La Bentonite è il nome di una serie di argille naturali caratterizzate dalla capacità di assorbire acqua rigonfiando aventi come  componente principale la montmorillonite: un minerale argilloso appartenente alla classe dei fillosilicati chiamati smectiti. Nella bentonite la montmorillonite si accompagna sempre ad altri minerali argillosi (come caolino, mica, illite, etc.) e non argillosi (come quarzo, feldspato, calcite e gesso). La presenza o meno di questi minerali può influenzare la qualità della bentonite e renderla più o meno idonea per determinate applicazioni.

Meccanismo d’azione

Una proprietà fondamentale della bentonite è quella di assorbire acqua rigonfiando,ma  non tutte le bentoniti però hanno uguale capacità di assorbimento. Il grado di idratazione ed il potere rigonfiante dipendono dai tipi di cationi scambiabili presenti possedendo ciascuno di essi un diverso potere idrofilo e solvatante. 

Il rigonfiamento è dovuto a due cause principali: all’assorbimento di acqua alla superficie delle lamelle cristalline ed a forze repulsive di tipo osmotico, per le quali le lamelle unitarie sono forzate a staccarsi l’un l’altra aprendosi a “fisarmonica”. 

La bentonite sodica, con prevalenza di catione sodio (Na+), permette all’acqua di entrare profondamente tra le lamelle, separandole fino all’unità elementare e dando così luogo al caratteristico rigonfiamento. Al contrario, la bentonite calcica, con prevalenza di catione calcio (Ca2+), si idrata in modo del tutto simile ma ha minori proprietà assorbenti essendo caratterizzata da una forte carica positiva che non consente alle molecole di acqua di penetrare tra le lamelle; le particelle quindi si sfaldano a pacchetti anziché rigonfiare.

Cause del Rigonfiamento nelle Lamelle Cristalline

Il fenomeno del rigonfiamento nelle lamelle cristalline è un processo complesso che può essere spiegato attraverso due cause principali. Queste cause sono strettamente legate alla struttura e alla composizione delle lamelle stesse.

Assorbimento di Acqua

La prima causa del rigonfiamento è l'assorbimento di acqua sulla superficie delle lamelle cristalline. Le molecole d'acqua, grazie alla loro natura polare, si legano facilmente alla superficie delle lamelle. Questo assorbimento provoca un aumento del volume delle lamelle stesse, poiché l'acqua penetra tra le strutture cristalline, espandendole.

Effetti dell'Assorbimento di Acqua

- **Aumento del volume**: Le lamelle si espandono man mano che assorbono acqua, causando un rigonfiamento complessivo della struttura.
- **Modifica delle proprietà fisiche**: L'assorbimento di acqua può alterare la rigidità e la flessibilità delle lamelle, influenzando il loro comportamento meccanico.

Forze Repulsive di Tipo Osmotico

La seconda causa del rigonfiamento è legata a forze repulsive di tipo osmotico. Queste forze si manifestano quando le lamelle unitarie sono costrette a staccarsi l'una dall'altra, aprendo la struttura a "fisarmonica". Questo processo è dovuto alla differenza di concentrazione di soluti tra l'interno e l'esterno delle lamelle, che genera una pressione osmotica.

Meccanismo delle Forze Osmotiche

1. Pressione osmotica: La differenza di concentrazione causa un movimento di molecole d'acqua attraverso la struttura, che genera una pressione interna.
2. Separazione delle lamelle: La pressione risultante forza le lamelle a separarsi, accentuando il rigonfiamento.

Conclusioni

Il rigonfiamento delle lamelle cristalline è quindi il risultato combinato di assorbimento di acqua e forze osmotiche. Comprendere questi meccanismi è fondamentale per gestire e prevedere le proprietà dei materiali composti da tali strutture.

Viscosità e Tixotropia delle sospensioni acquose

La bentonite dispersa in acqua dà luogo a sospensioni colloidali molto stabili caratterizzate da viscosità e tixotropia, queste sospensioni alle giuste concentrazioni costituiscono veri e propri gel. La formazione della sospensione è dovuta alla penetrazione di molecole di acqua negli interspazi presenti tra le lamelle cristalline: tra questi strati si stabiliscono dei ponti in cui l’acqua è vincolata da legami idrogeno. Le singole lamelle restano pertanto isolate le une dalle altre e contemporaneamente legate tra loro attraverso gli strati di acqua di associazione. Quando il sistema viene lasciato in riposo si ha la formazione di un reticolo che ingloba l’acqua assumendo quindi la consistenza di una gelatina; quando il sistema è sottoposto ad una sollecitazione meccanica si osserva una parziale rottura dei legami che consente una maggiore mobilità delle singole lamelle facendo sì che il sistema acquisti una viscosità inferiore a quella propria dello stato di riposo.  

L'utilizzo della bentonite in agricoltura

La bentonite è un minerale argilloso che trova numerosi impieghi in agricoltura grazie alle sue proprietà uniche. Ecco un'esplorazione dettagliata di come e perché viene utilizzata in questo settore.

Proprietà della Bentonite

La bentonite è composta principalmente da montmorillonite, un tipo di argilla che ha la capacità di assorbire grandi quantità di acqua. Questo le conferisce proprietà peculiari come:

- **Alta capacità di assorbimento e ritenzione idrica**: Ideale per migliorare la struttura del suolo, soprattutto in aree aride.
- **Espansione volumetrica**: Quando assorbe acqua, la bentonite si espande, migliorando l'aerazione e la porosità del suolo.
- **Capacità di scambio cationico**: Permette di trattenere nutrienti essenziali e migliora la fertilità del terreno.

Applicazioni in Agricoltura

Miglioramento del Suolo

La bentonite viene spesso utilizzata per migliorare la qualità e la struttura del suolo. Le sue proprietà di ritenzione idrica aiutano a mantenere il terreno umido più a lungo, riducendo la necessità di irrigazione frequente. Inoltre, migliora la porosità del suolo, facilitando la crescita delle radici e l'assorbimento dei nutrienti.

Fertilizzante Naturale

Grazie alla sua capacità di scambio cationico, la bentonite può trattenere e rilasciare lentamente nutrienti essenziali come calcio, potassio e magnesio. Questo la rende un ottimo complemento per i fertilizzanti organici.

Controllo dell'Erosione

In aree soggette a erosione, la bentonite può essere utilizzata per stabilizzare il terreno. La sua capacità di assorbire acqua e compattarsi aiuta a prevenire la perdita di suolo e a mantenere la copertura vegetale.

Additivo nei trattamenti fogliari

Il prodotto ideale per applicazioni fogliari in quanto migliora l'adesività' dei prodotti e permette un rilascio graduale delle sostanze attive (ad esempio rame).  Indicato nella preparazione delle paste per tronchi e per assorbire l'umidità' stagnante sulle parti aeree, che darebbero luogo a sviluppo di malattie crittogamiche.