Estudian bondades de zeolitas

El mineral podría usarse en Panamá para mejorar suelos, en la acuicultura, fincas con malos olores y para depurar aguas.

Sara Aparicio Gil y Roxana Barahona son estudiantes de tesis de la licenciatura en Química de la Universidad de Panamá (UP). Junto al profesor Sebastián Vásquez Bonilla, del Laboratorio de Investigación y Desarrollo Industrial de la UP, han investigado sobre el potencial de una zeolita panameña para mejorar suelos y depurar el agua. Señalan que este trabajo pretende incentivar otros estudios y el empleo de estos minerales en el país, sobre todo, en la agricultura.

DIVERSAS PROPIEDADES

Las zeolitas son rocas muy porosas que contienen iones con carga positiva (cationes) y moléculas de agua intercambiables. Químicamente son aluminosilicatos y existen más de 40 variedades naturales, siendo las más usadas: la clinoptilonita, chabacita y mordenita, aunque también hay sintéticas.

Su alta porosidad les confiere muchas propiedades; las principales son aquellas relacionadas con su capacidad de intercambiar sus cationes por otros que se adsorben más fuertemente a su estructura. “Por ello, son usadas para adsorber metales pesados en aguas y suelos”, explica el profesor Vásquez. El docente añade que esta propiedad se extiende a la adsorción de cationes de los fertilizantes y el amonio en aguas contaminadas.

“La adsorción de fertilizantes, que se liberan lentamente, hace que las zeolitas sean útiles en la agricultura, y la adsorción del amoniaco le permite su aplicación en acuicultura, debido a que este es un contaminante producto de la defecación de los animales y la descomposición de sus alimentos”. Las zeolitas pueden usarse, además, como adsorbente de humedad y malos olores.

“Estas propiedades pueden mejorarse si la zeolita es modificada para tales usos. Por ejemplo, si es lavada con salmuera mejoraría sus condiciones para ablandar agua, ya que se eliminaría el calcio presente”, agrega el químico e investigador.

La Licda. Dania Franco, jefa del Laboratorio de la Dirección Nacional de Recursos Minerales del MICI, detalla que mediante la técnica de difracción de rayos X (que se usa para identificar minerales) se confirmó que la mayoría de las muestras del Prof. Vásquez contenía chabacita en concentraciones mayores al 50%. “Vale la pena continuar este tipo de estudios porque la zeolita es de fácil extracción y se podría usar en el campo y en el tratamiento de aguas residuales, además es reusable”, señala Franco.

DE LA PECERA A LA TIERRA

En la Estación de Maricultura del Pacífico de la Autoridad de los Recursos Acuáticos (Arap), en Vacamonte, las estudiantes Aparicio y Barahona agregaron 100 L de agua dulce en dos peceras y en cada una colocaron 300 g de peces tilapia (Oreocromis mossambicus).

En una colgaron una media que contenía 1 kg de la zeolita machacada y en la otra, una media vacía. Por cuatro días, analizaron el contenido de amoniaco en el agua y se observó que el mineral adsorbía el 36% de este. La pecera con zeolita tardaba 24 horas adicionales para alcanzar los niveles de amoniaco que tenía la otra.

También hubo diferencias en la acidez: la pecera sin zeolita tenía un pH de 6.74 y en la que sí tenía zeolita, el pH era de 7.09.

Según el profesor Vásquez, en el laboratorio se vio que 10 g de esta zeolita pueden subir el pH de 100 cm3 de agua de 1.11 a 2.07. “Una vez usado para tratar aguas ácidas, el mineral se podría usar para neutralizar aguas básicas (pH alto)”, indica.

La cantidad de nitratos y nitritos era menor en la pecera con zeolita, según confirmó Aristides Falcón, jefe del laboratorio de la Calidad Ambiental de la Anam. En su opinión, la zeolita podría ser útil para tratar aguas residuales domésticas.

Aristides Frías, jefe encargado del laboratorio de la Arap en Vacamonte, agrega que los sistemas de acuicultura dependen de la cantidad de alimento, calidad y cantidad de agua. En sitios donde hay poca agua, las zeolitas permitirían hacer un recambio en períodos mayores de tiempo, aunque habría que evaluar si los animales crecen bien.

