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Bentonite

 

Descrizione

La bentonite è un fillosilicato, (Al2O3 − 4SiO2 − 4H2O), un minerale argilloso composto per lo più da montmorillonite, calcio o sodio. Si trova in terreni vulcanici come prodotto di decomposizione della cenere vulcanica. I principali depositi sono situati nel Nord America, in particolare nel Montana, vicino Fort Benton, località da cui deriva il nome di tale sostanza. È usato principalmente come legante fondamentale per le terre di fonderia.

La bentonite è dunque un'argilla montmorillonitica con spiccate caratteristiche colloidali. La sua qualità fondamentale è quella di rigonfiare in acqua fino ad occupare un volume parecchie volte superiore a quello del materiale secco e di dar luogo alla formazione di gel tixotropici anche con rapporti bentonite/acqua molto bassi.

La bentonite è originata dall'alterazione di ceneri vulcaniche: si tratta di una devetrificazione in ambiente acquoso con allontanamento di una parte della silice, seguita della cristallizzazione della montmorillonite, la cui composizione chimica dipende da quella dell'acqua nella quale le ceneri vulcaniche sono cadute.

La capacità della bentonite di rigonfiare in acqua è dovuta allo scambio ionico causato dalla presenza da cationi scambiabili negli strati reticolari della montmorillonite.

La bentonite è stata impiegata per la prima volta nei fanghi di perforazione più di cento anni fa; da allora tale impiego si è generalizzato ed oggi costituisce il più importante materiale base dei fluidi per ingegneria civile. Grazie alla sua tixotropia essa presenta la peculiarità di rimanere in sospensione nell’acqua formando un gel in condizioni statiche; quando invece è agitata con un mescolatore od anche semplicemente mossa da un sistema di pompaggio assume la consistenza di un fluido.

 

Settori principali di applicazione

Le principali caratteristiche sono:

- diventa plastica ed adesiva se miscelata opportunamente con acqua;

- diventa dura e rigida quando è sottoposta ad essiccamento, ma rimane plastica se non ha subito un elevato riscaldamento;

- ad altissima temperatura si ha il processo di calcinazione e l'acqua persa non può essere reintrodotta;

- ha una temperatura di fusione inferiore a quella della silice, SiO2, e quindi una limitata refrattarietà;

- in edilizia la bentonite viene usata come impermeabilizzante per opere entro terra, per il contenimento delle pareti di scavi in sezione ristretta, come contenimento delle pareti dello scavo in opere di palificazione. In particolare ne è stato fatto un uso intensivo nella realizzazione degli scavi delle pareti laterali della linea 1 della Metropolitana di Milano;

- in ambito cantieristico, è sovente utilizzata come additivo liquido per gli scavi di gallerie e microtunnel sotterranei per il contenimento di gasdotti ed oleodotti;

- nell'alimentazione viene utilizzata in associazione allo psillio per asportare residui e placche di muco e feci presenti da anni nell'intestino;

- viene utilizzata per le lettiere dei gatti per il suo alto potere assorbente e la rapida eliminazione dei cattivi odori. Inoltre agglomera (fa la "palla") e quindi è facile asportarla. Può essere utilizzata nel "compost" organico.

Inoltre:

In Agricoltura: la bentonite trova valido impiego miscelata ad antiparassitari e anticrittogamici come veicolo di supporto e come fissaggio al fogliame.

Nella coltivazione biologica la bentonite, prodotto completamente naturale, inibisce l'azione dei funghi e dei parassiti contribuendo ad escludere l'uso di prodotti chimici. Ciò succede in particolare in miscela con altri elementi nella coltivazione biodinamica della vite per la lotta contro l'oidio.

Nei concimi sia liquidi sia solidi, viene usata come veicolo di fissaggio e per graduare la cessione di azoto, potassio e fosforo. Contribuisce efficacemente anche alla disidratazione e agglomerazione dei liquami e del letame.

Viene infine usata nei composti e nelle miscele di terre per vaso quale assorbente dell'umidità e delle sostanze concimanti che vengono poi lentamente cedute alle piante.

In Enologia: la bentonite viene usata nel trattamento dei vini e più in generale dei liquidi alimentari con funzione stabilizzante e chiarificante. Nei vini e ancor più nei mosti, dove corregge e allunga la fermentazione, la bentonite svolge una efficace funzione deproteneizzante ad evitare intorpidamenti e a stabilizzare il vino nel tempo.

