Ν. Λυγερού, Γ. Χατζηγεωργίου
Ο όρος ζεόλιθος επινοήθηκε το 1756 από τον Σουηδό ορυκτολόγο Axel Fredrik Cronstedt, ο οποίος παρατήρησε ότι κατά την ταχεία θέρμανση του ορυκτού stilbite, παράγονται μεγάλες ποσότητες ατμού από το νερό, οι οποίες απορροφούνται από το ορυκτό. Βασιζόμενος σ’ αυτό το γεγονός, ονόμασε αυτό το ορυκτό zeolite, από την ελληνική λέξη ζέω (zeō), που σημαίνει βράζω και λίθος.
Οι ζεόλιθοι είναι αργιλοπυριτικά μέλη μιας οικογένειας μικροπορωδών στερεών γνωστή ως μοριακά κόσκινα. Ο όρος αυτός αναφέρεται σε μια συγκεκριμένη ιδιότητα, δηλαδή την ικανότητα να ταξινομούν επιλεκτικά μόρια που βασίζεται κυρίως σε μια διαδικασία αποκλεισμού μεγέθους.
Αυτό οφείλεται στη πολύ τακτική πορώδη δομή των μοριακών διαστάσεων. Το μέγιστο μέγεθος των μοριακών ή ιοντικών ειδών, που μπορούν να εισέλθουν στους πόρους του ζεόλιθου, ελέγχεται από τις διαστάσεις των καναλιών.
Μέχρι σήμερα έχουν αναγνωρισθεί και περιγραφεί περισσότερα από 45 είδη φυσικών ζεόλιθων και άλλα 100 περίπου έχουν παρασκευαστεί στο εργαστήριο.
Εν τούτοις, μόνο επτά από αυτά και συγκεκριμένα τα ορυκτά μορντενίτης, κλινοπτιλόλιθος, φερριερίτης, χαμπαζίτης, εριονίτης, φιλλιψίτης και ανάλκιμο απαντούν σε ικανοποιητικές ποσότητες, ώστε να θεωρούνται εκμεταλλεύσιμα υλικά.
Ο κρυσταλλικός τύπος του κλινοπτιλόλιθου, του πιο γνωστού από τους φυσικούς ζεόλιθους, είναι: (Na3K3)(Al6Si30O72) α24H2O. Τα ιόντα στην πρώτη παρένθεση του κρυσταλλικού τύπου είναι τα λεγόμενα ανταλλάξιμα κατιόντα, ενώ αυτά στη δεύτερη χαρακτηρίζονται δομικά, γιατί μαζί με τα άτομα οξυγόνου σχηματίζουν τα τετραεδρικά πλαίσια της κρυσταλλικής δομής. Αξίζει να σημειωθεί πως η αναλογία (Al + Si):O είναι πάντοτε 1:2 στον τύπο των κρυσταλλικών ζεόλιθων.
Η παρασκευή συνθετικών ζεόλιθων αποσκοπεί κυρίως στην εξυπηρέτηση των αναγκών της βιομηχανίας, ενώ οι φυσικοί ζεόλιθοι έχουν σταθερές ιδιότητες και πρακτικά χρησιμοποιούνται περισσότερο στις περιπτώσεις που συμφέρουν οικονομικά ή όταν υπερέχουν σε σχέση με τους συνθετικούς.
Σε πολλές περιπτώσεις ο κλινιπτιλόλιθος μετά την χρήση του σε μια διεργασία μπορεί να ανακυκλωθεί ή να έχει βελτιωμένες ιδιότητες για χρήση σε άλλη διεργασία. Μέχρι σήμερα έχουν ανακαλυφθεί περισσότερες από 1000 εμφανίσεις ζεολιθικών κοιτασμάτων, σε 40 περίπου χώρες, εντός ηφαιστειοκλαστικών πετρωμάτων.
Οι ζεόλιθοι έχουν μια πορώδη δομή που μπορεί να φιλοξενήσει ένα ευρύ φάσμα κατιόντων, όπως Na+, K+, Ca2 +, Mg2+ και άλλα. Αυτά τα θετικά ιόντα συγκρατούνται χαλαρά και μπορούν εύκολα να ανταλλάσσονται σε μία λύση επαφής.
Το πλέγμα τους σχηματίζει κανάλια ή κοιλότητες με διάμετρο 2-7 nm, εντός των οποίων συγκρατούνται, συνήθως χαλαρά, μόρια νερού και κατιόντα,υπό ανταλλάξιμη μορφή.
