Geschiedenis van het Griekse zeoliet: van de oudheid tot nu

Zeoliet, dit unieke vulkanische mineraal met verbazingwekkende reinigende en vervuilende eigenschappen, is niet nieuw voor Griekenland. De eerste verwijzingen naar het gebruik van zeoliet dateren uit de oudheid, toen de Grieken de kracht van natuurlijke rotsen gebruikten voor hygiëne, voedselopslag en waterzuivering.

Vandaag de dag wordt Grieks zeoliet, vooral uit de regio Thracië, internationaal erkend om zijn zuiverheid en zijn samenstelling in clinoptiloliet. Een materiaal dat een brug slaat tussen eeuwenoude wijsheid en moderne toepassingen – van landbouw en veeteelt tot ontgifting en milieubescherming.

Geologische oorsprong van zeoliet in Griekenland

Zeolieten zijn een groep natuurlijke klei-silicaat mineralen die meestal gevormd worden in gebieden met intense vulkanische activiteit. In Griekenland waren de omstandigheden tijdens het Tertiair (66-2,6 miljoen jaar geleden) gunstig voor de vorming van zeolietafzettingen: herhaald vulkanisme met veel pyroclastisch materiaal, een hoge warmtestroom en een relatief droog klimaat dat leidde tot gesloten brakke bekkens. Vulkanische as en glasachtige poeders in dergelijke omgevingen werden diagenetisch veranderd in de aanwezigheid van water, waarbij het oorspronkelijke vulkanische glas werd omgezet in zeolieten (bijv. clinoptiloliet, eulandiet, mordeniet) en bijbehorende mineralen.

In Griekenland komen veel zeolieten voor, vooral in gebieden met vulkanisch gesteente. Drie belangrijke gebieden herbergen grote zeolietafzettingen van economisch belang:

• Thracië (prefectuur Evros en Rodopi) in het noordoosten van het land, waar de afzettingen van Eocene-Oligocene ouderdom zijn en voornamelijk rijk aan eulandiet en clinoptiloliet. Het zijn zeolitische tophiformen die zijn ontstaan door hydrothermale alteratie van vulkanische as in open zoetwater- en zeewaterhydrologische systemen.
• De eilanden Kimolos en Polyeagos in de Cycladen, waar de rotsen voornamelijk uit het Quartair stammen en rijk zijn aan mordeniet. Daar is de zeolithisatie waarschijnlijk gerelateerd aan hydrothermale velden van hoge temperatuur als gevolg van recent vulkanisme.
• Het eiland Samos in het oosten van de Egeïsche Zee, met Miocene afzettingen rijk aan clinoptiloliet en analsimiet. De Samische afzettingen werden gevormd in een gesloten brak meer, waarbij het zeoliet werd neergeslagen door alkalisch meerwater (zout-alkalisch type afzettingen).

Afgezien van de bovengenoemde hoofdgebieden zijn er ook kleinere zeolietvoorkomens geregistreerd in andere vulkanische zones. In de pre-caldermale afzettingen van Santorini bijvoorbeeld, zijn zeolieten van de verwering van vulkanische tophi geïdentificeerd, terwijl zeolitische vulkanische gesteenten ook worden gevonden in neogene bekkens van westelijk Lesbos en elders. Over het algemeen is het mogelijk om natuurlijke zeolieten te vinden waar oude vulkanische as in contact is gekomen met water.

In de Griekse zeolitische toffs is het overheersende zeolietmineraal clinoptiloliet (van het orthorombische type HEU), vaak vergezeld van eulandiet – in wezen de kalkvariantvorm van hetzelfde zijdelingse structuurtype. Op sommige plaatsen komen ook andere zeolieten voor, zoals mordeniet (in de Cycladen) en analsimiet (in Samos).

Zeoliet in de oudheid: vroege rapporten en toepassingen

In het oude Griekenland bestond de term “zeoliet ” nog niet – die werd pas veel later uitgevonden. Onze voorouders gebruikten echter materialen waarvan we nu weten dat ze zeolieten bevatten. Vulkanisch gesteente en poreuze natuurstenen werden al in de oudheid gebruikt als bouwmateriaal en bodemverbeteraar. Historische bronnen vermelden bijvoorbeeld dat de Romeinen de gele Napolitaanse tufsteen (tuffo giallo napoletano) – rijk aan zeolitische mineralen zoals hawaziet en phillipsiet – gebruikten om gebouwen te bouwen en de hele stad Napels werd op dit materiaal gebouwd.

