Le zeoliti sono dei materiali speciali, esse appartengono alla classe di minerali microporosi il loro nome chimico è alluminosilicato idrato di calcio.
Essendo degli scambiatori cationici, posti a contatto con soluzioni elettrolitiche sono in grado di scambiare, in modo più o meno completo, gli ioni presenti nel proprio reticolo con quelli presenti nella fase acquosa; esse scambiano preferibilmente cationi con bassa energia di solvatazione che meglio si adattano all’interno delle finestre del cristallo.

Sfruttando questo processo di scambio, è possibile la depurazione di acque e liquami ad alto contenuto di ammonio. L’utilizzo di zeolite nel settore agricolo, comporta la “cattura” dell’azoto ammoniacale derivante dall’uso di fertilizzanti e dai liquami di allevamento con i conseguenti vantaggi ambientali ed economici:

• Riduzione dell’inquinamento da nitrati nel sistema idrologico
• Riduzione di eventuali elementi nocivi presenti nel terreno quali Pb, Cd o Cs
• Utilizzo finale come ammendante in agricoltura (se non sono presenti elementi tossici)
• Disponibilità elevata di Zeolite sia naturali che di sintesi
• Basso costo di acquisto e di gestione

Di seguito riportiamo i risultati di alcune prove di abbattimento effettuate in laboratorio con Zeolite naturale (composizione Clinoptilolite 90-95%, Cristobalite 0-5%, Tridimite 0-5%)

Prova effettuata con 10g zeolite + 100 ml soluzione di nitrato d'ammonio (NH₄)(NO₃) a 100 mg/l di ammonio (NH₄+)

• Abbattimento del 95% in 24h in batch senza agitazione
• Abbattimento del 65-73% in 3h in batch con agitazione meccanica

Prova effettuata su un campione reale di digestato suino 4000 mg/l NH₄+ a pH 8,5

• Abbattimento del 99% in 24h in batch senza agitazione (40g zeolite + 100 ml digestato)
• Abbattimento del 82% in 24h in batch con agitazione meccanica (50g zeolite + 200 ml digestato)

Dalle prove sperimentali è emersa quindi l’efficienza e l’efficacia della zeolite nel trattenimento dell’azoto ammoniacale sia su soluzione sintetica sia sul campione reale. Inoltre i valori di abbattimento maggiori sono stati riscontrati sul campione reale in quanto influenzati da pH più basico (pH=8.5) rispetto alla soluzione sintetica (pH=5.4).

Le zeoliti sono materiali speciali che appartengono alla classe di minerali microporosi, le proprietà principali delle zeoliti sono:

• Disidratazione reversibile
• Alta selettività e capacità di assorbimento molecolare
• Comportamento catalitico
• Elevata capacità di scambio ionico
• Elevata capacità di scambio cationico

Le zeoliti mostrano selettività nei confronti di determinati cationi, messe a contatto con soluzione policationiche, scambiano primariamente e preferibilmente cationi che meglio si adattano alla loro struttura; cationi che corrispondono a cationi con bassa energia di solvatazione (K, Cs, NH4, Pb, Ba, Sr). In realtà però, anche se messe a contatto con soluzioni contenenti solo cationi non pienamente compatibili, la zeolite lentamente ma inesorabilmente li rimuoverà.
Le zeoliti sono in grado di cedere l’elemento nutritivo in modo lento ottimizzando l’assorbimento da parte della pianta (utilizzo agronomico) che consente un aumento della fertilità del terreno oltre che della capacità di scambio e della ritenzione idrica.

Con il termine Nanospugne ci si riferisce ad una classe di materiali insolubili con pori di dimensioni nanometriche e proprietà superiori di assorbimento e complessazione. Le Nanospugne possono essere sintetizzate usando sia composti organici sia inorganici.

L’unità base è un’unità oligosaccaridica gluco-piranosica che crea una cavità idrofobica, che può ospitare diversi tipi di molecole dando origine a dei complessi. Variegate e molto diverse fra loro risultano essere le applicazioni delle Nanospugne come ad esempio:

• In campo farmaceutico e drug delivery
• Nella realizzazione di biosensori
• Per l'abbattimento di inquinanti organici, inorganici, complessazione di metalli
• In campo ambientale
• In campo agricolo e nella floricoltura

Conducendo prove di laboratorio sulle Nanospugne (dettagli sintetici non fornibili poiché in fase di brevetto) testando le capacità e potenzialità per il trattenimento di NO3 è stato riportato un risultato di abbattimento del 80-95 % in 24h su 1g di materiale, 100 ml, soluzione sintetica a 100 mg/l di KNO₃.

Le conclusioni dei vari test effettuati hanno riportato inoltre i seguenti vantaggi:

• Materiale innovativo, biodegradabile, eco-compatibile (a base zuccherina)
• Ottimi presupposti per l’abbattimento dell’azoto nitrico nelle acque
• Possibile re-impiego come fertilizzanti nel terreno, creando così un sistema a lento rilascio di NO3– e completamente degradabile dai batteri nel terreno
• Arricchimento del terreno sia di Azoto che di Carbonio

Le nanospugne sono costituite principalmente da biopolimeri tipo malto destrine, che costituiscono una famiglia di oligosaccaridi ottenuti a partire dall’amido proveniente da diverse forme di biomassa.
Attraverso processi di conversione enzimatica o idrolisi parziale è possibile ottenere sia maltodestrine cicliche che lineari.
L’utilizzo di specifici agenti reticolanti permette di ottenere, partendo da entrambe le classi di maltodestrine, strutture polimeriche ecocompatibili e biocompatibili.
E’ possibile ottenere biopolimeri solubili ed insolubili (nanospugne) con idroficità e carica elettrica modulabili ed elevato potere complessante.
L’utilizzo di tali materiali è applicabile nel trattamento delle acque per:

• Abbattimento di ioni metallici
• Abbattimento di inquinanti organici
• Abbattimento di anioni organici
• Elevato assorbimento di acqua (assorbimento dell’acqua 25 volte maggiore del peso di partenza).