27 de junio de 2016
ZEOLITAS
Alternativa de Eficiencia y Ecología
Introducción
Zeagrop S.A. introduce en Colombia productos minerales denominados Zeolitas, que poseen múltiples aplicaciones Agricultura y beneficios en la agroforestería, tratamiento de aguas, alimentación y salud animal, manejo de olores y muchos usos domésticos.
Las zeolitas han sido probadas y reconocidas como los materiales naturales más eficientes para el mejoramiento de suelos, control de olores, tratamiento de aguas, entre otros usos, siendo además un mineral completamente amigable con la naturaleza.
La zeolita en un mineral de origen volcánico cuyas características lo hacen muy importante en la actualidad. Su estabilidad, capacidad de intercambio iónico y absorción de agua, así como su fácil extracción y transporte lo hacen muy útil. Las propiedades de la zeolita lo hacen un sustituto excelente en varios usos. No se altera, es químicamente inocuo, no contamina y es limpio.
Con la zeolita los suelos necesitarían menos fertilización, fumigación y riego, al suelo infértil lo fertiliza, al seco lo hace húmedo, mezclado con fertilizantes orgánicos o inorgánicos, toma de estos solo los elementos fertilizadores, desechando lo demás, siendo un nuevo fertilizante limpio, que no se agota y que entrega sus nutrientes y el agua según la demanda. Un suelo tratado con zeolita por un tiempo conserva por siempre sus nuevas características. Las aguas tratadas con zeolitas requieren de muchos menos químicos en su tratamiento, el proceso es más barato, sencillo y fácil de controlar, la calidad general del agua mejora visiblemente, comparado con los métodos tradicionales. Los desechos líquidos y sólidos tratados con zeolita pierden sus elementos contaminantes y afectan menos su interacción con la naturaleza, mejorando su capacidad de ser reciclados e incorporados a procesos productivos. La zeolita en medios de almacenamiento, tanto domésticos como industriales obstaculizan la humedad excesiva y el crecimiento de microorganismos y por ende el deterioro de los productos almacenados o guardados, además de evitar los malos olores.
Estas y otras muchas cualidades de la zeolita la han hecho un producto de uso universal muy relacionado con las nuevas tendencia de aplicación de tecnologías ambientales limpias y mejora de la calidad de vida, disminuyendo la contaminación y reduciendo el uso de sustancias químicas nocivas y orgánicas con riesgo de agentes patógenos.
Origen de las Zeolitas.
Las zeolitas son aluminosilicatos hidratados originados por fenómenos geológicos de transformación como resultado de una reacción con aguas alcalinas de cenizas volcánicas depositadas en lagos y mares someros.
¿Cómo son y Cómo actúan?
Las zeolitas muestran una estructura de poros y canales, semejante a un panal de abejas. Los poros son tan pequeños que sólo un gramo del producto tiene un área equivalente de 40 metros cuadrados. Además, por las características eléctricas de los átomos, tiene una alta capacidad de intercambio catiónico, lo que le permite absorber y adsorber diversos tipos de iones y moléculas, entre ellos agua, que liberará cuando sea necesario.
Las zeolitas son capaces de absorber hasta 30% de su peso seco en gases, tales como nitrógeno y amonio, más de 70% en el agua, y hasta 90% de ciertos hidrocarburos.
Las propiedades físicas y químicas las han hecho útiles en muchas aplicaciones en agricultura, pecuaria, tratamiento de aguas, retención de olores, separación de gases, entre otras muchas aplicaciones.
ZEOLITAS EN LA AGRICULTURA
A continuación revisamos los avances recientes en la investigación relacionada con las aplicaciones agrícolas y hortícolas de las zeolitas.
Fertilizantes y Mejora de Suelos Basándose en su alta capacidad de intercambio iónico y retención de agua, las zeolitas han sido extensamente usadas en Japón como enmendadoras de suelos, y pequeños tonelajes han sido exportados a Taiwán para este propósito.
La pronunciada selectividad de estos minerales por el amonio ha sido explotada en la preparación de fertilizantes químicos, mejorar el poder de los suelos para retener el nitrógeno aumentando su capacidad de intercambio iónico, y promover una liberación del nutriente hacia la zona radicular de las plantas.
En los campos arroceros japoneses no son comunes eficiencias de nitrógeno menores del 50%. Se reportó una mejora del 63% en el nitrógeno disponible en suelos arroceros con alta permeabilidad 4 semanas después de agregar entre 1.5 y 1.9 ton/ha de zeolita con un fertilizante común.