MEJORA DEL SUELO

Al concluir los ensayos con las peceras, se usó el mismo mineral para evaluar su efecto en el crecimiento de plantas de maíz.

Las estudiantes sembraron nueve plantas, todas con fertilizante. A tres le agregaron la zeolita reciclada en forma granulada y a otras tres, pulverizada. Luego de 36 días, las plantas con zeolita tenían, en promedio, una altura de 74 cm, un tallo de 2 cm y hojas de 6 cm de ancho; y las plantas sin zeolita tenían 67 cm de altura, 1.2 cm de tallo y hojas de 5 cm de ancho. La aparición de la mazorca fue más rápida en las que tenían la zeolita.

Por lo general, a los suelos hay que echarles fertilizante. La zeolita lo retiene y le aporta nutrientes al suelo, como el nitrógeno (obtenido a partir del amoniaco del agua de los peces), mejorando su productividad, explica Berta Carrera, analista química de suelos del Laboratorio de Suelos y Nutrición Animal de la Facultad de Agronomía de la UP, que colaboró en el estudio.

La zeolita estudiada tiene una alta capacidad de intercambio catiónico (CIC) y, por ende, es de buena calidad. Su CIC es de 152.7 meq por 100 g del mineral, cuando usualmente las zeolitas panameñas tienen una CIC de 100 meq/100 g, con un máximo de 130, según las investigaciones que ha hecho desde 2003 el Prof. Vásquez.

Actualmente, el docente estudia el efecto de esta zeolita en dos pequeñas parcelas de piñas en La Chorrera y espera tener resultados en los próximos meses.

Para él, es importante que los agricultores sepan si en sus fincas existe este mineral para que lo aprovechen, sobre todo aquellos que tienen una baja producción por el suelo desgastado. Agrega que se podrían usar zeolitas en fincas de pollo y puercos con malos olores, y para contribuir con el saneamiento de la bahía de Panamá, de áreas devastadas por minería y de rellenos sanitarios.

ALGUNOS RESULTADOS

RAYOS X/ANÁLISIS CRISTALOGRÁFICO. Se encontró que el mineral contiene 57.6 % de chabacita, otras zeolitas y aluminosilicatos. La muestra no presentó silicatos, caliza ni otros minerales de poco valor.

ADSORCIÓN DE HUMEDAD EN DISOLVENTE. El mineral puede reducir el contenido de agua en el etanol al 94%.

´ABLANDAR´ AGUA. 10 g del mineral podían reducir en 10.5% la concentración de calcio de 100 cm3 de una disolución diluida de calcio.

Vulcanismo tardío favorece formaciones

Las zeolitas suelen ser de color verde pálido, no son tan duras ni vistosas como el cuarzo, y se forman en una fase tardía de vulcanismo, a temperaturas promedio de 200°C a 300°C, explica el Dr. Eric Gutiérrez, geólogo que trabajó en la Dirección de Recursos Minerales del Mici.

“A veces, después de que ha pasado la fase de lava y erupciones, hay una actividad remanente llamada ´fase hidrotermal´, en la que los terrenos están impregnados de agua caliente y elementos residuales del magma original. Esta fase es propicia para la formación de zeolitas, porque quedan muchas formaciones de fragmentos porosos, que facilitan el intercambio de agua caliente e iones”, detalla.

Después de formarse el cuarzo y otros minerales, a partir del residuo aún caliente se forman silicatos, pero como ya no hay suficiente sílice, interviene el aluminio y se origina una estructura particular que le da sus propiedades a las zeolitas.

Según el Dr. Gutiérrez, Panamá tiene formaciones con potencial de tener zeolitas naturales, por ejemplo, en el cerro Pedregal en la provincia de Chiriquí, las formaciones sedimentarias al este de Panamá, en la cuenca del río Chucunaque, y en Coclé, donde se ha encontrado heulandita, que es una de las mejores.

Agrega que áreas como Barú, en Chiriquí, y El Valle de Antón, donde hubo un vulcanismo más reciente, tienen un mayor potencial para encontrarse otros materiales en lugar de zeolitas, como las puzolanas, por ejemplo.

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