Materiali per il filtro anossico: Argilla e Laterite

I materiali per il filtro anossico, costituenti la base del cesto biocenosico, sono: Argilla e Laterite. La prima serve come materiale di riempimento del cesto, la seconda come nucleo centrale dello stesso.

La difficoltà di reperire la giusta tipologia di argilla per la realizzazione del filtro anossico sta nella estrema varietà di queste argille essendo tutte formate da depositi di sedimenti derivati da erosione di rocce minerarie.

Le argille sono quindi sostanze complesse e possono essere definite sotto vari punti di vista. materiali per il filtro anossico

CARATTERI GEOLOGICI DEI MATERIALI PER IL FILTRO ANOSSICO

Una definizione dell’argilla è legata al tipo di deposito. Le argille sono infatti depositi di sedimenti formati dai prodotti dell’erosione e disintegrazione di rocce più antiche. Un criterio di classificazione è quello relativo al rapporto tra argille e rocce di origine: sono, cioè, divise in primarie (o residue) e secondarie (trasportate o sedimentarie).

ARGILLE PRIMARIE

Le argille primarie sono quelle che conservano più o meno la posizione delle rocce dalle quali sono derivate (ad esempio, rocce feldspatiche, granito, basalto, tufi). Poiché la decomposizione delle rocce madri non è sempre completa, le argille ne conservano spesso frammenti. Le argille primarie hanno uno scarso contenuto organico e sono spesso grossolane e poco plastiche.

ARGILLE SECONDARIE

Le argille secondarie si trovano invece in depositi distanti dalle rocce di origine, trasportate da fenomeni naturali come onde, correnti, vento, erosione, ecc. Questo tipo di argille, più frequente delle primarie, ha generalmente una composizione complessa di più tipi di minerali, è caratterizzato da una grana più fine e un maggiore contenuto organico e si trova in depositi marini, fluviali, lacustri, eolici, glaciali.materiali per il filtro anossico

CARATTERI GRANULOMETRICI

Secondo una classificazione granulometrica, le argille sono convenzionalmente contraddistinte da particelle inferiori ai 2 micrometri (m m) o 2 millesimi di millimetro (0,002 mm) di diametro. In pedologia un’argilla viene definita tale quando ha almeno il 35% di particelle fini inferiore a 0,002 mm.materiali per il filtro anossico

CARATTERI CHIMICI

Dal punto di vista chimico, le argille sono principalmente composte da silicati, alluminio e acqua in percentuali diverse. La gran parte delle argille può essere definita come silicati idrati di alluminio e magnesio: la loro formula chimica generale è: Al2.2SiO2.2H2O base di numerose varianti.materiali per il filtro anossico

Alla base di tutti i silicati vi è una struttura a tetraedro formata dalla combinazione del silicio con l’ossigeno con un catione (ione con carica elettrica positiva) di silicio al centro circondato da quattro atomi di ossigeno. I tetraedri sono collegati in anelli esagonali che uniti tra loro formano lo strato tetraedrico.

Un altro strato ha come motivo strutturale degli ottaedri formati da cationi di alluminio al centro, circondati da due atomi di ossigeno e quattro ioni idrossido (OH). Anche gli ottaedri sono collegati tra loro in anelli esagonali che uniti tra loro formano lo strato ottaedrico.materiali per il filtro anossico

Dalla sovrapposizione di strati tetraedrici e ottaedrici, legati tra loro da un comune ione O, si ottiene il motivo strutturale fondamentale dei fillosilicati, chiamato pacchetto. Questa è la struttura ideale della composizione di una pura argilla di silicati, ma in realtà le variazioni sono molteplici, perché silicio e alluminio possono essere sostituiti da altri elementi, come Mg2+ Fe2+ Fe3+ Al3+

CARATTERI MINERALOGICI

Le argille sono a tutti gli effetti dei minerali: se ne conoscono vari tipi, ma la loro classificazione è molto difficile, soprattutto perché esistono argille che possiedono proprietà intermedie tra una categoria e l’altra. La maggior parte dei minerali argillosi sono fillosilicati (dal greco phyllos = foglia). Questa definizione è dovuta alla struttura a strati degli elementi chimici che li compongono, cioè dei tetraedri di silicio e degli ottaedri di alluminio.materiali per il filtro anossico

