Referinte

Rolul zeolitilor naturali in acvacultura

Zeoliţii naturali
(care se găsesc în natură în compoziţia tufurilor vulcanice) au în prezent multiple utilizări: fabricarea lianţilor pentru construcţii, producţia hârtiei, eliminarea Cs şi Sr din deşeurile nucleare, eliminarea reziduurilor petroliere, amendamente ale solului în agronomie şi horticultură, eliminarea amoniacului din reţelele de apă, suplimente alimentare în dietele animalelor, dezodorizante etc. Pornind de la construcţiile de piatră din epoca romană, până la realizarea solurilor sintetice din cultura plantelor de seră, aşa-zisele culturi “zeoponice”, realizate pentru prima dată în Bulgaria în anii 1970, culturi experimentate chiar în spaţiu pe staţia orbitală Mir, zeoliţii naturali promit să-şi extindă utilizările şi mai mult în viitor.

De fapt ce sunt zeoliţii naturali şi cum acţionează aceştia?

Zeoliţii sunt minerale care fac parte din grupa mare a silicaţilor şi au fost cunoscuţi şi caracterizaţi în urmă cu peste 200 de ani, ca şi „curiozităţi mineralogice” cu importanţă doar muzeistică. În a doua jumătate a secolului trecut s-au pus în evidenţă concentraţii importante de zeoliţi în rocile sedimentare de natură piroclasică şi anume în tufurile vulcanice. Stucturile atomice ale zeoliţilor se bazează pe cadre tetraedrice de alumină şi silice dispuse tri-dimensional, care sunt de fapt atomi de Al şi Si înconjuraţi de 4 atomi de O într-o configuraţie tetraedrică. Cadrul de aluminosilicaţi al zeoliţilor este încărcat negativ, acest lucru fiind echilibrat de către cationii adăpostiţi în cavităţi. Cuvântul “zeolit” provine din limba greacă, însemnând “piatră fierbinte”, din cauza observaţiei timpurii că zeoliţii eliberează apă dacă sunt încălziţi. Este de remarcat că apa eliminată în felul acesta poate fi din nou absorbită ajungându-se până la cantitatea iniţială sau poate fi înlocuită cu molecule de hidrogen sulfurat, alcool etilic, amoniac etc. Zeoliţii pot avea o utilizare pe scară largă ca agenţi de schimb ionic, catalizatori şi site moleculare într-o multitudine de procese industriale. Din punct de vedere economic, mai importante sunt boabele fine de zeolit, cum ar fi clinoptiolitul (Na, K) AlSi5O12∙3 H2O, format prin alterarea granulelor fine ale depozitelor vulcanice de către apa subterană.

În acvacultură, zeoliţii naturali joacă trei roluri: (i) elimină ionii de amoniu din apă prin schimb de cationi; (ii) generează oxigen în apa de cultură; (iii) completează raţiile alimentare ale peştilor. Piscicultura este o industrie din ce în ce mai importantă în multe regiuni ale lumii. Multe specii sunt foarte sensibile la fluctuaţii mici în concentraţia amoniacului, oxigenului şi a hidrogenului sulfurat. Chiar şi la concentraţii scăzute, amoniacul (excretat de peşte ca un produs de metabolism şi deşeurile formate prin descompunerea alimentelor nefolosite) poate avea efecte adverse asupra ţesuturile peştilor, mai ales la nivelul branhiilor, în sânge şi creier. Peştele produce un mucus pentru a se apăra de arsurile amoniacului. Mucusul împiedică absorbţia oxigenului, diminuând rata de creştere şi rezistenţa la boli. Amoniacul poate fi îndepărtat utilizând un filtru biologic în care bacteriile îl oxidează mai întâi la nitrit, şi apoi la nitrat. Azotatul (care este mult mai puţin toxic decât amoniacul) este diluat şi apoi este eliminat apoi prin primenirea regulată a apei. Cu toate acestea, zeolitul natural oferă o alternativă eficientă la îndepărtarea amoniului, cu avantajul că este la un preţ mult mai scăzut şi poate fi utilizat şi la temperaturi scăzute la care bacteriile nitrificatoare nu pot acţiona. Testele efectuate la Newport, Oregon au demonstrat că zeoliţii pot îndepărta până la 97 - 99% din amoniul produs într-un sistem de recirculare. Într-un alt studiu, păstrăvii au rămas sănătoşi, pe durata unui proces de patru săptămâni în care zeoliţii au fost utilizaţi pentru a controla concentraţiile de amoniu. Zeolitul este un mijloc eficace de a reduce nivelul de amoniu şi în timpul transportului peştilor. Dietele bogate în proteine cerute de peştii de crescătorie reprezintă un cost major pentru fermieri. Se ştie deja că introducerea unei mici proporţii de clinoptilolit în furaje are un efect asupra ratei de conversie alimentare şi a ratei de creştere, cu beneficii economice evidente. Zeolitul introdus în raţia alimentară îmbunătăţeşte de asemenea şi calitatea apei. Încorporarea de 2% clinoptilolit în hrana păstrăvului curcubeu a dus la creşterea biomasei cu 10% după numai 64 zile. Nu s-au observat efecte adverse. De asemenea, zeoliţii naturali reglează pH-ul apei, stimulează dezvoltarea planctonului şi elimină mirosurile neplăcute din bazin . Cu toate acestea, din cauza afinităţii mari a zeoliţilor faţă de calciu, ei pot fi mai puţin eficienţi în ape dure. Filtrarea cu zeoliţi este utilizată în unele acvarii marine pentru a păstra concentraţia scăzută de nutrienţi spre beneficiul coralilor adaptaţi la astfel de ape. Zeoliţii reprezintă un filtru de amoniac eficace, dar trebuie folosiţi cu grijă, mai ales la coralii tropicali foarte delicaţi care sunt sensibili la chimia apei şi temperatură.