La terre de diatomées - Diatomaceous earth

Un échantillon de terre de diatomées de qualité alimentaire

La terre de diatomées ( / ˌ d . Ə . T ə m . Ʃ ə s / ), diatomite ( / d æ t . Ə ˌ m t / ), ou kieselgur / kieselguhr est un phénomène naturel, doux, roche sédimentaire siliceuse qui peut être émiettée en une fine poudre blanche à blanc cassé. Il a une granulométrie allant de plus de 3 µm à moins de 1 mm, mais typiquement de 10 à 200 µm. Selon la granularité , cette poudre peut avoir un toucher abrasif , similaire à la poudre de pierre ponce , et a une faible densité en raison de sa porosité élevée . La composition chimique typique de la terre de diatomées séchée au four est de 80 à 90 % de silice , avec 2 à 4 % d' alumine (attribuée principalement aux minéraux argileux ) et 0,5 à 2 % d'oxyde de fer .

La terre de diatomées se compose de restes fossilisés de diatomées , un type de protiste à carapace dure . Il est utilisé comme aide à la filtration , abrasif doux dans des produits tels que les produits à polir pour métaux et les dentifrices , insecticide mécanique , absorbant pour liquides, agent matifiant pour revêtements, charge renforçante dans les plastiques et le caoutchouc, antiblocage dans les films plastiques, support poreux pour catalyseurs chimiques, litière pour chat , activateur dans les études de coagulation sanguine , un composant stabilisant de la dynamite , un isolant thermique et un sol pour les plantes en pot et les arbres comme le bonsaï .

Terre de diatomées vue sous un éclairage en champ clair sur un microscope optique . Cette image de particules de terre de diatomées dans l'eau est à une échelle de 6,236 pixels/ μm , l'image entière couvrant une région d'environ 1,13 sur 0,69 mm.
Photo au microscope électronique à balayage de terre de diatomées

Composition

Chaque gisement de terre de diatomées est différent, avec des mélanges variés de terre de diatomées pure combinée à d'autres argiles et minéraux naturels. Les diatomées de chaque gisement contiennent différentes quantités de silice, en fonction des conditions de sédimentation , de la présence d'autres sédiments (argile, sable, cendres volcaniques), et de l'âge du gisement ( diagenèse , dissolution/précipitation de la silice , tests de vieillissement des diatomées ). Les espèces de diatomées peuvent également différer selon les gisements. L'espèce de diatomée dépend de l'âge et du paléoenvironnement du gisement. À son tour, la forme d'une diatomée est déterminée par son espèce.

De nombreux gisements dans toute la Colombie-Britannique , comme Red Lake Earth, datent de l' époque du Miocène et contiennent une espèce de diatomée connue sous le nom de Melosira granulata . Ces diatomées ont environ 12 à 13 millions d'années et ont une petite forme globulaire. Un gisement contenant des diatomées de cette époque peut apporter certains avantages par rapport à d'autres. Par exemple, les diatomées de l' époque éocène (environ 40 à 50 millions d'années) ne sont pas aussi efficaces dans leur capacité à absorber les fluides, car à mesure que les diatomées plus anciennes recristallisent, leurs petits pores se remplissent de silice.

Formation

Les diatomites se forment par l'accumulation des restes de silice amorphe ( opale , SiO 2 ·nH 2 O) de diatomées mortes ( algues microscopiques unicellulaires ) dans les sédiments lacustres ou marins . Les restes fossiles consistent en une paire de coquilles ou frustules symétriques . Les diatomites marines se trouvent en association avec une grande variété d'autres types de roches, mais les diatomites lacustres sont presque toujours associées à la roche volcanique. Le chert de diatomées se compose de diatomite qui a été cimentée avec de la silice.

Les diatomées sont capables d'extraire la silice d'une eau saturée à moins de 1 % en silice amorphe (indice de saturation (IS) : -2). Leurs frustules restent non dissous car ils sont entourés d'une matrice organique. Les minéraux argileux peuvent également précipiter sur les frustules et les protéger de la dissolution dans l'eau de mer. Lorsque la diatomée meurt, le frustule est dépouillé de sa couche organique et exposé à l'eau de mer. En conséquence, seulement 1% à 10% des frustules survivent assez longtemps pour être enfouis sous les sédiments et une partie est dissoute dans les sédiments. On estime que seulement 0,05 % à 0,15 % de la quantité originale de silice produite par les diatomées est conservée dans les archives sédimentaires.

