Zeoliti e zeolititi
Le Zeoliti sono una famiglia di minerali costituita da 52 specie, definibili, dal punto di vista
chimico, “allumino-silicati idrati di elementi alcalini e/o alcalino-terrosi (essenzialmente, Na, K, Ca)”
e, strutturalmente, appartenenti ai tettosilicati come i minerali della silice, i feldspati ed i feldspatoidi
(Gottardi & Galli, 1985; Armbruster & Gunter, 2001; Passaglia & Sheppard, 2001).
In virtù della loro cristallochimica, le zeoliti possiedono le seguenti peculiarità chimico-fisiche:
• capacità di scambio cationico (CSC) elevata (Tabella 1) e selettiva per cationi a basso
potenziale ionico (NH4, K, Pb, Ba, Cs, Sr)
• disidratazione reversibile
• adsorbimento molecolare selettivo
• comportamento catalitico.
Oltre che in bei cristalli macro- e microscopici di genesi “idrotermale” formatisi all’interno di
fratture e cavità di rocce magmatiche effusive (soprattutto basalti) di cui costituiscono parte
subordinata (5 -10%), le zeoliti si presentano in cristalli submicroscopici (1-20 μm) uniformemente
distribuiti all’interno di rocce piroclastiche (tufi, ignimbriti) diagenizzate di cui costituiscono parte
rilevante (20- 40%) o preponderante (50-70%).
In sostituzione dei termini generici ed impropri (“zeoliti naturali”, “zeoliti sedimentarie”, “rocce
ricche in zeolite”,“tufi ricchi in zeolite”) normalmente utilizzati in letteratura, è stato introdotto (Galli
& Passaglia, 2011) il nome “zeolitite” per definire in modo scientificamente corretto le rocce
piroclastiche diagenizzate a prevalente (> 50%) contenuto in zeolite e subordinate quantità di altre fasi
silicatiche (quarzo, cristobalite, feldspato, plagioclasio, pirosseno, mica) e vetro vulcanico.
Le specie zeolitiche più comuni nelle “zeolititi” sono: clinoptilolite (Figura 1) presente in quantità
variabile (40-60%) nei tufi “acidi” diagenizzati diffusi in moltissime nazioni europee (Slovenia,
Cecoslovacchia, Ungheria, Romania, Bulgaria, Grecia) ed extraeuropee (Turchia, Iran, Russia, USA,
Cuba, Giappone, Cina, Australia); chabasite (Figura 2) e phillipsite (Figura 3) presenti in quantità
variabile (30–70%) nelle ignimbriti “basiche” alcalino-potassiche Italiane (Figura 4).
Figura 3.- Foto al SEM di cristalli prismatici
di phillipsite del “Tufo giallo napoletano”
Le “zeolititi” per il loro contenuto in zeolite possiedono:
a) capacità di scambio cationico elevata (1.4 -2.1 meq/g) e selettiva
b) disidratazione reversibile
c) criptoporosità strutturale
e, per la loro natura litologica (micro e macro porosità tessiturale, consistenza litoide), presentano:
a) ritenzione idrica
b) resistenza meccanica
c) permeabilità
d) bassa densità
Le proprietà zeolitiche (capacità di scambio cationico, disidratazione reversibile, porosità strutturale)
dipendono dal tipo e dalla concentrazione (%) di zeolite presente nella roccia
Le altre proprietà (ritenzione idrica, resistenza meccanica, permeabilità, densità) dipendono dalla natura
(tufo, tufite, ignimbrite) e dal processo diagenetico (sistema idrologico “aperto”, “chiuso”,
geoautoclave) subito dalla roccia vulcanica.
Poiché chabasite e phillipsite sono specie zeolitiche con CSC di 3.4 – 3.5 meq/g e si rinvengono in
ignimbriti a tessitura micro- e macroporosa mentre la clinoptilolite è una specie zeolitica con CSC di
2.3 – 2.4 meq/g e si rinviene in tufi compatti, le zeolititi a chabasite e a phillipsite diffuse in Italia
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mostrano valori di CSC e di ritenzione idrica superiori e valori di densità inferiori a quelli delle zeolititi
a clinoptilolite molto diffuse all’estero (Tabella 2).
Tabella
Le peculiarità chimico-fisiche delle zeolititi sono alla base del loro diffuso e crescente impiego nei
seguenti settori industriali dettagliatamente descritti in Passaglia (2008):
1) Edilizia: Zeolititi sia allo stato naturale che arricchite in metalli pesanti (Pb), utilizzate nella
fabbricazione di leganti idraulici (cementi, malte, clinker Portland) (Sersale, 1975; Sersale & Frigione,
1987; Albino et al., 1994) e come additivi nell’impasto base per la produzione di piastrelle da
pavimentazione (Andreola et al., 1994; 1997), hanno mostrato vantaggiosi effetti non solo per le
proprietà tecnologiche dei manufatti ma anche ambientali (riduzione dell’emissione di CO2
nell’atmosfera) ed economici (possibilità di smaltire zeolitite arricchite in metalli nocivi in seguito ad
un precedente loro utilizzo nella depurazione di reflui).
2) Sfruttamento energia solare La non-linearità delle isoterme di assorbimento del vapore d’acqua
nelle zeoliti fornisce alle zeolititi la capacità di immagazzinare l’energia solare e quindi il loro potenziale utilizzo per il riscaldamento di acqua e condizionamento termico di ambienti (Aiello et al.,
1988; Fejes et al., 1988; Tchernev, 1978, 2001).