D'où provient la zéolite, cristal de roche?
La zéolite est un minéral inorganique microporeux naturel appartenant au groupe des silicates. Il existe plus d'une quarantaine de familles de zéolite. Aperçu de quelques types de cristaux zéolitiques :
La découverte chronologique des zéolites
1756. Le minéralogiste suédois Axel Frederik Cronstedt découvre la première zéolite minérale, baptisée stilbite. Il reconnaît les zéolites comme une nouvelle classe de minerais constitué d'alumino-silicates hydratés et de terres alcalines. Du fait de son caractère intumescent quand ce minéral est chauffé par une flamme de chalumeau, Cronstedt appelle ce minéral "zéolite".
1840. Alexis Damour observe que les cristaux de zéolites peuvent être déshydratés de façon réversible sans aucune modification apparente sur leur morphologie et leur transparence.
1845. Schafhautle rapporte la synthèse hydrothermale du quartz par chauffage d'un gel de silice avec de l'eau dans un autoclave.
1850. Way et Thompson clarifient la nature de l'échange d'ions dans les terres.
1858. Eichhorn démontre la réversibilité de l'échange d'ions dans les zéolites.
1862. S. C. Deville rapporte la première synthèse hydrothermale d'une zéolite, la levynite.
1896. Après avoir observé que des liquides variés tels que l'alcool, le benzène et le chloroforme ont été occlus dans les zéolites, Friedel développe l'idée que la structure des zéolites déshydratées est constituée d'une matrice spongieuse ouverte.En 1909, Grandjean observe que la chabazite déshydratée adsorbe l'ammoniaque, l'air, l'hydrogène et d'autres molécules.
1925. Weigel et Steinhoff rapportent le premier effet de "tamis moléculaire" et notent que les cristaux de chabazite déshydratées adsorbent rapidement l'eau, l'alcool méthylique, l'alcool éthylique et l'acide formique mais ni l'acétone, ni l'éther ni le benzène.
1927. Leonard décrit le premier usage des rayons X pour l'identification dans la synthèse minérale.
1930. Les premières structures des zéolites sont déterminées par Taylor et Pauling.
1932. Mc Bain établit pour la première fois le terme "tamis moléculaire" pour définir les matières solides poreuses qui agissent comme des tamis à l'échelle moléculaire. Au milieu des années 1930, la littérature décrit les échanges d'ions, l'adsorption, les tamis moléculaires, les propriétés structurelles et minérales de zéolites et relate la synthèse de nombreuses zéolites. Barrer commence son travail de pionnier dans l'adsorption des zéolites et leur synthèse. Il propose la première classification, basée sur des considérations de tailles moléculaires. En 1948, il rapporte la première synthèse complète d'une zéolite analogue à la zéolite naturelle sous l'appellation de mordenite (Wikipedia).
Les sciences spatiales et de l'environnement s'intéressent à la zéolite
Les cristaux de zéolite qui ont été produits sur terre sont plus petits et moins réguliers que ceux qui ont été conçus dans l'espace. Cette expérience conduite avec le "Center for Advanced Microgravity Materials Processing at Northeastern University in Boston" avait pour objectif de mieux comprendre la synthèse des zéolites pour notamment améliorer le traitement du …pétrole et réduire les coûts des carburants! (Photo NASA Marshall Space Flight Center)
Quelques données économiques
La production annuelle mondiale de zéolite naturelle est d'environ 4 millions de tonnes dont 2,6 millions de tonnes est employée principalement dans l'industrie des ciments en Chine. L'Europe de l'Est, l'Europe de l'Ouest, l'Australie, et l'Asie sont les principaux producteurs et fournissent la majeure partie des zéoliths naturelles du marché. En 2004, l'Amérique du Nord ne produisait que 57.400 tonnes de zéolite naturelle, soit seulement environ 1,5% de la production mondiale (U.S. Geological Survey, 2004).
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