Découverte

En 1836 ou 1837, le paysan allemand Peter Kasten découvrit la terre de diatomées (en allemand : Kieselgur ) en creusant un puits sur les pentes nord de la colline Haußelberg , dans la lande de Lüneburg en Allemagne du Nord .

Sites d'extraction et de stockage dans la lande de Lüneburg

Neuohe – extraction de 1863 à 1994
Wiechel de 1871 à 1978
Hützel de 1876 à 1969
Hösseringen de 1880 à 1894 environ
Hammerstorf de 1880 à 1920
Oberohe de 1884 à 1970
Schmarbeck de 1896 à c. 1925
Steinbeck de 1897 à 1928
Breloh de 1907 à 1975
Schwindebeck de 1913 à 1973
Hetendorf de 1970 à 1994

Les dépôts ont une épaisseur allant jusqu'à 28 mètres (92 pieds) et sont tous constitués de terre de diatomées d'eau douce.

Jusqu'à la Première Guerre mondiale , la quasi-totalité de la production mondiale de terre de diatomées provenait de cette région.

Autres dépôts

En Pologne, les gisements de terre de diatomées se trouvent à Jawornik et sont composés principalement de squelettes de diatomées (frustules)

En Allemagne, la terre de diatomées était également extraite à Altenschlirf sur le Vogelsberg ( Haute Hesse ) et à Klieken ( Saxe-Anhalt ).

Il y a une couche de terre de diatomées de plus de 6 mètres (20 pieds) d'épaisseur dans la réserve naturelle de Soos en République tchèque.

Les gisements de l'île de Skye , au large de la côte ouest de l'Écosse, ont été exploités jusqu'en 1960.

Dans le Colorado et dans le comté de Clark, dans le Nevada , aux États-Unis, il existe des gisements pouvant atteindre plusieurs centaines de mètres d'épaisseur par endroits. Des gisements marins ont été exploités dans la formation Sisquoc dans le comté de Santa Barbara, en Californie, près de Lompoc et le long de la côte sud de la Californie . Il s'agit du plus grand gisement de diatomite au monde. Des gisements marins supplémentaires ont été exploités dans le Maryland , la Virginie , l' Algérie et le MoClay du Danemark. Des dépôts d'eau douce dans des lacs se trouvent dans le Nevada, l' Oregon , l' État de Washington et la Californie . Des dépôts lacustres se trouvent également dans les lacs interglaciaires de l'est des États-Unis, au Canada et en Europe en Allemagne, en France, au Danemark et en République tchèque. L'association mondiale des gisements de diatomites et des gisements volcaniques suggère que la disponibilité de silice à partir de cendres volcaniques peut être nécessaire pour les gisements de diatomites épais.

On trouve parfois de la terre de diatomées sur les surfaces désertiques . Des recherches ont montré que l'érosion de la terre de diatomées dans de telles zones (telles que la dépression de Bodélé au Sahara ) est l'une des sources les plus importantes de poussières affectant le climat dans l'atmosphère.

Les frustules siliceuses des diatomées s'accumulent dans les marais et les lacs frais et saumâtres. Certaines tourbes et tourbières contiennent une abondance suffisante de frustules pour qu'elles puissent être exploitées. La plupart des terres à diatomées de Floride ont été trouvées dans la boue des zones humides ou des lacs. L'American Diatomite Corporation, de 1935 à 1946, a raffiné un maximum de 145 tonnes par an à partir de son usine de transformation près de Clermont, en Floride . De la boue provenant de plusieurs endroits dans le comté de Lake, en Floride, a été séchée et brûlée ( calcinée ) pour produire la terre de diatomées. Il était autrefois extrait du lac Mývatn en Islande.

Les gisements commerciaux de diatomite sont limités aux périodes tertiaires ou quaternaires . Des gisements plus anciens datant du Crétacé sont connus, mais sont de faible qualité.

Des gisements de diatomites riches en fossiles ont été localisés en Nouvelle-Zélande, mais l'exploitation des gisements de Foulden Maar à l'échelle industrielle, pour la conversion en alimentation animale, a suscité une forte opposition.

