Il termine Zeolite fa riferimento ad un particolare gruppo di rocce di origine vulcanica, dette anche “zeoliti naturali”.
Queste sono chimicamente definibili come allumino-silicati idrati di elementi alcalini e alcalino-terrosi (essenzialmente sodio, potassio e calcio), e costituiscono con feldspati, feldspatoidi e minerali della silice, la classe mineralogica dei tectosilicati.
Presenti in natura in 51 specie mineralogiche diverse, per le loro peculiarità chimico-strutturali, le zeoliti posseggono:
a) elevata capacità di scambio catonico (216-454 meq/100 g; Crosa et al., 1997) con spiccata selettività per cationi a bassa energia di solvatazione (come l’ammonio e il potassio);
b) elevata e selettiva capacità di adsorbimento molecolare all’interno di ampie cavità strutturali di volume complessivo fino al 50% dell’intero cristallo;
c) capacità di disidratazione reversibile con perdita di acqua dal 15 al 25% in peso per riscaldamento a 300-400 °C e reidratazione pressoché completa per successivo raffreddamento a temperatura ambiente.
Le zeoliti naturali, industrialmente sfruttabili, sono ampiamente diffuse in numerose nazioni, tra cui l’Italia e, a seconda della specie zeolitica in esse presente, vanno a costituire dei raggruppamenti tra i quali i più conosciuti sono rappresentati da: Chabasite, Clinoptilolite e Phillipsite.
Oltre alle tipiche proprietà zeolitiche, qualitativamente dipendenti dalla specie zeolitica presente e quantitativamente proporzionali alla sua concentrazione nella roccia, le zeoliti naturali posseggono discreta resistenza meccanica, bassa densità (PV 1.0-1.5), elevata ritenzione idrica (fino al 30% in peso) e, dopo appropriata lavorazione, sono disponibili in diversi tipi di granulometria.
Per le loro caratteristiche possono essere impiegate quali substrati per la coltivazione delle piante.
L’interesse nei loro confronti è motivato dalla possibilità di essere saturate con soluzioni di elementi nutritivi bilanciati, prima di iniziare la coltivazione. Nel caso di specie a ciclo breve, si provvede, poi, alla distribuzione di sola acqua per l’intero periodo colturale; quando, invece, sono interessate specie il cui periodo vegetativo e produttivo è dilazionato nel tempo stesso intervento può essere praticato soltanto per i primi mesi di coltivazione.
A tale proposito, uno degli argomenti più discusso è rappresentato dalla conoscenza dei meccanismi che regolano l’elevato adsorbimento e il rilascio graduato degli ioni nel sistema.
Nel primo caso, si afferma che il fenomeno potrebbe essere attribuito alla diversa grandezza dei pori oltre che alla carica degli ioni stessi, mentre nel secondo sussistono dubbi maggiori poiché non sembrano ancora del tutto chiariti i meccanismi che regolano tale graduale rilascio degli ioni nella soluzione. Secondo altri, invece, il particolare comportamento di questi minerali è imputabile alla caratteristica struttura del cristallo zeolitico.
La zeolite in commercio è in due diverse granulometrie (1-3 e 3-8 mm)
Si può trovare in formulazioni che si differenziano per il contenuto in azoto e fosforo, può essere esitata in sacchi da 30-40-50 kg oppure in sacconi da 1000 kg e impiegata per le semine, per la radicazione di talee o nella fase di coltivazione.
Si è a conoscenza anche dell’impiego di zeoliti assieme ad altri materiali (ad esempio perlite, torba) per la costituzione difinalizzati a scopi particolari. Da quanto esposto, al momento attuale, possono sussistere delle perplessità legate all’afferenza di questo minerale ai substrati per il fuori suolo.
Nell’ambito di una stessa coltura, infatti, in relazione all’intensità dello scambio di nutrienti, si possono verificare situazioni diverse poiché, come nel caso delle piante in vaso, il fenomeno è condizionato dalla percentuale di zeolite impiegata nella costituzione del substrato.
A questo proposito, al fine di chiarire il concetto, si ritiene indicativo un esempio basato su due colture; la prima condotta con specie a foglia da taglio, la seconda con pomodoro da mensa in coltura protetta.
In questi due casi il substrato offre comportamenti molto diversificati. Quando si opera con le specie a foglia da taglio, caratterizzate da ciclo breve, la zeolite, opportunamente saturata con nutrienti, potrebbe ospitare la coltura per tutta la durata del ciclo produttivo con la sola richiesta di adeguati interventi irrigui; si è pertanto in presenza di una tipica coltura irrigata.
Quando, invece, si considera il pomodoro che presenta un ciclo piuttosto lungo, con zeolite opportunamente saturata di nutrienti, si può condurre la coltura con soli interventi irrigui, soltanto nelle prime fasi della coltivazione.
In epoca successiva, con il procrastinarsi del ciclo, alcuni nutrienti verranno più o meno intensamente sottratti dalla pianta e, da questo momento, si dovrà provvedere alla restituzione delle asportazioni; di conseguenza, si inizia con la coltura irrigata nelle prime fasi del ciclo colturale, per giungere gradualmente ad una fertirrigazione continua (fuori suolo).
Interessanti appaiono i risultati quanti-qualitativi ottenuti su geranio (Passaglia et al., 1998) con zeoliti arricchite di ammonio in seguito a trattamenti con appropriate soluzioni.
Tale arricchimento delle zeoliti naturali può essere realizzato anche quando vengono impiegate in processi di depurazione di reflui con elevati contenuti del catione e, in questo caso, si può ottenere un substrato con buona dotazione minerale, a basso costo e con vantaggi per l’ambiente.
Non si presentano problemi per lo smaltimento del prodotto alla fine dell’attività operativa
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