I fillosilicati possono essere distinti al loro interno in tre gruppi, a seconda della combinazione degli strati. Esistono perciò:

– argille a due strati: come la CAOLINITE con formula chimica (Al)₂Si₂O₅(OH)₄, l’ALLOSITE, composte da uno strato di tetraedri di silicio e uno strato di ottaedri di alluminio;

– argille a tre strati: come la MONTMORILLONITE con formula chimica (Na, Ca)0.33(Al, Mg)₂Si₄O₁₀(OH)₂·nH₂O, la SMECTITE, la VERMICULITE, la ILLITE (minerale argilloso potassico chimicamente simile alla mica muscovite), tutte composte da uno strato di ottaedri di alluminio tra due strati di tetraedri di silicio;

– argille a quattro strati: tipo le CLORITI che sono minerali argillosi magnesiaco-ferrosi, di origine prevalentemente metamorfica di basso grado su rocce magmatiche silicatiche o sedimentarie clastiche silicee. Per la loro genesi, le cloriti sono componenti importanti anche di rocce non argillose.materiali per il filtro anossico

– argille a strati misti: sono minerali “costituiti” da combinazioni complesse (distinte in regolari e irregolari) degli strati dei gruppi precedenti. Sono i minerali argillosi più diffusi nelle rocce sedimentarie e nei terreni e vengono denominati in base ai gruppi costituenti. Abbiamo le illiti-montmorilloniti, le caoliniti-montmorilloniti, illiti-cloriti-montmorilloniti, le cloriti-vermiculiti.

IMPIEGHI DELL’ARGILLA

L’argilla è malleabile quando idratata e può quindi essere facilmente lavorata con le mani. Quando è asciutta diventa rigida e quando è sottoposta a un intenso riscaldamento, subisce una trasformazione irreversibile diventando permanentemente solida e compatta. Queste proprietà rendono l’argilla uno dei materiali più usati, e a basso costo, per la produzione di ceramica.

L’argilla inoltre viene usata in processi industriali come la preparazione della carta, la produzione di cemento, laterizi e filtri chimici. L’argilla trova applicazione nella cosmesi. Essa disciolta in acqua viene applicata come fango sulla pelle e lasciata asciugare si trasforma in un film rigido che imprigiona nelle sue maglie lo strato di cellule epidermiche superficiali morte che al distacco dell’argilla lasciano la pelle liscia e morbida. Si usa durante un bagno per detossificare la pelle o applicata shampoo o creme per la pelle. Viene impiegata con le stesse finalità anche nella salute del corpo per la detossificazione del tratto gastrointestinale, nelle diarree. Nella vivaistica l’argilla trova applicazione come substrato per la piantumazione di vegetali sotto forma di argilla espensa (leca) per colture che richiedano un alto drenaggio e può essere usata sola o miscelata a terriccio.

ALCUNI TIPI DI ARGILLE

BENTONITE

Tipo di argilla sedimentaria di origine vulcanica della famiglia delle SMECTITI, che per le sue proprietà adsorbenti e assorbenti trova numerose applicazioni industriali. Deriva il nome dal Fort Bentos, località del Montana (USA) ricca di giacimenti di tale sostanza. La bentonite è 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.

La bentonite si forma dalla devetrificazione in ambiente acquoso con allontanamento di una parte della silice, seguita dalla 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 di cationi scambiabili negli strati reticolari della montmorillonite.materiali per il filtro anossico

La natura e le origini vulcaniche dei giacimenti bentonitici danno luogo a varietà spesso fortemente eterogenee di questo minerale. Vengono così a formarsi bentoniti che possiamo definire sodiche, calciche e bentoniti a carattere acido. La bentonite viene impiegata sia in agricoltura come antiparassitario biologico che come lettiera per i gatti.