De Romeinen mengden ook vulkanische as (pozzolana) in kalkmortels voor de bouw van waterbouwkundige werken, een praktijk die ze waarschijnlijk kregen door empirische kennis over de weerstand van deze materialen tegen contact met water.

Archeologisch onderzoek in Griekenland toont aan dat de oude Grieken en Thraciërs verschillende natuurlijke gesteenten met een poreuze structuur gebruikten.

In Thracië bijvoorbeeld zijn prehistorische steengroeven van vuursteen en andere stenen gevonden vanaf het neolithicum, terwijl in de klassieke periode lokale tophi en zandstenen werden gebruikt als bouwmateriaal. Een typisch voorbeeld is de ‘krijtaarde ‘ van het eiland Kimolos – een witte, kleiachtige grond afkomstig van verweerde vulkanische as. Krijtaarde was al bekend sinds de oudheid en wordt door Theophrastus genoemd als laxeermiddel, dat werd gebruikt voor het reinigen van textiel en als medicinaal tegengif, dankzij de absorberende eigenschap. Hoewel krijtaarde voornamelijk verwijst naar kleimineralen (bijv. smectieten/bentonieten) en niet naar zeolieten, is het gebruik van vulkanische producten voor reiniging en gezondheidsdoeleinden een voorbode van het latere gebruik van zeoliet op soortgelijke manieren.

Het is belangrijk om op te merken dat het woord “zeoliet ” zelf een Griekse oorsprong heeft, hoewel het niet in oude teksten voorkomt. Het komt van het oude werkwoord zeo (‘koken’) en het zelfstandig naamwoord lithos (‘steen’). De term werd in 1756 bedacht door de Zweedse mineraloog Axel Cronstedt, die observeerde dat wanneer een bepaald mineraal wordt verhit, er waterdamp vrijkomt en het mineraal lijkt te ‘koken’. Geïnspireerd door de oude Griekse taal gaf Cronstedt het materiaal de naam zeoliet, wat ‘gekookte steen’ betekent. De Griekse taal “doopte” een materiaal wetenschappelijk dat de oude Grieken waarschijnlijk informeel gebruikten zonder het een naam te geven.

Hoewel er geen direct schriftelijk bewijs uit de oudheid is van het opzettelijke gebruik van zeoliet, suggereert de archeologische en folkloristische traditie dat de heilzame eigenschappen van dergelijke gesteenten niet onopgemerkt bleven. In Thracië bijvoorbeeld merkte de lokale bevolking al generaties lang op dat vee dat graasde op bodems met een zeolietondergrond rijkere en smaakvollere melk gaf, terwijl akkers in de buurt van zeolietvelden meer en betere gewassen opleverden. Bovendien werd het water van bronnen die door zeolietrotsen omhoog spoten als extreem ‘zoet’ en zuiver beschouwd: oude huisvrouwen wasten hun kleren in zulke bronnen en zagen een beter blekend effect dan welk ander medium uit die tijd dan ook. Deze tradities tonen aan dat lang voordat zeoliet wetenschappelijk werd bestudeerd, samenlevingen intuïtief de waarde erkenden van de poreuze ‘kookstenen’ die in hun omgeving aanwezig waren.

Wetenschappelijke ontdekking en studie (18e-20e eeuw)

De eerste wetenschappelijke verwijzing naar zeoliet werd, zoals hierboven vermeld, in 1756 gemaakt door Axel Cronstedt, waarmee de formele studie van dit mineraal van start ging. In de 19e en 20e eeuw ontdekten geologen talloze nieuwe soorten zeolieten en onderzochten ze hun eigenschappen.

Tegen het midden van de 20e eeuw waren er tientallen verschillende natuurlijke zeolieten geïdentificeerd, zoals clinoptiloliet, havaziet, mordeniet, analsimiet, phillipsiet enz. – en tegelijkertijd werden synthetische zeolieten (moleculaire zeven) gesynthetiseerd voor industriële toepassingen.

Het unieke vermogen van zeolieten om selectief moleculen te adsorberen, ionen uit te wisselen en als moleculaire zeven te fungeren, heeft de interesse aangewakkerd voor toepassingen in waterzuivering, katalytische processen en tal van andere gebieden.