Este mineral previene la desecación y por lo tanto se desempeña eficientemente en tierras no irrigadas. Con la aplicación de al menos una tonelada de zeolita por hectárea se logra una óptima fertilidad del suelo seco antes de plantar.
Liberación de Fertilizantes
La lenta liberación de fertilizantes se logra con las zeolitas como resultado de reacciones de intercambio de iones, o por una combinación de éste y reacciones de disolución mineral.
Las investigaciones prácticas han demostrado que la mayoría de los nutrientes esenciales de las plantas se pueden proporcionar por éstos medios.
Por su estructura cristalina y molecular las zeolitas son ideales para absorber amonio-nitrógeno y potasio, importantes nutrientes para las plantas.
Durante la fertilización, las zeolitas absorben los excesos de N y K y expele Ca y Mg. Cuando N y K se agotan en el suelo circundante el equilibrio se invierte y los nutrientes son liberados gradualmente. Moderando la disponibilidad de nutrientes, las zeolitas imparten al suelo una deseable característica de liberación lenta, muy conveniente para la fertilidad permanente.
Las zeolitas en el suelo resisten el efecto lixiviador de la irrigación, y tienen un efecto amortiguador sobre el riego con agua “dura”, agua con alto contenido de sales. Las aperturas de los poros en la estructura cristalina son ideales para el sodio y en potasio, así, durante la fertilización, las zeolitas absorben estos nutrientes 100 a 1 sobre el calcio y en magnesio.
Durante la irrigación, los nutrientes son retenidos y gradualmente devueltos a la zona radicular de las plantas. Zeolitas aplicadas a razón de 10% en suelos arenosos han dado como resultado un aumento en la producción agrícola.
Las zeolitas combinan los atributos de la arena y de la arcilla. Como arena, mantiene la estructura y la integridad en agua y como arcilla, tiene alta capacidad de intercambio, mucho mayor que la bentonita.
Por su capacidad para retener amonio-N, las zeolitas son especialmente útiles porque retardan la oxidación biológica a nitrato. Los suelos contienen nitrosomas y nitrobacterias, que convierten amonio-N a nitrato-N, una forma más móvil. El nitrato-N es también un contaminante.
Las zeolitas mejoran la producción de una variedad de plantas. Los tomates, por ejemplo, producen en promedio 30% más cuando crecen en suelos enmendados con zeolitas. Estudios que han comparado la producción de más de 13000 plantas en suelos enmendados con zeolitas muestran incrementos de 20% a 40% en la producción de tomate, pimienta, pepino, maíz, bróculi y sorgo.
La adición de zeolita en aplicaciones de vivero con rábanos resultó en un aumento de 53-59 % en el peso de la raíz en suelos ligeramente arcillosos. El tratamiento con zeolitas aumenta considerablemente la disposición de amonio para las plantas.
Cantidades de Aplicación
Plantación de Árboles. Aplique a un árbol nuevo aproximadamente un 25% de zeolita del contenido total de tierra. El árbol crecerá dos veces más rápido.
Si el material vegetativo está empacado, agregue 2 cm. en el fondo y alrededor de los lados antes de ponerlo en el hoyo y riegue después de plantar. Las zeolitas absorben agua, actúan como aireador y abono natural.
Fertilización y Plantación de Prados
Mezcle zeolitas y abono en dosis 50/50. Aplique a los prados con un aspersor.
Las zeolitas actúan como absorbente de agua, fertilizante natural y aireador del suelo, y también, a medida que el fertilizante se licua con la irrigación o la lluvia, se absorberá en exceso de abono que de otra forma sería lavado.
Plantación de Verduras o Flores
La capacidad de absorción de las zeolitas les permite retener más del70% de su peso en agua y mantener la humedad en el suelo sin que éste se vea húmedo. Mezcle 25% de zeolita en el suelo de plantío.
Para lechos existentes rocíe 1 cm. de espesor y mezcle. Las zeolitas han atraído el interés en la mezcla de suelo para mejorar la supervivencia de plantas de todo tipo. En promedio se aplica agregando un kg. De zeolita por veinte de tierra.
Compostaje con Zeolitas
Otro uso de zeolitas como portadora de fertilizante involucra la combinación con los biosólidos obtenidos del fango que acompaña a las aguas residuales en las plantas de tratamiento.
