Research areas and themes

Department of Earth, Environmental and Resources Sciences

mineralogia applicata
Mineralogia Applicata
Ricercatori afferenti: P. Cappelletti (Responsabile), G. Balassone, A. de Bonis, A. Colella, R. de Gennaro, V. Morra, D. Calcaterra, S.F. Graziano, C. Di Benedetto, C. Rispoli

Sono rivolte alla valorizzazione delle risorse minerarie italiane con particolare riguardo a minerali e rocce industriali. In questo settore sono presenti più linee di ricerca principali. Studio dei depositi piroclastici (italiani in particolar modo ma anche esteri) interessati da processi di mineralizzazione secondaria che hanno portato alla formazione di minerali di elevato interesse industriale. In questo ambito sono stati ricostruiti i meccanismi genetici delle zeoliti in alcune delle più importanti formazioni italiane ed in particolare il Tufo Giallo Napoletano, l’Ignimbrite Campana, il Tufo Giallo della Via Tiberina e le vulcanoclastiti della Sardegna settentrionale; per quanto riguarda i depositi esteri, sono state studiate le piroclastiti delle isole Canarie, dell’Eifel (Germania) e del Messico. Più di recente un importante filone di ricerca è stato indirizzato allo studio dei processi post-deposizionali avvenuti nell’isola di Surtsey (Islanda) a carico dei depositi vulcanici dell’isola, inserito in un progetto internazionale dell’ICDP (SUSTAIN, http://www.icdp-online.org/projects/world/europe/surtsey/details/).

Tutti questi studi hanno permesso di dimostrare che la zeolitizzazione di depositi riconducibili a meccanismi deposizionali di tipo colata piroclastica o, più genericamente, da flusso non può essere ricondotta a uno dei sei modelli genetici proposti da Mumpton (1979) e che per una corretta interpretazione è necessaria l’acquisizione di dettagliate informazioni geologiche, vulcanologiche oltre che naturalmente mineralogiche. Di pari passo sono state condotte ricerche a carattere cristallochimico per approfondire anche le conoscenze mineralogiche strutturali delle zeoliti di alcuni depositi sopramenzionati.

Impiego di zeolititi in settori di interesse tecnologico.

In particolare, è stata dimostrata la possibilità di utilizzare i tufi della Campania, a phillipsite e chabazite, quali ammendanti nei suoli ed apportatori di potassio. Particolare attenzione è stata rivolta alla possibilità di impiego di tali materiali nel comparto ceramico, sia quali fondenti in sostituzione parziale dei tradizionali e più costosi feldspati, sia quale materia prima per la preparazione di aggregati leggeri espansi (LWA). Quest’ultima metodologia è stata infine estesa al recupero di rifiuti del comparto lapideo per la produzione di LWA per il confezionamento di calcestruzzi alleggeriti strutturali.

Impiego di zeolititi nel comparto farmaceutico.

La collaborazione intrapresa con il Dipartimento di Chimica Farmaceutica dell’Università di Pavia in passato e più di recente con i dipartimenti di Ingegneria chimica, dei Materiali e della Produzione industriale e di Farmacia della Federico II nell’ambito di un finanziamento PRIN, ha consentito di dimostrare che le rocce ad alto tenore di zeolite possono essere impiegate quale cation-releasing-carrier per antibiotici in applicazioni topiche. E’ stato dimostrato, infatti, come sia possibile utilizzare zeolititi a clinoptilolite prevalente, quindi di un materiale a basso costo, quale carrier inorganico capace di cedere ioni Zn2+ scambiandoli con quelli contenuti nell’essudato traspirante attraverso l’epidermide. Ciò al fine di trarre vantaggio dall’azione coadiuvante dello zinco quando applicato insieme ad un antibiotico (eritromicina) nella terapia anti-acne.

Impiego di zeolititi nel settore ambientale

Le ricerche recenti sono dirette principalmente alla depurazione di reflui di centrali nucleari e alla successiva inertizzazione dei materiali contaminati ed alla valutazione del rischio indotto nell’alimentazione animale da mangimi a base di prodotti minerali.