In Griekenland begon het systematisch geologisch onderzoek naar zeolieten in de 20e eeuw, vooral na de oprichting van het Instituut voor Geologisch en Mineraal Onderzoek (IGME). Hoewel er al kleine afzettingen bekend waren (bijvoorbeeld op vulkanische eilanden), werd het bestaan van grote exploiteerbare afzettingen relatief laat ontdekt.

Een interessante vroege aanwijzing was Santorini: in 1981 rapporteerde de geoloog I. Kanaris van IGME in een intern rapport de ontdekking van zeoliet tophus op het eiland (in pre-caldera lagen). Dit was een van de eerste officiële rapporten over een zeolietafzetting op Grieks grondgebied.

De beslissende vooruitgang kwam aan het einde van de jaren 1980, toen IGME een uitgebreid onderzoeksprogramma uitvoerde om zeolietvoorkomens in heel Griekenland op te sporen. De resultaten waren onthullend: grote afzettingen van zeoliet tophi werden geïdentificeerd in Thracië – specifiek in gebieden in het zuiden van Evros (Petrota, Metaxades, Lefkimi, Feres, enz.) en in Rhodope (Skaloma site in de gemeente Arrianon).

Zeolitische zones werden ook bevestigd op de eilanden Kimolos/Polygos en Samos, in overeenstemming met eerdere aanwijzingen. Onderzoek van FHWI op sommige van deze locaties (bijv. Petrotas-Metaxades) heeft aangetoond dat de tophi zeer hoge zeolietgehaltes bevatten, waarbij zeoliet het hoofdbestanddeel van het gesteente is (meer dan 70-80% w/w).

Het is kenmerkend dat in de Petrota Evros een zeolitische tophus met een clinoptilolietgehalte tot ~89% werd gevonden, een internationaal extreem hoog percentage. De Evros afzetting werd daarom terecht beschreven als een van de schoonste en kwalitatief beste zeolietafzettingen ter wereld. In de Rhodope, bij Skaloma, bleek het zeoliet ook van ‘uitstekende kwaliteit ‘ te zijn (bijna zuiver clinoptiloliet). Met dit onderzoek door IGME kwam Griekenland aan het einde van de 20e eeuw op de “kaart” van landen met een opmerkelijk zeolietpotentieel.

Vanuit academisch oogpunt zijn er tientallen wetenschappelijke studies uitgevoerd door Griekse en buitenlandse geologen naar Griekse zeolietgesteenten. Er zijn bijvoorbeeld papers gepubliceerd over de mineralogie en geochemie van de Evros tophi, over de ionenuitwisselingscapaciteit van Griekse zeolieten en over hun commercieel potentieel. Professor M. Stamatakis van de Universiteit van Athene publiceerde, samen met buitenlandse medewerkers, in 1996 een beknopt document met een beschrijving van ‘de zeolietafzettingen van Griekenland’, met de nadruk op de drie bovengenoemde regio’s (Thracië, Kimolos/Polygoon, Samos) en hun geologische ontstaansvoorwaarden. Rond de eeuwwisseling van de 21e eeuw was de wetenschappelijke basis voor kennis over Grieks zeoliet gelegd: we wisten waar het zich bevond, hoe het gevormd werd en wat de bijzondere eigenschappen ervan waren.

Ontdekking van afzettingen in Thracië – van het laboratorium naar de praktijk

Vanaf het begin was de grootste belangstelling gericht op Thracië, vanwege de omvang en zuiverheid van de afzettingen daar. Al vanaf de eerste resultaten van IGME (eind jaren 1980 – begin jaren 1990) werd duidelijk dat het gebied van Noord-Evros (gemeente Orestiada) een “schat” herbergt: uitgebreide formaties van hoogwaardige zeolitische tophi. In het bijzonder werden 30 verschillende locaties in de prefectuur Evros gedetecteerd in zeolietgesteenten, waarvan 10 in het Petroti-Pentalofos gebied. Op 4 van deze Petrotes locaties werd zeoliet gedetecteerd met een zuiverheid variërend van ~76% tot 89% clinoptiloliet. Dit zijn vulkanische sedimenten uit de Eoceen-Oligocene periode, tot 100 m dik, afgezet in ondiepe mariene/unaire bekkens en later onderworpen aan verweringsprocessen door meteorische en zeewatercirculatie.