El contenido de nutrientes de los biosólidos proporciona un enmendador efectivo para suelos de agrícolas y forestales, pero los metales pesados presentes los pueden hacer tóxicos para la vida de las plantas, así como animales y humanos que eventualmente puedan comer esas plantas.
La habilidad de las zeolitas para actuar como trampa para los metales pesados puede ser la clave para usar con seguridad los biosólidos obtenidos del lodo de aguas residuales como fertilizante en forma de compost.
Experimentos con zeolita en Foster Canyon, Nuevo México, desarrollados por la Estación Experimental de Agricultura de la Universidad de Nuevo México demostraron un rendimiento mejorado en el crecimiento de dos cosechas con un fertilizante compuesto de biosólidos mas zeolita, comparado con grupos de control usando sólo fertilizante químico comercial.
Las zeolitas no sólo permiten una liberación controlada de nutrientes tales como Fe, Cu, Zn, Mn y Co a los suelos, también absorben el exceso de humedad, lo que previene el endurecimiento de fertilizantes y cuidos para animales durante el almacenamiento. La adición de 0.5% de zeolita al fertilizante nitrato de amonio reduce el endurecimiento en un 68%.
Las propiedades de las zeolitas las hacen útiles no sólo como portadoras de fertilizantes, sino que también son portadoras efectivas de insecticidas, fungicidas y herbicidas.
La mayoría de los trabajos de investigación y desarrollo se han realizado en Japón. Se encontró que las zeolitas son excelentes portadoras del herbicida Benzil Fosforotioato para controlar la ruina de espigas en el arroz.
Las zeolitas mostraron dos veces más efectividad que otros productos comerciales para portar el Herbicida Benthiocarb para eliminar las hierbas en campos arroceros.
Beneficios Ambientales
Las zeolitas presentan como beneficio adicional el control de la Contaminación Agrícola No Puntual. La contaminación desde fuentes "no puntuales" se define como la escorrentía difusa de aguas lluvias desde los campos y calles, más que desde alcantarillas u otros efluentes que descargan un flujo concentrado.
Además de la contaminación por las descargas de aguas residuales industriales y municipales, los ríos y quebradas se están contaminando cada vez más con el nitrógeno de las escorrentías de irrigación, escurrimientos desde los comederos animales y corrientes con desperdicios de plantas procesadoras de alimentos.
Cuando las concentraciones de N en las aguas de un efluente exceden los 10 mg/litro hay contravención de las regulaciones ambientales. Por ejemplo, en suelos arenosos donde se ha aplicado sulfato de amonio con tasas de 2.7 kg/92.9m2/año la lixiviación de N a menudo excede los 200 mg/litro, mientras que en suelos similares enmendados con zeolitas la lixiviación de N nunca excede los 10 mg/litro, lo que se atribuye a la retención de amonio dentro de la estructura cristalina del mineral.
El uso de zeolitas para controlar la contaminación es un asunto relativamente poco atendido, aunque se han hecho algunos progresos, especialmente en Japón. Allí los finqueros han estado esparciendo zeolita triturada sobre los desperdicios agrícolas durante muchos años.
En los Estados Unidos se producen cada día más de 700 millones de toneladas de desperdicios animales, y su acumulación, así como la contaminación asociada, representa un problema mayor, que es especialmente agudo en aquellos lugares en donde la calidad, tanto del aire como del agua, debe ser controlada rígidamente.
Las zeolitas tienen doble utilidad en el tratamiento de la contaminación agrícola no puntual, puesto que no sólo remueven el nitrógeno amoniacal de la porción líquida de los desperdicios, reduciendo así el mal olor asociado comúnmente a los criaderos y sitios de confinamiento de animales, sino que también retiene la mayor parte del nitrógeno de la porción sólida, realzando el valor fertilizante del estiércol.
Estas aplicaciones no requieren zeolitas en grano grueso, el material pulverizado es satisfactorio y está disponible comercialmente a bajo costo. Las propiedades de intercambio iónico de las zeolitas también se pueden emplear para atrapar metales pesados indeseables e inhibir su ingreso en las cadenas alimenticias.
Apuntes acerca de la aplicación de Zeolitas en Agroforestería.
El entorno ecológico se sustenta en el desarrollo de cada ecosistema. El suelo aporta la fertilidad responsable de la calidad de vida. El mal manejo del suelo y las prácticas inadecuadas causan esterilidad y desertificación en zonas de labranza, otrora altamente productivas. Los cultivos limpios, el cambio del bosque natural a praderas o a laderas erosionables como resultado de la deforestación, la aplicación incontrolada de agroquímicos son también causales de la pérdida de fertilidad, de la desaparición de la vida orgánica y la disminución de la capacidad alimentaria y forrajera de los productos agrícolas.