ILLITE

L’illite, con formula chimica (K,H_3O)(Al,Mg,Fe)₂(Si,Al)₄O₁₀[(OH)₂,(H₂O)] è un minerale argilloso che forma lamelle incolore che non superano un micron. E’ un minerale comunissimo, il costituente più abbondante di quasi tutte le argille. Il nome deriva dal luogo di prima scoperta, l’Illinois, uno degli stati degli USA. L’illite è utilizzata, come altri minerali delle argille, per favorire il buon funzionamento del sistema enterico, apparentemente fin da epoche antichissime. Al contrario di altri minerali delle argille, l’illite non si “gonfia” al contatto con l’acqua ed è in grado di assorbire e rilasciare minerali nell’intestino. Sebbene i dati siano in tutti i casi insufficienti, più che altro per carenza di studi, almeno alcuni degli altri effetti sulla fisiologia o sulla salute attribuiti all’illite non sembrano basati su evidenze scientifiche o su di una tradizione consolidata. In alcuni casi, la cosiddetta “argilla verde” è in buona parte costituita da illite.materiali per il filtro anossico materiali per il filtro anossico

NONTRONITE

E’ un minerale argilloso ricco di ferro ferrico appartenente al gruppo delle SMECTITI. Il nome deriva dalla località mineralogica di Nontron, in Francia. È untuosa al tatto. Al cannello non fonde. Viene decomposta interamente in HCl con separazione di silice gelatinosa. Ha struttura simile a quella della montmorillonite, ma diverso chimismo.

SEPIOLITE

E’ un minerale argilloso fillosilicato idrato di magnesio con formula chimica Mg4Si6O15(OH)2·6H2O. Può presentarsi in fibre, fine particolato o in forma solida. Il nome venne dato dal mineralogista e geologo stratigrafico tedesco che la scoprì alludendo al fatto che il suo aspetto ricorda l’osso di seppia.

A causa del suo basso peso specifico ed alla sua porosità tende a galleggiare nell’acqua. Viene inpiegato come materiale per assorbire idrocarburi e olii e come lettiera per il gatto.

ATTAPULGITE

Il nome di questa argilla deriva da Attapulgus, Georgia (USA), dove questo minerale abbonda. Fa parte delle SMECTITI. Posto in acqua dolce o salata l’attapulgite, a differenza della bentonite, forma un gel formando una pellicola di molecole tenute assieme da legami idrogeno. L’attapulgite contiene Palygorskite le cui particelle sono cariche sia positivamente che negativamente l’alternanza di carica positiva e negativa crea dei legami responsabili della sua costituzione in gel.

LATERITE

La laterite (dal latino later, mattone) è un minerale che deriva da formazioni superficiali tropicali e umide, ricche di ferro e alluminio. Essa si sviluppa con la meteorizzazione intensa e di lunga durata della roccia madre. L’acqua piovana col tempo lava dalle rocce di origine i minerabili solubili quali sodio, potassio, calcio, magnesio e silicio lasciando quelli più difficilmente solubili come ferro e alluminio.

Le lateriti sono composte principalmente da minerali quali caolinite, goethite, ematite e gibbsite che si formano anch’essi con la meteorizzazione. Inoltre molte lateriti contengono quarzo residuo della roccia originaria, in quanto si tratta di un minerale relativamente stabile. La presenza della goethite e dell’ematite, che sono ossidi di ferro, è all’origine del loro colore rosso-marrone. Si presenta sotto forma di pietra dura oppure tenera, facilmente sminuzzabile in piccoli pezzi.

All’asciutto le piante non possono crescere su questo tipo di suolo, ma nelle regioni tropicali dell’Asia, la laterite facilita la crescita delle piante acquatiche contenute in bacini idrici. Viene spesso confusa con l’argilla pur non appartenendo a questo tipo di minerale. La sua applicazione principale la vede impiegata per la realizzazione di mattoni. In acquariologia la si trova come terreno di fertilizzazione per la crescita di piante acquatiche data la sua particolare ricchezza in ferro.