Las zeolitas fueron descritas por primera vez en 1756 por Freiherr Axel Frederick Cronstedt, un mineralogista sueco que denominó al mineral a partir de las palabras griegas zeo (hervir) y lithos (piedra), una alusión a su peculiar característica de burbujear cuando se la sumerge en agua.

Este exclusivo mineral natural tiene una estructura cristalina tridimensional infinita, que forma cavidades internas que son ocupadas por iones y moléculas de agua con gran libertad de movimiento. Esta característica permite el intercambio catiónico y la deshidratación reversible de la red, debido a que el agua no afecta la estabilidad estructural y puede ser eliminada, ya que la zeolita opera como un tamiz molecular.

Figura 2 – Estructura de la zeolita natural
Fuente: Martins Neto y Di Serio (2015)

Dependiendo del origen de la zeolita, su composición química puede variar. En la tabla 1 se muestran los principales tipos de zeolita, con énfasis en las zeolitas del tipo clinoptilolita, que son las más utilizadas para el tratamiento de agua.

Aunque la zeolita tenga la capacidad de intercambio catiónico, existe un orden de selección entre los metales en función del radio atómico y peso molecular; en general, la capacidad de intercambio total es de hasta 1,57 mEq.g-1. El orden de selectividad de la zeolita natural del tipo clinoptilolita para los principales metales, según Martins Neto y Di Serio (2015), es el siguiente: Cs > Rb > K > NH4+ > Ba > Sr > Na > Fe > Al > Mg > Li.

Aunque el nitrógeno amoniacal es una molécula, tiene carga catiónica y diámetro compatible con los metales, por lo que la zeolita también es capaz de capturarlo.

Debido a su estructura tridimensional, la zeolita clinoptilolita tiene algunas propiedades físicas interesantes, como dureza media de 4 a 5 mohs, superficie de 40 a 60 m².g-1 y densidad aparente de 0,90 a 0,98 kg.L-1. La combinación de alta dureza, gran área superficial y baja densidad aparente, hace que la zeolita clinoptilolita sea un excelente medio filtrante granular, capaz de retener partículas de hasta 5.0 µm de diámetro medio, lo que garantiza una alta eficiencia en la remoción de sólidos en suspensión que favorecen la turbidez y el color en aguas naturales. A modo de comparación, materiales como arena y carbón antracita capturan partículas con un diámetro medio de hasta 40 y 20 µm, respectivamente. (Martins Neto y Di Serio, 2015).

Además de estas propiedades naturales, se puede realizar un procedimiento para aumentar las capacidades específicas de la zeolita, como cubrir la estructura de la zeolita natural con óxido metálico, con el fin de remover hierro, manganeso e incluso arsénico, como describen Mohammed Al-Anbera y Zaid A. Al-Anberb (2008), Silvio R. Taffarel y Jorge Rubio (2010) y Lucy M. Camachoa et. al. (2011).

La captura de sólidos dentro del filtro ocurre, principalmente, por el mecanismo de retención mecánica de sólidos debido a la superposición de capas granulares que proporcionan poros de captura a lo largo del lecho, considerando que la filtración tiene una dirección vertical descendente sobre una presión mínima de 0.5 MCA y 1.0 kgf.cm-² para filtros de tipo abierto y cerrado, respectivamente. Además del efecto mecánico de retención de los sólidos, también existe un pequeño efecto electrostático entre los sólidos en suspensión y el lecho de zeolita, que también contribuye al proceso de filtración.

En comparación con otros medios filtrantes convencionales, como arena y cuarzo, la zeolita natural clinoptilolita tiene mayor capacidad para retener sólidos utilizando aproximadamente un 30% y un 50% menos de material en el filtro, respectivamente, debido a la menor densidad aparente. Dada la mayor porosidad y área superficial, la pérdida de carga en el filtro también es menor, por lo que la carrera de filtración también es mayor, como lo demuestra el estudio comparativo de Gobbi (2010), presentado brevemente en las figuras 5 y 6.

En el estudio realizado por Gobbi (2010) también se evaluó el volumen de agua necesario para el retrolavado de los lechos de zeolita y arena. La investigación concluyó que se

necesitaban alrededor de 1545 L de agua para el filtro de arena y solo 390 L para el filtro de zeolita.

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Uno de los problemas que genera la modernización de productos y envases es la diversidad de la composición de los materiales, produciéndose una mezcla para lograr el mejor rendimiento de un producto o envase.

Es muy común encontrar esta evolución en la vida diaria, por ejemplo, en los envases de leche popularmente llamados ‘Tetra Pak’ (recordando que Tetra Pak es el nombre comercial de un fabricante de envases). Este tipo de envase está compuesto, de forma genérica, por: ± 75% papel, ± 20% plástico, ± 5% aluminio.