Alternativa de solución.
Evaluando los problemas del agro y las mejores alternativas para la recuperación y adecuación de suelos, han surgido productos naturales y/o derivados de procesos industriales que regeneran las propiedades necesarias, la fertilidad del suelo, mejoran el ambiente, y además contribuyen con la debida atención sobre la semilla en agua y nutrientes en las etapas de semillero y trasplanté.
Para atender estos problemas se ha empleado con mucho éxito un mineral natural denominado zeolita, insumo agrícola con propiedades de adsorción – absorción de iones y gases y una amplia superficie de reacción para el intercambio de cationes.
Este mineral proviene de materiales volcánicos acumulados en mares someros y transformados en millones de años en un medio alcalino y en presencia de cationes divalentes como calcio y magnesio. Las zeolitas, por su potencial de intercambio y sus funciones como retenedor agua y gases, se convierten en la respuesta a las necesidades de los suelos con respecto a los problemas mencionados.
Estructura y Capacidad de Intercambio de las zeolitas.
Las zeolitas son aluminosilicatos hidratados cristalinos en forma de estructuras atómicas tridimensionales, caracterizadas por la habilidad de retener y liberar agua e intercambiar ciertos átomos constituyentes, sin cambiar su estructura atómica.
Posee estructura tetraédrica de sílice (SiO4) en la cual los oxígenos de cada tetraedro se comparten con los tetraedros adyacentes.
Si cada tetraedro de la estructura contiene sílice como átomo central, la estructura general es eléctricamente neutra. Alguna sílice tetravalente es reemplazada por aluminio trivalente, dando lugar a deficiencia de carga positiva. La carga es balanceada con átomos monovalentes y bivalentes, tales como sodio (Na+), potasio (K+), calcio (Ca2+) y magnesio (Mg2+) en cualquier lugar de la estructura. La fórmula empírica de una zeolita es del tipo: M2/nO.Al2O3.xSiO2. yH2O
El proceso de intercambio involucra el reemplazo de un átomo intercambiable monovalente de zeolita por un átomo monovalente en solución acuosa, o el reemplazo de dos átomos monovalentes intercambiables de zeolita por un átomo bivalente en la solución. Este mineral tiene una capacidad de intercambio catiónico de 216 mili equivalentes (meq) por 100 gramos.
Si comparamos el nivel de fertilidad de las zeolitas con los tipos de arcillas más comunes en el medio tropical, tendremos: caolinita de 5-8 meq/100g, illita de 20-40 meq/100g, montmorillonita aprox. 80 meq/100g, humus 120-140 meq/100g. Se observa la gran fertilidad que la aplicación de las zeolitas puede comunicarle al suelo muy por encima de cualquier coloide conocido.
Las zeolitas, en resumen, intercambian de manera muy conveniente cationes tales como: Na+, K+,Mg2+, Ca2+, NH4+, así como diversos compuestos de fosfatos, amonio y componentes de la materia orgánica, que hacen de estos minerales unos materiales especiales en el manejo de la fertilidad delos suelos.
En la corrección de suelos con zeolitas se deben tener muy presentes aspectos tales como el pH que es de 8.0 y su aplicación debe estar muy ajustada finalmente a las necesidades naturales de cultivos y especies forestales y al nivel de fertilidad del suelo.
Problemas del suelo.
El agua es el elemento vital y medio de transporte de la capa arable, siendo la base de la síntesis de substancias, actúa como laboratorio de reciclamiento, de intercambio de cationes y generadora de coloides orgánicos. En dependencia de la estructura del suelo se define el estado en que se almacena el agua, absorbida como agua libre, aprovechable e higroscópica y su influencia en el tipo de organismos que se reproducen a nivel de microbiota.
La estructura física del suelo es responsable también de la aireación, del intercambio de gases y almacenamiento del agua, lo cual incide en la vida orgánica. El excesivo laboreo y sobre pastoreo, visto en la destrucción de la estructura del suelo superior, la pérdida de infiltración del agua, al aumento del volumen de escorrentía y la erosión repercuten en la pérdida de fertilidad, provocando una disminución del agua de almacenamiento.
La humedad del suelo superficial es determinante para la germinación de la semilla en el medio
