Ένα σημαντικό
΄φυσικό πολυεργαλείο΄ που συνδυάζει πολλές ιδιότητες τόσο φυτοπροστατευτικές όσο και βελτιωτικές της
ποιότητας και της ποσότητας της παραγωγής.
Από την χρήση του, ιδιαίτερα ευνοούνται οι πιο κάτω καλλιέργειες:
Αμπέλι, Ελιά, Ροδακινιά, Βερικοκιά, Εσπεριδοειδή, Λοιπά φρουτόδεντρα, Πατάτα, Ντομάτα, Αγγούρι, Πιπεριά,
Μαϊντανός, Λοιπά λαχανικά κλπ. Η χρήση του στις καλλιέργειες, εκτός της ποιοτικής βελτίωσης των καρπών
έδωσε αύξηση παραγωγής κατά 30% -
73% στο σταφύλι, 48% -
γαρύφαλλα και τη δενδροκομία. Έχει αποδείξει την ικανότητά του να αποδεσμεύει αργά και με φυσικό τρόπο τις
θρεπτικές ουσίες στο ριζικό σύστημα των νέων φυτών, αυξάνοντας έτσι τη δύναμη και την απόδοση τους.
Η ανάμειξη του φυσικού ζεόλιθου στα αγροτικά εδάφη βελτιώνει τις φυσικοχημικές και θρεπτικές ικανότητες του
εδάφους. Αποφέρει εντυπωσιακά αποτελέσματα όσον αφορά τους ρυθμούς ανάπτυξης του φυτού, μειώνει τις
ασθένειες στο ριζικό σύστημα, αυξάνοντας την παραγωγή και την ποιότητα των αγροτικών προϊόντων.
Με την χρήση λιγότερων λιπασμάτων και νερού προάγεται η καλή διαχείριση του εδάφους και η μείωση της
ρύπανσης που προέρχεται από την έκπλυση των λιπασμάτων στον υδροφόρο ορίζοντα. Μπορεί
χρησιμοποιηθεί ως υπόστρωμα που βοηθάει στην ανάπτυξη υδροπονικών καλλιεργειών, σε λαχανοκομικά,
ανθοκομικά, αρωματικά είδη και δίνει προϊόντα υψηλής παραγωγής και ποιότητας.
Σε όλες τις καλλιέργειες αυξάνει την απόδοση και την ποιότητα των παραγομένων προϊόντων. Στην Ελιά για
παράδειγμα, βοηθάει στην προστασία από το κυκλοκόνιο, πρωϊμίζει την παραγωγή όψιμων ποικιλιών Βερικοκιάς,
ενώ αντιμετωπίζει με επιτυχία το πρόβλημα των νηματωδών εδαφών στην τομάτα, αγγούρι και πατάτα. Ακόμη
έχει αποδειχτεί εργαστηριακά η δράση του στους εχθρούς αποθηκευμένων προϊόντων όπως ο Sitophilus oryzae,
Rhyzopertha dominica, Tribolium castaneum κλπ.
Σε όλα τα πειράματά μας χρησιμοποιήθηκε ο φυσικός ζεόλιθος (Κλινοπτιλόλιθος), zeOne κατηγορίας ZB & ST.