Zeolith – Ein Mineral was mehr kann

Zeolith – die große Unbekannte

Wird Vulkanstein bearbeitet, kommt Zeolith – ein Mineral – zum Vorschein. Eine chemische Verbindung, deren Name bereits auf die Zusammensetzung schließen lässt: Zeolith, ein Wort, das sich von der griechischen Sprache ableitet und „Siedegestein“ bedeutet.

Wie entsteht Zeolith?

Das Mineral, das sich aus kristallinen Gitterstrukturen zusammensetzt, entstand im Rahmen zahlreicher Vulkanausbrüche. Tritt, nach dem Ausbruch des Vulkans, Asche auf den Grund des Gewässers, die auf Grund der Explosion enorm erhitzt war, bilden sich außergewöhnliche und sehr spezielle chemische Verbindungen. Es bildet sich Tuffgestein, das eine Waben-Struktur besitzt. An der Oberfläche ist das Gestein mit positiv geladenen Molekülen ausgestattet. Das Tuffgestein besteht aus unterschiedlichen Spurenelementen, Aluminiumsilikat sowie verschiedenen Mineralstoffen. Betrachtet man die Waben-Struktur genauer, wird man feststellen, dass auch Magnesium sowie Kalzium vorkommen. Auch die Erdalkali-Kationen lassen auf eine sehr hohe Beweglichkeit schließen, sodass man davon ausgehen kann, dass sie nicht nur für den Ionenaustausch genutzt werden, sondern auch gleichzeitig für die reversible Resorption zur Verfügung stehen können. Betrachtet man das Mineral aus diesem speziellen Blickwinkel, kann Zeolith auch als sogenannter „Molekularsieb“ bezeichnet werden. Dabei werden negative Moleküle und auch Ionen durchgelassen; in weiterer Folge kommt es zur Bindung der Ionen und Moleküle, die an der gitterartigen Struktur hängenbleiben und Erdalkali-Kationen abgeben.

Der Nutzen – wann kommt Zeolith zum Einsatz?

Es gibt drei unterschiedliche Strukturen, die als kristalline, phasenartige sowie schuppige Formen bezeichnet werden. In der Natur stehen ungefähr 40 unterschiedliche Formen des Materials zur Verfügung; nur sehr wenige können aber tatsächlich genutzt werden. Die sogenannten nutzbringen Arten werden im Rahmen ihrer physikalischen Eigenschaften geschätzt und vorwiegend dort eingesetzt, wo etwa ein industrieller Ionenaustausch notwendig wird. Die Vielzahl an möglichen Bereichen ist enorm. Zeolith wurde bereits in Tschernobyl, zur Eindämmung des „Supergaus“, eingesetzt. Zeolith ist aber auch fester Bestandteil im Bereich Umweltschutz, da das Mineral bei der Reinigung von Luft und Gewässer hilft. In der natürlichen Form kann Zeolith in vielen Ländern gewonnen werden; das Mineral wird auch immer wieder – basierend auf den Ionenaustausch – dahingehend verwendet, wenn es um die Adoration, Re- oder Dehydration oder die Katalyse gehen. Da Zeolith ein relativ preiswertes Material ist, werden immer mehr Bereiche auf das Mineral aufmerksam. Heute gibt es, neben der klassischen Zeolith-Form, auch die synthetisch gewonnene Variante, die in zahlreichen Industriebereichen eingesetzt wird.

Wir wird Zeolith gewonnen?

Im Rahmen des Zeolith-Abbaus spricht man von Rohzeolith Klinoptilolith, auf welches vorwiegend zurückgegriffen wird. Dabei erfolgt die Verarbeitung auf Grundlagen modernster Technologien. Es gibt keine sogenannten Lagerungsphasen, sondern nur direktes Aufeinanderfolgen zahlreicher Arbeitsschritte. Nur ein solches Vorgehen kann am Ende gewährleisten, dass die Industrie ein sehr hochwertiges Material gewonnen hat, welches auch verwendbar ist. Nachdem das Material abgebaut wurde, wird es in weiterer Folge getrocknet, wobei hier spezielle Anlagen zum Einsatz kommen. Dabei werden extrem hohe Temperaturen erzeugt, die in weiterer Folge das Wasser freisetzen, das sich – nach dem Trocknungsvorgang des Minerals – in den Zeolith-Waben befindet. Sind die Räume trockengelegt, werden chemische Stoffe eingeführt. Dabei sollen in weiterer Folge radioaktive Stoffe, Schwermetalle sowie Toxine gebunden werden. Im weiteren Arbeitsschritt findet eine Zerkleinerung statt. Danach werden die zerkleinerten Stücke gemahlen und – im Zuge nachfolgender Arbeitsschritte – in die Produkte beigefügt.