La sua azione di prodotto naturale risulta più efficace a pH basso e quindi dopo acidificazione.

Nel trattamento delle acque e nello smaltimento dei reflui organici; la bentonite grazie alle sue capacità di scambio ionico, consegue una ottima flocculazione e sedimentazione, che viene utilizzata nel settore della protezione ambientale per la chiarificazione delle acque e l’inertizzazione dei fanghi; nel trattamento delle acque la bentonite viene considerata un agente chiarificante di tipo minerale così come il policloruro di alluminio, il solfato di alluminio, il solfato ferroso e il cloruro ferrico; tuttavia data la sua insolubilità è l’unico agente in grado di formare delle sospensioni (slurry) stabili nel tempo.

La bentonite inoltre “cattura” i metalli inquinanti grazie al processo di scambio ionico nel quale avviene la sostituzione degli anioni sodio legati superficialmente all’argilla con i cationi metallici contaminati.

La bentonite deve essere dispersa in acqua attraverso una forte agitazione fino ad ottenere una sospensione stabile (normalmente fango al 5%), questa deve poi essere aggiunta all’acqua da trattare in quantità generalmente comprese tra 50 e 500 ppm di bentonite in polvere, eventualmente in associazione a polimeri organici. In seguito si ottiene una flocculazione in grado di assorbire e rimuovere tutti i contaminanti compresi i metalli pesanti.

Nel trattamento bentonitico in associazione con agenti chiarificanti e flocculanti è necessario rispettare la seguente sequenza:

  1. sospensione bentonitica (slurry);

  2. sali di alluminio o di ferro (agenti chiarificanti);

  3. polielettrolita a carica anionica (polimero organico flocculante).

In campo farmaceutico viene utilizzata come "colloide idrofilo":

- Dispersa nell’acqua la bentonite ne aumenta la viscosità o dà luogo alla formazione di gel;

- Viene impiegata come stabilizzante di sospensioni e di emulsioni O/A, oppure come eccipiente per pomate;

- L’idrogel di bentonite ha carica negativa e quindi le sue proprietà sono notevolmente influenzate dalla presenza di elettroliti;

- È incompatibile con ioni calcio e polivalenti;

- Il carattere idrofilo della bentonite può essere trasformato in lipofilo se nel reticolo cristallino si sostituiscono parzialmente gli ioni Al3+ (o Mg2+ +, Ca2+) con ioni dimetil-dialchilammonio. È possibile allora ottenere il rigonfiamento con liquidi meno polari dell'acqua ed anche con oli;

- Concentrazioni d’uso: 2-5%;

- La viscosità delle dispersioni aumenta con il tempo.

Sbiancante e Chiarificante: in passato le Ca-Bentoniti sono state utilizzate per chiarificare, decolorare o sbiancare oli animali e vegetali. Gli oli animali contengono molte impurità (clorofille, xantofille) che possono produrre prodotti di ossidazione e quindi ridurre il tempo di conservazione.

Nell'impermeabilizzazione delle discariche: le proprietà impermeabilizzanti della bentonite trovano larga applicazione ogni qual volta occorra impedire infiltrazioni o perdite di acqua. Vengono così impermeabilizzati canali, bacini, laghi artificiali e non, cisterne, depositi d'acqua ecc....

Un'importantissima applicazione consiste nell'impermeabilizzazione dei terreni al fine di impedire l'infiltrazione del percolato delle discariche industriali e civili ed evitare quindi l'inquinamento delle sottostanti falde acquifere, nella copertura delle stesse e nella bonifica dei siti precedentemente inquinati. La messa in opera consiste nella semplice stesura di uno strato di questo materiale avente uno spessore congruo all'entità della discarica; ciò garantisce l'impermeabilizzazione per molti anni ed una resistenza all'aggressione di percolati di varia natura.

Altre applicazioni possibili sono moltissime, tra queste si può ricordare l'impiego:

- nel settore cartario,

- in quello cosmetico,

- in fangoterapia,

- nella geotermia,

- nell'ingegneria civile,

- in fonderia,

- ecc...

 

Voci correlate

- Roccia;

- Minerale;

- Materiale;

 

Tratto da Wikipedia, elaborato e modificato.