Zeólitos

por Chris Woodford . Última atualização: 5 de março de 2018.

Tomeum copo de água e você verá o vapor subindo mais cedo ou mais tarde à medida que ele ferve. Você certamente não espera que a mesma coisa aconteça se você aquecer uma pedra - a menos que seja um tipo especial de rocha chamado zeólito , que aprisiona a água dentro dela. Em 1756, o geólogo sueco Axel Cronstedt (1722–1765) - mais conhecido como o descobridor do níquel - inventou o nome "zeólito" porque significa literalmente "pedra em ebulição"; hoje, o termo refere-se a mais de 200 minerais diferentes que têm todos os tipos de usos interessantes, desde amaciadores de água e camas para gatos até alimentos para animais e catalisadores industriais. O que são zeólitos e como funcionam? Vamos olhar mais de perto!

Foto: O poder do nada: em cristais de zeólita, como o desta ilustração, os poros entre os átomos de alumínio, silício e oxigênio são tão importantes quanto a própria estrutura cristalina. Por cortesia do Centro de Vôo Espacial Marshall da NASA (NASA-MSFC).

O que são zeólitos?

Gráfico: De onde vêm os zeólitos naturais? Estimativa da produção mundial de minas para 2017. A China continua sendo o principal produtor, respondendo por cerca de um terço de todas as zeólitas naturais (300.000 toneladas), mas nada como os 2 milhões de toneladas que ela anteriormente alegou produzir. Fonte: US Geological Survey: Resumos Minerais de Commodities: Zeolites (Natural) , janeiro de 2018. De acordo com o USGS, as reservas mundiais totais de zeólitas são desconhecidas "mas estima-se que sejam grandes".

Os zeólitos são minerais de aluminossilicatos hidratados feitos de tetraedros de alumina (AlO 4 ) e sílica (SiO 4 ) interligados . Em palavras mais simples, eles são sólidos com uma estrutura de cristal tridimensional relativamente aberta, construída a partir dos elementos alumínio , oxigênio e silício, com metais alcalinos ou alcalinos-terrosos (como sódio, potássio e magnésio) mais moléculas de água aprisionadas nas lacunas entre eles. Os zeólitos se formam com muitas estruturas cristalinas diferentes, que têm grandes poros abertos (às vezes chamados de cavidades) em um arranjo muito regular e aproximadamente do mesmo tamanho que pequenas moléculas.

Existem cerca de 40 zeólitos que ocorrem naturalmente, formando-se em rochas vulcânicas e sedimentares; de acordo com o US Geological Survey, as formas mais comumente minadas incluem chabazite , clinoptilolite emordenite . Dezenas de zeólitas artificiais e sintéticas (cerca de 150) foram projetadas para fins específicos, sendo os mais conhecidos zeólito A (comumente usado como detergente), zeólitas X e Y (dois tipos diferentes de faujasitos , usados para craqueamento catalítico). e o catalisador de petróleo ZSM-5 (um nome de marca para pentasil-zeólito).

Quais propriedades especiais os zeólitos possuem?

Os zeólitos são sólidos muito estáveis que resistem aos tipos de condições ambientais que desafiam muitos outros materiais. As altas temperaturas não os incomodam porque têm pontos de fusão relativamente altos (acima de 1000 ° C) e não queimam. Eles também resistem a altas pressões, não dissolvem em água ou outros solventes inorgânicos e não oxidam no ar. Eles não são acreditados para causar problemas de saúde através de, por exemplo, contato com a pele ou inalação, embora em forma fibrosa, eles podem ter efeitos cancerígenos (cancerígenos) . Como não são reativos e se baseiam em minerais que ocorrem naturalmente, não se acredita que tenham impactos ambientais prejudiciais. Embora os zeólitos possam soar incrivelmente chatos, sua natureza estável e não reativa não é o que os torna úteis.

Animação (acima): troca iônica em zeólitos: a "gaiola" (cinza) do zeólito prende os íons entrantes (vermelho e laranja) e libera outros (amarelos) em seu lugar.

A coisa mais interessante sobre os zeólitos é sua estrutura de "estrutura" aberta, semelhante à gaiola, e a maneira como ela pode interceptar outras moléculas dentro dela. É assim que as moléculas de água e os íons de metais alcalinos ou alcalino- terrosos (átomos carregados positivamente com poucos elétrons, às vezes chamados de cátions) se tornam parte dos cristais de zeólita - embora não permaneçam necessariamente lá permanentemente. Os zeólitos podem trocar outros íons positivamente carregados pelos íons metálicos originalmente retidos dentro deles (tecnicamente isso é conhecido como troca de cátions ) e, como Cronstedt descobriu há mais de 250 anos, eles podem ganhar ou perder suas moléculas de água com muita facilidade também (isso é chamado de reversível). desidratação). Os zeólitos têm aberturas regulares de tamanho fixo, que permitem a passagem de pequenas moléculas, mas prendem as maiores; é por isso que às vezes são chamados de peneiras moleculares . Ao contrário dos zeólitos naturais, que ocorrem em formas aleatórias e tamanhos mistos, os zeólitos sintéticos são fabricados em tamanhos muito precisos e uniformes (tipicamente de cerca de 1μm a 1mm) para se adequar a uma aplicação particular; em outras palavras, eles são feitos de um certo tamanho para aprisionar moléculas de um certo tamanho (menor) dentro delas.

Embora todos os zeólitos sejam aluminossilicatos, alguns contêm mais alumina, enquanto outros contêm mais sílica. Os zeólitos ricos em alumina são atraídos por moléculas polares, como a água, enquanto os zeólitos ricos em sílica funcionam melhor com moléculas não polares.