El modelo más utilizado en el mundo – y que está desactualizado (porque el sistema no es sostenible) – es la Economía Lineal y, según el sitio web www.ideiacircular.com, el sistema se basa en el crecimiento económico dependiente del consumo de recursos finitos, lo que trae el riesgo inminente de agotamiento de las materias primas. Según el mismo sitio web, además de los problemas asociados con la extracción insostenible de recursos, también está la contaminación resultante de la producción y descarte de productos, generando un alto volumen de residuos no utilizados y potencialmente tóxicos. El esquema del modelo lineal de consumo se ejemplifica en la figura 1.

Disponible en: https://www.ideiacircular.com/wp-content/uploads/2018/09/page-economia-circular-001.png; Consultado en julio de 2020;

Un concepto muy actual y totalmente en línea con la naturaleza es la Economía Circular, que tiene como objetivo utilizar materiales reciclados como insumos para la producción de nuevos.

El modelo más moderno de utilización de los recursos que tiene una idea diferente a la convencional es la Economía Circular: tiene como objetivo utilizar materiales reciclados como insumos para la producción de nuevos productos. Según el sitio web www.ideiacircular.com “El diseño intencional de nuevos productos y procesos permite el aprovechamiento inteligente de recursos que ya están en uso en el proceso productivo. Los residuos se convierten en nutrientes en nuevos procesos, y los productos o materiales se pueden reparar, reutilizar, actualizar o reinsertar en nuevos ciclos con la misma o mejor calidad, en lugar de desecharse”. La figura 2 ejemplifica el esquema del modelo circular.

El mercado de productos de higiene, limpieza y desinfección ya aborda el tema y trabaja para implementarlo. Según una publicación del sitio web de la Asociación Brasileña de las Industrias de Productos de Higiene, Limpieza y Desinfección (ABIPLA, en portugués), el 25/11/2015 se firmó un convenio con el objetivo de garantizar un destino final ambientalmente correcto para los envases; estos pueden estar compuestos por papel, cartón, plástico, aluminio, acero, vidrio o la combinación de estos materiales.

La PNRS (Política Nacional de Residuos Sólidos) aborda tanto la responsabilidad ambiental como social y, centrándose en este tema, la ABIHPEC (Asociación Brasileña de la Industria de Higiene Personal, Perfumería y Cosméticos) fundó el programa “Dê a Mão para o futuro” (Dale la mano al futuro), que contempla temas ambientales y de responsabilidad compartida e inclusión social, en alianza con la ABIPLA y la Asociación Brasileña de las Industrias de Galletas, Pastas, Panes, y Pasteles Industrializados (ABIMAPI, en portugués), abarcando gran parte del territorio brasileño.

La ABIPLA firmó una declaración de compromiso con la Secretaría de Medio Ambiente del Estado de SP (representada por la CETESB – Compañía Ambiental del Estado de SP) sobre logística inversa de envases en general (datos en el sitio web de la ABIPLA publicados el 15/10/2018).

El 24/09/2019 la CNI (Confederación Nacional de la Industria) realizó el Encuentro Economía Circular y la Industria del Futuro, alineando debates sobre el tema que la industria brasileña deberá tomar frente a esta nueva tendencia mundial. En Brasil, existen problemas institucionales para incluir nuevos modelos de negocio en el proceso productivo que deben ser superados.

Partiendo del mismo principio de esta tendencia global, Celquim está de acuerdo con los principios del modelo circular, ya que es un producto natural, producido a partir del mineral zeolita clinoptilolita, sin activación química y no causa grandes impactos ambientales en su producción. Su uso en jabones en polvo puede encajarse en el modelo circular cuando el lodo de una PTAR (Planta de Tratamiento de Aguas Residuales) tiene un destino ambientalmente correcto (en algunos países se utiliza en la agricultura o en la fabricación de materiales de construcción). Celquim puede ayudar en el proceso de secado del lodo, inclusión de mineral en el producto para construcción civil y potencial aumento de CIC en la agricultura (posibilidades teóricas no evaluadas con ensayos).

Fuentes de información (originales en portugués):

• O que é economia circular? (2018). Acesso em 16 de Julho de 2020, disponível em https://www.ideiacircular.com: https://www.ideiacircular.com/economia-circular/

• Sustentabilidade e meio ambiente (2020). Acesso em 16 de Julho de 2020, disponível em http://www.abipla.org.br: http://abipla.org.br/propriedades-de-trabalho/sustentabilidade/

• Encontro Economia Circular e a Indústria do Futuro (2019). Acesso em 16 de Julho de 2020, disponível em http://www.portaldaindustria.com.br: https://www.portaldaindustria.com.br/cni/eventos/encontro-economia-circular-e-a-industria-do-futuro/