Zeolith und seine unterschiedlichen Einsatzmöglichkeiten

Es gibt unzählige Möglichkeiten für die Verwendung von Zeolith. Neben Einsatzzwecken, wie in den 1980er Jahren bei Tschernobyl, kann das Mineral auch für das sogenannte Erdöl-Cracking verwendet werden. Zeolith macht auch bei der Heimtierhaltung Sinn, da Katzenstreu und der Geruch, der durch den Urin und Kot der Katze entsteht, gebunden werden kann. Dabei kann die heimeigene Verwendung des Minerals nicht nur auf die Heimtierhaltung beschränkt werden; Zeolith ist auch immer wieder ein Teil diverser Haushaltshilfsmittel. So kommt das Mineral im Rahmen der Fleckenentfernung zum Einsatz, dient aber auch bei der Geruchsneutralisierung und Regulierung bzw. Senkung der Luftfeuchtigkeit. Auch in der Agrarwirtschaft ist Zeolith von wesentlicher Bedeutung. Es kommt dabei vorwiegend als Dünger zum Einsatz. Das Mineral dient des Weiteren auch zur Optimierung der chemischen Beschaffenheit von Böden und soll auch dem Pflanzenwachstum helfen. Der Zeolith-Zusatz kann jedoch nur freigesetzt werden, wenn ihn auch die Pflanze verwendet. Das bedeutet in weiterer Folge, dass ein Auslaugen der Pflanzen nicht möglich ist. Weitere Bereiche, in denen Zeolith angewendet werden können, sind etwa jene des Baugewerbes. Dabei kommt Zeolith immer wieder zur Anwendung, wenn Baumaterialien hergestellt werden müssen. Vor allem dann, wenn es um Materialien wie Sand geht, die zwar hart, jedoch nur sehr wenig Gewicht haben sollen. Zeolith kommt auch bei Niedrigtemperatur-Asphalt und Leichtbeton zum Einsatz. Der Vorteil des Minerals ist, dass die geringe Menge an Feuchtigkeit extrem schnell verarbeitet wird. So kann es auch nicht zum gefürchteten Verdampfen etwaiger giftiger Dämpfe kommen. Ein Aspekt, der vor allem positive Auswirkungen auf die Gesundheit hat. Zeolith wird auch bei der Abwasserbehandlung und im Rahmen der Nuklearchemie eingesetzt; auch für die Papierindustrie ist Zeolith ein wichtiger und heute nicht mehr wegzudenkender Bestandteil geworden.

 

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Was ist Zeolith?

Was ist Zeolith?

Unter dem Begriff Zeolith wird ein Mineral verstanden, welches sich aus einem Bearbeiten von Vulkangestein gewinnen lässt. Der Name der chemischen Verbindung verweist dabei in gewisser Weise auf die Art, wie sich Zeolith bildet, da der aus dem Griechischen abgeleitete Begriff in etwa Siedegestein bedeutet.

Entstehung und Struktur von Zeolith

Zeolith verfügt über eine kristalline Gitterstruktur und entstand im Zusammenhang mit Vulkanausbrüchen: Sank vulkanische Asche auf den Grund von Gewässern, die durch den Ausbruch massiv erhitzt wurden, so konnte hier diese spezielle chemische Verbindung entstehen. In der Folge entstand Tuffgestein, welches eine Waben-Struktur aufweist und über positiv geladene Moleküle an der Oberfläche verfügt. Das Tuffgestein selbst setzt sich aus Spurenelementen, Aluminiumsilikat und verschiedenen Mineralstoffen zusammen.
Betrachtet man die schon angesprochene Waben-Struktur näher, so ist festzustellen, dass hier beispielsweise Magnesium oder auch Kalzium eingelagert sind. Diesen Erdalkali-Kationen kann eine enorme Beweglichkeit zugesprochen werden, wodurch sie bestens zu einem Ionenaustausch sowie zu einer gleichzeitigen reversiblen Resorption geeignet sind. Betrachtet man das Mineral auf diese Weise, so kann Zeolith mit einer Art Molekularsieb verglichen werden, welches Ionen und negative Moleküle durchlässt. Es kommt ferner zu einer Bindung der Ionen und Moleküle an die gitterartige Struktur, worauf wiederum ein Abgeben von Erdalkali-Kationen folgt.

Über die Nutzung von Zeolith

Grundsätzlich lässt sich zunächst festhalten, dass Zeolith in drei verschiedenen Strukturen vorgefunden werden kann. Hier lassen sich eine eher schuppige Form, eine phasenartige Form und schließlich die kristalline Form voneinander unterscheiden. In diesem Zusammenhang ist ferner anzumerken, dass sich in der Natur ungefähr vierzig Arten des Minerals auffinden lassen, gleichzeitig allerdings nur wenige Arten für eine Nutzung durch den Menschen geeignet sind. Die nutzbaren Arten werden aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften sehr geschätzt und kommen überall dort zum Einsatz, wo in der Industrie Ionenaustauschsysteme benötigt werden.
Die Bandbreite der verschiedenen Bereiche der Nutzung ist enorm. So wurde Zeolith nicht zuletzt im Kontext der Eindämmung der Reaktorkatastrophe von Tschernobyl eingesetzt.
Auch wird der Zeolith im Bereich des Umweltschutzes geschätzt, da es bei der Reinigung der Luft, von Gewässern oder Böden als wirksames Hilfsmittel geschätzt wird. Zeolith wird in seiner natürlichen Form in vielen Ländern gewonnen und kommt neben der schon erwähnten Funktion im Rahmen des Ionenaustausches auch dann zum Einsatz, wenn es um De- oder Rehydration, Katalyse oder die Adoration geht. Ein zusätzliches Argument für das Zurückgreifen auf das Naturmineral liegt zudem in dem Umstand, dass es als preiswertes Material gilt. Neben der natürlichen Form wird darüber hinaus auch synthetisch hergestelltes Zeolith in manchen Industriebereichen eingesetzt.