Forme commerciale

La terre de diatomées est disponible dans le commerce sous plusieurs formats :

  • la terre de diatomées granulée est une matière première simplement broyée pour un emballage pratique
  • la terre de diatomées broyée ou micronisée est particulièrement fine (10 m à 50 m) et utilisée pour les insecticides.
  • la terre de diatomées calcinée est traitée thermiquement et activée pour les filtres.
Les parois cellulaires individuelles des diatomées conservent souvent leur forme même dans les médias filtrants traités commercialement, comme celui-ci pour les piscines
Diatomées marines vivantes de l'Antarctique (amplifiées)

Coutumes

Explosifs

En 1866, Alfred Nobel a découvert que la nitroglycérine pouvait être rendue beaucoup plus stable si elle était absorbée dans la diatomite (kieselguhr). Cela a permis un transport et une manipulation beaucoup plus sûrs que la nitroglycérine pure sous forme liquide. Nobel a breveté ce mélange comme dynamite en 1867; le mélange est également appelé dynamite guhr en référence au terme allemand kieselguhr.

Filtration

L' ingénieur de Celle , Wilhelm Berkefeld, a reconnu la capacité de la terre de diatomées à filtrer et a développé des filtres tubulaires (appelés bougies filtrantes) tirés à partir de la terre de diatomées. Lors de l' épidémie de choléra à Hambourg en 1892, ces filtres Berkefeld ont été utilisés avec succès. Une forme de terre de diatomées est utilisée comme média filtrant , en particulier pour les piscines. Il a une porosité élevée car il est composé de particules creuses microscopiques. La terre de diatomées (parfois désignée par des marques déposées telles que Celite) est utilisée en chimie comme aide à la filtration, pour augmenter le débit et filtrer les particules très fines qui autrement passeraient à travers ou boucheraient le papier filtre . Il est également utilisé pour filtrer l'eau, en particulier dans le processus de traitement de l'eau potable et dans les aquariums , et d'autres liquides, tels que la bière et le vin. Il peut également filtrer les sirops, le sucre et le miel sans enlever ou altérer leur couleur, leur goût ou leurs propriétés nutritionnelles.

Abrasif

L'utilisation la plus ancienne de la diatomite est comme abrasif très doux et a été utilisée dans le dentifrice , les produits à polir pour métaux et certains gommages pour le visage.

Antiparasitaire

La diatomite est intéressante comme insecticide en raison de ses propriétés abrasives et physico- sorbantes . La poudre fine adsorbe les lipides de la couche externe cireuse des exosquelettes de nombreuses espèces d'insectes ; cette couche agit comme une barrière qui résiste à la perte de vapeur d'eau du corps de l'insecte. Endommager la couche augmente l'évaporation de l'eau de leur corps, de sorte qu'ils se déshydratent, souvent mortellement.

Les arthropodes meurent à cause du manque de pression d'eau, basé sur la loi de diffusion de Fick . Cela fonctionne également contre les gastéropodes et est couramment utilisé dans le jardinage pour vaincre les limaces . Cependant, comme les limaces vivent dans des environnements humides, l'efficacité est très faible. La terre de diatomées est parfois mélangée avec un attractif ou d'autres additifs pour augmenter son efficacité.

Il n'est pas prouvé que la forme des diatomées contenues dans un dépôt affecte leur fonctionnalité lorsqu'il s'agit d'adsorption des lipides ; cependant, certaines applications, telles que celle pour les limaces et les escargots, fonctionnent mieux lorsqu'une diatomée de forme particulière est utilisée, ce qui suggère que l'adsorption des lipides n'est pas tout. Par exemple, dans le cas des limaces et des escargots, les grandes diatomées épineuses fonctionnent mieux pour lacérer l'épithélium du mollusque. Les coquilles de diatomées fonctionneront dans une certaine mesure sur la grande majorité des animaux qui subissent une mue en perdant la cuticule , comme les arthropodes ou les nématodes . Il peut également avoir d'autres effets sur les lophotrochozoaires , tels que les mollusques ou les annélides .