Collaborazioni:

 Dr. Marie D. Jackson, Utah University, USA

 Prof. Magnus T. Gudmundsson, Icelandic University, Iceland

 Dr. Tobias B Wiesenberger, Iceland Geological Survey, Iceland

 Prof. A. Langella, dr. M. Mercurio: Dipartimento di Scienze per la Biologia, la Geologia e l'Ambiente Università del Sannio di Benevento

 Prof. R. Laviano: Dipartimento Geomineralogico Università di Bari;

 Prof. D. Gatta: Dipartimento di Scienze della Terra, Università di Milano

Prof. D. Bish.: Geology Department, Indiana University Bloomington (USA)

Dott. M. Dondi, dott. C. Zanelli: Istituto di Scienza e Tecnologia dei Materiali Ceramici, CNR-ISTEC;

Enti e Società con le quali si collabora:

 Italiana Zeoliti Pigneto (MO),

 CNR- ISTEC, Faenza

 CBC Minerali, Vignola, (MO)

 Istituto Internazionale del Marmo (MI) Ing. P. Marone;

 Marmomacchine (MI) Ing. P. Marone;

miner applic 11) Backscattered electron showing A) the partial alteration of analcime to phillipsite in a lapillus vesicle and B) the growth of tobermorite in a vesicle with phillipsite surface texture. Da Prouse et al., 2020 Alteration progress within the Surtsey hydrothermal system, SW Iceland – A time-lapse petrographic study of cores drilled in 1979 and 2017 Journal of Volcanology and Geothermal Research 392 (2020) 106754

miner applic 22) Relative distributions of phillipsite, analcime and tobermorite in the Surtsey drill cores based on A) x-ray diffraction (wt.%) and B) & C) point counts (vol.%). Overall, analcime content has increased at nearly all depths, although it varies from sample to sample. Phillipsite content has noticeably increased only in certain samples above 65.4 m depth. SE-02b contains slightly less phillipsite than SE-01 in the depth interval between 65.4 and 138.4 m. The top and bottom of the poorly altered zones situated between about 138-150 m show phillipsite, but no increase in analcime and tobermorite with depth or time. Tobermorite has mostly increased above water level and towards the bottom of the drill hole, but has decreased overall in the zone of maximum temperature. Due to incomplete core recovery in SE-01 only cutting samples were available at some depth intervals within the poorly consolidated zone and towards the bottom of the drill core. Da Prouse et al., 2020 Alteration progress within the Surtsey hydrothermal system, SW Iceland – A time-lapse petrographic study of cores drilled in 1979 and 2017 Journal of Volcanology and Geothermal Research 392 (2020) 106754
miner applic 33) Integrated log displaying the relationship between temperature, alteration progress and maturation of palagonitic processes in altered glass determined through petrographic investigations of thin sections in the archived 1979 SE-01drill core and the 2017 SE-02b drill core samples. Da Prouse et al., 2020 Alteration progress within the Surtsey hydrothermal system, SW Iceland – A time-lapse petrographic study of cores drilled in 1979 and 2017 Journal of Volcanology and Geothermal Research 392 (2020) 106754
miner applic 44) Examples of the behavior of different materials during hot-stage microscope runs at constant thermal rate (A) and in isothermal conditions (B). Lightweight aggregates from waste materials: Reappraisal of expansion behavior and prediction schemes for bloating Construction and Building Materials 127 (2016) 394–409
miner applic 55) Microstructure and pore distribution of LWA: as cumulative number (A), cumulative volume (B). Lightweight aggregates from waste materials: Reappraisal of expansion behavior and prediction schemes for bloating Construction and Building Materials 127 (2016) 394–409
miner applic 66) SEM micrographs of lightweight aggregates. Structural Concretes with Waste-Based Lightweight Aggregates: From Landfill to Engineered Materials Environ. Sci. Technol. 2009, 43, 7123–7129
miner applic 77) Thermal properties of starting materials by TG/DSC coupled with FTIR-EGA. Surface-modi ed phillipsite-rich tuff from the Campania region (southern Italy) as a promising drug carrier: An ibuprofen sodium salt trial American Mineralogist, Volume 103, pages 700–710, 2018
 
miner applic cover8) Physico-chemical and thermal properties of IBU. Surface-modi ed phillipsite-rich tuff from the Campania region (southern Italy) as a promising drug carrier: An ibuprofen sodium salt trial American Mineralogist, Volume 103, pages 700–710, 2018
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