Gewinnung und Abbau von Zeolith

Geht es um den Abbau von Zeolith, so gehört das sogenannte Rohzeolith Klinoptilolith zu der Art, auf welche bevorzugt zurückgegriffen wird. Die Verarbeitung, die sich an den Abbau anschließt, erfolgt unter Einsatz von modernsten Technologien. Phasen der Lagerung sind hierbei nicht vorgesehen, sodass es zu einer direkten Aufeinanderfolge der Arbeitsschritte kommt. Dieses Vorgehen gewährleistet, dass der Industrie hochwertiges Material zur Verfügung gestellt wird, welches beispielsweise seiner Bestimmung im Rahmen des Ionenaustausches voll nachkommen kann.
Nach dem Abbau wird das gewonnene Material zunächst getrocknet, wobei für diese Trocknung spezielle Anlagen bereitstehen. Unter Einwirkung hoher Temperaturen kann erreicht werden, dass Wasser freigesetzt wird, welches sich in den Waben des Zeoliths befindet. Den freiwerdenden Räumen werden diverse chemische Stoffe zugeführt, welche eine Bindung von radioaktiven Stoffen, Toxinen oder auch Schwermetallen bewirken. Im Anschluss an diese Vorgänge kommt es zu einer ersten Zerkleinerung, wonach die hieraus resultierenden Stücke gemahlen werden und es schließlich in den folgenden Arbeitsschritten zu einer Weiterverarbeitung zu den jeweils angestrebten Produkten kommt.

Verschiedenste Einsatzmöglichkeiten

Wie schon vorhergehend umschrieben wurde, sind die Verwendungsmöglichkeiten von Zeolith als äußerst vielfältig zu bezeichnen. Neben solchen Einsatzzwecken, wie sie bereits am Beispiel Tschernobyl erläutert wurden, können hier so grundverschiedene Bereiche wie das Erdöl-Cracking oder gar die Heimtierhaltung genannt werden. In letzterem Bereich ist beispielsweise an die Katzenhaltung zu denken, da die Molekularschwämme hier zum Zwecke der Geruchsbindung beim Katzenstreu eingesetzt werden. Jedoch beschränkt sich die Anwendung im Haushalt nicht nur auf Haustiere, sodass sich aus dem Gestein, aus welchem diverse Materialien hergestellt werden, zahlreiche Haushaltshilfsmittel fertigen lassen. So lassen sich auf den Eigenschaften von Zeolith basierende Produkte beispielsweise zur Fleckenentfernung, zur Senkung der Luftfeuchtigkeit in Schränken oder allgemein zur Geruchsneutralisierung einsetzen.
Eine wichtige Rolle kommt Zeolith ferner im Sektor der Agrarwirtschaft zu. Hier ist vor allen Dingen an die Verwendung im Bereich des Düngens und den Einsatz als Zusatzstoff zu denken. So kann Zeolith zur Optimierung der chemischen Beschaffenheit von Böden beitragen und auf diese Weise den Wachstum von Pflanzen fördern. Geht es um das Düngen, so bewirkt ein Zeolith-Zusatz, dass Nährstoffe nur dann freigesetzt werden, wenn sie von der Pflanze verwertet werden können. Dies beugt einem Auslaugen der Pflanzen vor.
Weitere Industriesparten, die sich die Eigenschaften von Zeolith zunutze machen, sind zum Beispiel im Baugewerbe zu finden. Zeolithe dienen zur Herstellung von Baumaterialien, da sie zwar bezüglich ihrer Härte ähnliche Eigenschaften wie Sand aufweisen, dabei jedoch weniger Gewicht haben. Auch für Leichtbeton und Niedrigtemperatur-Asphalt wird auf Zeolith zurückgegriffen. Hier ergibt sich der Vorteil, dass Feuchtigkeit im porösen Asphalt schneller verarbeitet werden kann, während es darüber hinaus zu einem geringeren Absondern von gefährlichen Dämpfen kommt. Zu diesen schon genannten Anwendungsmöglichkeiten gesellen sich zahlreiche weitere Beispiele, die von der Behandlung von Abwasser und der Nuklearchemie bis hin zum Einsatz in der Papier- oder Plastikindustrie reichen.