La diatomite de qualité médicale a été étudiée pour son efficacité en tant qu'agent vermifuge chez les bovins; dans les deux études citées, les groupes traités avec de la terre de diatomées ne s'en sortaient pas mieux que les groupes témoins. Il est couramment utilisé à la place de l'acide borique et peut être utilisé pour aider à contrôler et éventuellement à éliminer les infestations de punaises de lit , d' acariens , de cafards , de fourmis et de puces .

La terre de diatomées est largement utilisée pour lutter contre les insectes dans le stockage des céréales.

Pour être efficace comme insecticide, la terre d' infusoires doit être uncalcinated ( par exemple, il ne doit pas être avant l'application traité à la chaleur) et ont une taille moyenne de particules inférieure à environ 12 pm ( par exemple, la nourriture Qualité- voir ci - dessous ).

Bien qu'ils soient considérés comme présentant un risque relativement faible, les pesticides contenant de la terre de diatomées ne sont pas exemptés de la réglementation aux États-Unis en vertu de la Federal Insecticide, Fungicide and Rodenticide Act et doivent être enregistrés auprès de l' Environmental Protection Agency .

Thermique

Ses propriétés thermiques lui permettent d'être utilisé comme matériau barrière dans certains coffres-forts résistants au feu. Il est également utilisé dans l'isolation en poudre sous vide pour une utilisation avec la cryogénie. De la poudre de terre de diatomées est insérée dans l'espace sous vide pour aider à l'efficacité de l'isolation sous vide. Il a été utilisé dans les cuisinières AGA classiques comme barrière thermique.

Prise en charge du catalyseur

La terre de diatomées trouve également une certaine utilisation comme support pour les catalyseurs , servant généralement à maximiser la surface et l' activité d' un catalyseur . Par exemple, le nickel peut être supporté sur le matériau - la combinaison est appelée Ni-Kieselguhr - pour améliorer son activité en tant que catalyseur d' hydrogénation .

Agriculture

La terre de diatomées d'eau douce naturelle est utilisée en agriculture pour le stockage des céréales en tant qu'agent antiagglomérant et insecticide. Il est approuvé par la Food and Drug Administration comme additif alimentaire pour empêcher l'agglomération.

Certains pensent qu'il peut être utilisé comme anthelminthique naturel (vermifuge), bien que des études n'aient pas montré son efficacité. Certains agriculteurs l'ajoutent à leurs aliments pour bétail et volaille pour éviter l'agglomération des aliments. La "terre de diatomées de qualité alimentaire" est largement disponible dans les magasins de fournitures d'aliments pour animaux agricoles.

La diatomite d'eau douce peut être utilisée comme milieu de culture dans les jardins hydroponiques .

Il est également utilisé comme milieu de culture dans les plantes en pot, en particulier comme terre à bonsaï . Les amateurs de bonsaï l'utilisent comme additif pour le sol, ou mettent un bonsaï en pot dans de la terre de diatomées 100%. En maraîchage, il est parfois utilisé comme conditionneur de sol , car comme la perlite , la vermiculite et l' argile expansée , il retient l'eau et les nutriments, tout en s'écoulant rapidement et librement, permettant une circulation élevée d'oxygène dans le substrat de culture.

Marqueur dans les expériences de nutrition animale

La terre de diatomée naturelle séchée et non calcinée est régulièrement utilisée dans la recherche sur la nutrition du bétail comme source de cendres insolubles dans l'acide (AIA), qui est utilisée comme marqueur non digestible. En mesurant la teneur en AIA par rapport aux nutriments dans les régimes alimentaires d'essai et les matières fécales ou digesta prélevés dans l'iléon terminal (dernier tiers de l'intestin grêle), le pourcentage de ce nutriment digéré peut être calculé à l'aide de l'équation suivante :

où:

N est la digestibilité des nutriments (%)
N f est la quantité de nutriments dans les matières fécales (%)
N F est la quantité de nutriments dans l'aliment (%)
A f est la quantité d'AIA dans les selles (%)
A F est la quantité d'AIA dans l'alimentation (%)

La terre de diatomées d'eau douce naturelle est préférée par de nombreux chercheurs à l'oxyde chromique, qui a été largement utilisé dans le même but, ce dernier étant un cancérigène connu et, par conséquent, un danger potentiel pour le personnel de recherche.