Het resultaat was de vorming van een poreus, licht gesteente waarin zeoliet het hoofdbestanddeel is. Deze tufstenen komen dicht onder het oppervlak voor, wat de mijnbouw vergemakkelijkt (het zeoliet “bevindt zich op geringe diepte, enkele tientallen meters onder de grond” volgens plaatselijke bronnen). De totale reserves in Evros worden geschat op honderden miljoenen tonnen zeolietmateriaal, waardoor de regio belangrijk is op wereldschaal.

Tegelijkertijd werd verder naar het zuiden in Thracië, in de prefectuur Rodopi, ook een exploiteerbare afzetting gevonden. Op de locatie ‘Skaloma ‘ (gemeente Arrianon), ongeveer 70 km ten zuidwesten van Petrotes, werd een zeolitische tophus van uitstekende kwaliteit ontdekt. Geologisch gezien behoort Skaloma tot hetzelfde bredere vulkanisch-sedimentaire bekken dat zich uitstrekt in het Komotini-Organi-Sapes gebied.

IgME’s onderzoek daar identificeerde verschillende zeolietvoorkomens. Met name drie deelgebieden (NW Skoloma, NE Skoloma en de ‘Kerostatis’ locatie) werden in detail bestudeerd en bleken een cumulatief totaal van ongeveer 5,2 miljoen ton natuurlijke zeolietreserves te bevatten (respectievelijk 1,0 + 1,7 + 2,5 miljoen ton). Het zeoliet van Skaloma is voornamelijk clinoptiloliet-HEU, vergelijkbaar in samenstelling met Evros, en daarom geschikt voor vergelijkbare toepassingen.

Laboratoriumtests uitgevoerd op monsters van de Thracische afzettingen toonden een zeer hoge ionenuitwisselingscapaciteit (CEC) voor zeoliet, in het bereik van 200-400 meq/100g. Bovendien maken de korrelgrootte en de hardheid van het materiaal het ideaal voor vermaling en gebruik in verschillende vormen (poeder, korrels). Deze eigenschappen maakten de weg vrij voor een veelheid aan industriële en milieutoepassingen: van bodemverbeteraars voor de landbouw en toevoegingsmiddelen voor diervoeders, tot waterzuiveringsfilters, adsorptiemiddelen voor zware metalen, reinigingsmiddelen voor olielekkages, bestanddelen van cement en bouwmaterialen, enz. Met andere woorden, het bestaan van dit “Griekse natuurlijke zeoliet” (zoals het vaak wordt genoemd) vormde een nieuwe waardevolle troef in de minerale rijkdom van het land, met potentieel voor exploitatie in vele sectoren.

Industrieel gebruik en de loop van het Griekse zeoliet tot vandaag

Ondanks de ontdekking van grote afzettingen zeoliet in Thracië in het begin van de jaren 1990, vond de industriële exploitatie ervan niet onmiddellijk plaats. Gedurende enkele jaren bleef Grieks zeoliet onontgonnen, een feit dat een ‘mysterie’ werd en zowel lokaal als nationaal tot discussies leidde. Sinds ongeveer 2003 hebben verschillende bedrijven interesse getoond in het verkrijgen van mijnbouwvergunningen, met name voor de Evros Petroton afzetting. De zaak ontwikkelde zich echter tot een langdurig juridisch en administratief geschil. Uit een onderzoek uit 2013 bleek dat de zeolietkwestie “de lokale gemeenschap al tien jaar plaagde” en dat het Ministerie van Milieu en de Gedecentraliseerde Overheid tegenover elkaar kwamen te staan, waarbij politici, IGME en zelfs de Inspectie voor Openbaar Bestuur betrokken waren.

Twee Thracische parlementsleden (Alexandros Kontos en Euripides Stylianides) klaagden in 2014 dat “persoonlijke belangen ” de exploitatie van zeoliet verhinderden, waardoor een enorme ontwikkelingskans voor de landbouwsector en daarbuiten onbenut bleef. Het bleek namelijk dat een reeks administratieve obstakels (bureaucratie, overlappende verantwoordelijkheden, nietigverklaring van besluiten) de afgifte van een exploitatievergunning hadden vertraagd. In feite ging het bedrijf dat aanvankelijk geïnteresseerd was in Petrota in beroep bij de rechtbank, terwijl het tegelijkertijd (volgens berichten) gedwongen werd om zeoliet uit het buitenland te importeren om te voldoen aan de behoeften van de Griekse markt. Het is opmerkelijk dat in de periode 2007-2009 de binnenlandse productie nihil of minimaal was (testextracties van een paar honderd ton), terwijl Griekenland tegelijkertijd zeoliet importeerde uit landen als Turkije, Bulgarije en Bosnië.