Οι ζεόλιθοι και ο άνθρωπος
Οι φυσικοί ζεόλιθοι σχηματίζονται όταν ηφαιστειακά πετρώματα και στρώματα τέφρας αντιδρούν με αλκαλικά υπόγεια νερά. Eίναι μικροπορώδη, αργιλλοπυριτικά ορυκτά τα οποία χρησιμοποιούνται συνήθως ως εμπορικά προσροφητικά. Φυσικοί ζεόλιθοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν ακόμη και σε περιπτώσεις μόλυνσης υδάτων και εδάφους μετά από πυρηνικό ατύχημα. Χαρακτηριστικά ο κλινοπτιλολίτης χρησιμοποιήθηκε το 1986, από τη Ρωσική κυβέρνηση για την απορρόφηση ραδιενεργών χημικών και άλλων επιβλαβών τοξινών μετά την καταστροφή του Τσερνομπίλ. Οι άνθρωποι έδειξαν μείωση κατά 30% σε ραδιενεργά ισότοπα, μετά την πρώτη εφαρμογή του Ζεόλιθου.
Στην Μεγάλη Βρετανία χρησιμοποιείται για την απομάκρυνση καισίου 137 και στρόντιου 90 από ραδιενεργά απόβλητα.
Σε πιλοτική εφαρμογή μελετήθηκε το φιλτράρισμα 3m3 μολυσμένων υπογείων υδάτων στην δυτική Θεσσαλονίκη – απομάκρυνση αρσενικού και φθορίου σε πολύ ικανοποιητική απόδοση. Άλλες εφαρμογές που αφορούν άμεσα στην ανθρώπινη δραστηριότητα είναι οι ακόλουθες. Ιατρική: • Ως συμπλήρωμα διατροφής.
• Αυξάνει την ενέργεια και βελτιώνει την απορρόφηση των θρεπτικών ουσιών από τον πεπτικό σωλήνα.
• Λειτουργεί σαν φυσικό ισοτονικό.
• Δεσμεύει τις τοξίνες και τα βαρέα μέταλλα που απελευθερώνονται από το κάψιμο του λίπους, με συνέπεια αυτά να μην περνούν στον οργανισμό.
• Δεσμεύει και αποβάλλει τις βλαβερές ουσίες που μπαίνουν στον οργανισμό από την τροφή, το νερό και τον αέρα.
• Ως ρυθμιστικοί παράγοντες για τη μείωση της οξύτητας του στομαχικού περιεχομένου. • Για τη θεραπεία του έλκους του στομάχου.
• Για την επιτάχυνση της επούλωσης των τραυμάτων.
• ∆εσμεύει τις μικοτοξίνες σχηματίζοντας σταθερά σύμπλοκα.
• Αυξάνει τα επίπεδα αντιοξειδωτικών στο σώμα.
• Συνδέεται με τις ελεύθερες ρίζες στο σώμα.
• Βοηθά στην αλκαλοποίηση του pH.
• Σταματά τον πόνο των μυών από το γαλακτικό οξύ.
• Μειώνει τις μυκητιάσεις των ποδιών.
• Αδρανοποιεί το αποτέλεσμα των ιών ηπατίτιδας.
• Σταθεροποιεί και ρυθμίζει το ανοσοποιητικό σύστημα.
• Μειώνει τις παρενέργειες της χημειοθεραπείας/ακτινοβολίας.
• Στην παρασκευή αντιδιαρροϊκών θεραπευτικών σκευασμάτων.
• Στην παρασκευή σκευασμάτων για τη μείωση των επιπέδων χοληστερόλης.
• Ως μέσα για τη βραδεία απελευθέρωση φαρμακευτικών ουσιών.
• Ως υλικά για τη δέσμευση και απομάκρυνση των ιόντων αμμωνίου στις συσκευές αιμοκάθαρσης.
• Ως φίλτρα στα αναισθητικά μηχανήματα.
• Στην οδοντιατρική, αξιοποιούνται στην παραγωγή εμφρακτικών υλικών και ως στιλβωτικά υλικά σε οδοντόπαστες φθορίου. Ιχθυοκαλλιέργεια:
• Φιλτράρει το νερό και απορροφά την αμμωνία.
• Για την απομάκρυνση των βαρέων μετάλλων.
• Την αύξηση του οξυγόνου στα αεριζόμενα νερά των ιχθυοκαλλιεργειών και στις δεξαμενές μεταφοράς ζωντανών ψαριών.