Construction

La terre de diatomées usée du processus de brassage peut être ajoutée à la masse céramique pour la production de briques rouges avec une porosité ouverte plus élevée.

La terre de diatomées est considérée comme un matériau inorganique non métallique très important qui peut être utilisé pour la production de diverses céramiques, y compris la production de céramiques poreuses selon la technologie hydrothermale à basse température.

Variétés spécifiques

  • La tripolite est la variété trouvée à Tripoli , en Libye.
  • L'argile de Bann est la variété que l'on trouve dans la vallée de Lower Bann en Irlande du Nord.
  • Moler ( Mo-argile ) est la variété trouvée dans le nord-ouest du Danemark, en particulier sur les îles de Fur et Mors .
  • La terre de diatomées de qualité alimentaire dérivée d'eau douce est le type utilisé dans l'agriculture des États-Unis pour le stockage des céréales, comme complément alimentaire et comme insecticide. Il est produit non calciné , a une granulométrie très fine et est très pauvre en silice cristalline (<2%).
  • Le grade de filtre pour piscine / bière / vin dérivé d'eau salée n'est pas adapté à la consommation humaine ou efficace comme insecticide. Habituellement calciné avant d'être vendu pour éliminer les impuretés et les contenus volatils indésirables, il est composé de particules plus grosses que la version d'eau douce et a une teneur élevée en silice cristalline (>60%).

Dégradation microbienne

Certaines espèces de bactéries dans les océans et les lacs peuvent accélérer le taux de dissolution de la silice dans les diatomées mortes et vivantes ; en utilisant des enzymes hydrolytiques pour décomposer la matière organique algale.

Importance climatologique

Le climat de la Terre est affecté par la poussière dans l' atmosphère , il est donc important pour la climatologie de localiser les principales sources de poussière atmosphérique . Des recherches récentes indiquent que les dépôts de surface de terre de diatomées jouent un rôle important. La recherche montre qu'une quantité importante de poussière provient de la dépression de Bodélé au Tchad , où les tempêtes poussent le gravier de diatomite sur les dunes , générant de la poussière par abrasion .

Considérations de sécurité

L'inhalation de silice cristalline est nocive pour les poumons, provoquant une silicose . La silice amorphe est considérée comme ayant une faible toxicité, mais une inhalation prolongée provoque des changements dans les poumons. La terre de diatomées est principalement constituée de silice amorphe, mais contient un peu de silice cristalline, en particulier sous forme d'eau salée. Dans une étude sur des travailleurs, ceux exposés à la terre de diatomées naturelle pendant plus de cinq ans n'avaient pas de modifications pulmonaires significatives tandis que 40 % de ceux exposés à la forme calcinée avaient développé une pneumoconiose . Les formulations courantes de terre de diatomées d'aujourd'hui sont plus sûres à utiliser, car elles sont principalement composées de silice amorphe et contiennent peu ou pas de silice cristalline.

La teneur en silice cristalline de la terre de diatomées est réglementée aux États-Unis par l' Occupational Safety and Health Administration (OSHA) et il existe des directives du National Institute for Occupational Safety and Health qui fixent les quantités maximales autorisées dans le produit (1%) et dans l'air à proximité de la zone de respiration des travailleurs, avec une limite d'exposition recommandée à 6 mg/m 3 sur une journée de travail de 8 heures. L'OSHA a fixé une limite d'exposition admissible pour la terre de diatomées à 20 mppcf (80 mg/m 3 /%SiO 2 ). A des niveaux de 3 000 mg/m 3 , la terre de diatomées est immédiatement dangereuse pour la vie et la santé.

Dans les années 1930, l'exposition professionnelle à long terme chez les travailleurs de l'industrie de la terre de diatomée cristobalite qui ont été exposés à des niveaux élevés de silice cristalline en suspension dans l'air pendant des décennies s'est avérée avoir un risque accru de silicose .

Aujourd'hui, les travailleurs sont tenus d'utiliser des mesures de protection respiratoire lorsque les concentrations de silice dépassent les niveaux admissibles.

La diatomite produite pour les filtres de piscine est traitée avec une chaleur élevée ( calcination ) et un fondant ( carbonate de soude ), ce qui fait que le dioxyde de silicium amorphe autrefois inoffensif prend sa forme cristalline.

Voir également

Les références

Liens externes