Ondanks de vertragingen hebben er de afgelopen jaren belangrijke ontwikkelingen plaatsgevonden. Sinds 2019-2020 hebben de bevoegde autoriteiten de milieu- en technische goedkeuringen afgerond voor twee grootschalige zeolietwinningsprojecten in Thracië: een in de prefectuur Rodopi en een in de prefectuur Evros. In Rodopi, in Skaloma, werd een openbaar steengroevegebied van ~98 ha toegewezen en werd een milieueffectrapport goedgekeurd voor 20 jaar exploitatie. Dit project werd toegekend aan het bedrijf “Avgi Ltd”, dat onder de handelsnaam “Thracian Zeolite ” vanaf begin 2021 begon met de winning en verwerking van zeoliet in een gebied van ~100 hectare in Noord-Griekenland.

Zo werd het Griekse clinoptiloliet zeoliet voor het eerst officieel op de markt gebracht, beschikbaar voor commercieel gebruik. Tegelijkertijd kwam de lokale gemeenschap in Evros in actie: er werd een volksbedrijf opgericht met de deelname van lokale bewoners (“Petroton Zeolite S.A. – O Lithoxos”), dat in 2021 de goedkeuring kreeg van een technische studie voor een privégroeve van 30 hectare op de locatie “Palioklisi” van Petroton. Eind 2021 lag ook dit project op schema, wat de start betekende van de zeolietwinning in Petrotta door de lokale bewoners zelf.

Vandaag de dag is het”Griekse zeoliet” dan ook niet langer een onvervulde belofte, maar een realiteit in uitvoering. Het wordt al gebruikt in innovatieve toepassingen: boeren in Noord-Griekenland verwerken het in hun velden om de bodemvochtigheid en vruchtbaarheid te verbeteren, boeren voegen het toe aan diervoeder voor een betere gezondheid van de dieren en het wordt ook getest in afvalwaterzuiveringsinstallaties als filter om vervuilende stoffen te verwijderen. Universitair onderzoek laat indrukwekkende resultaten zien, zoals een verhoging van de landbouwproductie tot 66% bij gebruik van Thracische zeoliet als bodemverbeteraar en een effectieve verwijdering van zware metalen en ammoniak uit afvalwater bij gebruik van Griekse zeoliet als filter. Daarnaast wordt Grieks zeoliet als industrieel mineraal overwogen voor de productie van lichtgewicht cement en mortel met betere thermische isolatie.

Als we teruggaan in de tijd, van de oudheid tot nu, zien we een fascinerende reis: van het stille gebruik van poreuze stenen door onze voorouders, naar de wetenschappelijke identificatie van zeoliet in de 18e eeuw, vervolgens naar de ontdekking van de schatten van Thracië in de 20e eeuw, en ten slotte naar de industriële exploitatie van vandaag. Grieks zeoliet, met zijn wortels letterlijk en etymologisch in het Griekse land, ontpopt zich als een materiaal met een enorm potentieel voor de toekomst. Gewapend met zijn unieke eigenschappen en de steun van zowel de wetenschappelijke gemeenschap als de lokale gemeenschappen, kan Grieks zeoliet bijdragen aan duurzamere landbouw, een schoner milieu en nieuwe innovatieve producten – en zo het volgende hoofdstuk schrijven in zijn zich steeds ontwikkelende geschiedenis.

Bronnen

Helleense Geologische & Geologische Autoriteit; Mineral Exploration (voorheen IGME), wetenschappelijke publicaties (Bulletin of the Geological Society of Greece, Mineralium Deposita), lokale en nationale pers (To Vima, Evros News, Ypaithros), websites voor informatie over zeoliet, evenals archiefmateriaal van mijnbouwbedrijven(Zeolife, Thracean Zeolite, Zeolithos Petroton).

De verwijzingen naar historische waarnemingen en folklore komen van de opgetekende ervaringen van de inwoners van het Petroton-gebied. Alles bij elkaar bevestigt het bewijs dat Grieks zeoliet, van een ‘kokende steen’ in de ogen van een Zweedse mineraloog, is uitgegroeid tot een waardevolle nationale hulpbron met eigenschappen van wereldklasse.