Foto: Cristais de zeólita sintética cultivados no CAMMP (Centro de Processamento Avançado de Materiais de Microgravidade), um Centro de Parceria de Pesquisa patrocinado pela NASA. Os da direita são cerca de 10 vezes maiores (25μm) do que os da esquerda (2.5μm). Foto cedida pelo Dr. Albert Sacco e pelo Centro Marshall de Voos Espaciais da NASA (NASA-MSFC).

Para que servem os zeólitos?

A estrutura em forma de gaiola dos zeólitos os torna úteis em todos os tipos de formas. Um dos maiores usos diários para os zeólitos é em amaciadores de água e filtros de água . Em amaciantes de troca iônica , por exemplo, água dura (rica em íons cálcio e magnésio) é canalizada através de uma coluna cheia de zeólitos contendo sódio. Os zeólitos prendem os íons de cálcio e magnésio e liberam íons de sódio em seu lugar, de modo que a água se torna mais macia, porém mais rica em sódio. Muitos detergentes diários para lavar roupa e máquina de lavar loiça contêm zeólitos para remover o cálcio e o magnésio e amaciar a água, para que funcionem de forma mais eficaz.

Dois outros usos muito comuns e diários das zeólitas são o controle de odores e a sujeira dos animais de estimação; em ambos, a estrutura cristalina porosa dos zeólitos ajuda a reter líquidos indesejáveis e moléculas de odor. Essa ideia simples, tão eficaz em nossas casas, tem usos muito mais importantes fora deles: os zeólitos provaram ser extremamente eficazes na remoção de partículas radioativas do lixo nuclear e na limpeza de solos contaminados com metais pesados tóxicos. (Após o desastre nuclear de Fukushima no Japão em 2011, os produtores de arroz espalharam zeólitos em seus campos na tentativa de capturar quaisquer contaminantes radioativos remanescentes.) Os muitos outros usos para as zeólitas, incluindo produção de concreto , condicionadores de solo e ração animal.

Foto: Cientistas do Departamento de Agricultura dos EUA descobriram que uma camada de zeólita pode ajudar a proteger a preciosa safra de alfafa de US $ 10 bilhões por ano contra doenças transmitidas pelo solo. Como o zeólito ocorre naturalmente, esse tratamento é consideradoorgânico . Foto de Deborah Samac, cortesia do USDA-ARS .

É fácil encontrar sites que reivindicam todos os tipos de benefícios para a saúde de suplementos alimentares zeolite, mesmo defendendo-os como uma cura para o câncer. No entanto, você precisa ser extremamente cuidadoso ao acreditar em informações médicas que encontra on-line: quando se trata de sua saúde, consulte sites que você sabe que pode confiar e, de preferência, aqueles que não estão tentando vender coisas para você. Uma pesquisa no Pubmed (banco de dados mundial de artigos biomédicos revisados por especialistas da Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA) sugere que atualmente existem poucas evidências científicas para apoiar a ideia de que os zeólitos têm benefícios positivos em suplementos alimentares humanos , embora haja alguns artigos.que sugerem possíveis benefícios em vacas leiteiras, aves, cabras e camundongos. Em um resumo de uma página atualizado pela última vez em junho de 2017, o Memorial Sloan Kettering Cancer Center confirma isso: "Os zeólitos também são comercializados como suplementos dietéticos para tratar câncer, diarréia, autismo, herpes e ressaca e para equilibrar o pH e remover metais pesados. no corpo ... [Existem] Benefícios da utilização de zeólitos na alimentação animal ... No entanto, nenhum desses benefícios é aplicável aos seres humanos ... Atualmente, nenhum estudo de zeólita como tratamento de câncer em humanos foi publicado. " Também vale a pena notar que a Food and Drug Administration (FDA) dos EUA enviou várias cartas de advertência a sites que fazem alegações terapêuticas infundadas sobre produtos zeolitos.

O que são catalisadores zeólitos?

Foto: Os catalisadores de zeólita são usados em crackers catalíticos como este, que transformam petróleo bruto (petróleo) em dezenas de produtos e produtos químicos diários úteis. Por cortesia do DOE / NREL (Departamento de Energia / Laboratório Nacional de Energia Renovável).

Outro uso importante para as zeólitas é como catalisadores na produção de medicamentos (farmacêuticos) e na indústria petroquímica, onde são usados em crackers catalíticos para quebrar grandes moléculas de hidrocarbonetos em gasolina, diesel , querosene, ceras e todos os outros subprodutos do petróleo. Novamente, é a estrutura porosa dos zeólitos que é importante. Os muitos poros da estrutura aberta de um zeólito são como milhões de minúsculos tubos de ensaio, onde átomos e moléculas ficam presos e reações químicas acontecem prontamente. Como os poros de um determinado zeólito são de tamanho e forma fixos, os catalisadores zeólitos podem trabalhar seletivamente em certas moléculas, e é por isso que às vezes são chamados de catalisadores seletivos de forma.(eles podem selecionar as moléculas em que trabalham de outras formas além do formato e tamanho, no entanto). Como todos os catalisadores, os zeólitos são reutilizáveis repetidas vezes.

Esta ficha é apenas informativa, não dispensando o conselho do seu médico ou técnico de saúde.

Todas as pessoas antes de tomarem um produto natural devem informar-se de que o mesmo está em consonância com o seu padrão genético (grupo sanguíneo) e, na dúvida, não tomem pois correm o risco de gastarem dinheiro e, pior que tudo, estarem a adoecer em vez de prevenirem ou tratarem.

Para qualquer esclarecimento adicional contacte: Telef.: +351 965 372 338 ou mail: paulojsilva.geral@gmail.com