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MINERALOGIA APPLICATA

 
Ricercatori afferenti: P. Cappelletti (Responsabile),  A. ColellaR. de GennaroV. MorraD. Calcaterra, M. D’Amore, 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.
 
Jackson Marie D., Mulcahy Sean R., Chen Heng, Li Yao, Li Qinfei, Cappelletti Piergiulio, Wenk Hans-Rudolf (2017). Phillipsite and Al-tobermorite mineral cements produced through low-temperature water-rock reactions in Roman marine concrete. AMERICAN MINERALOGIST, vol. 102, p. 1435-1450, ISSN: 0003-004X, doi: 10.2138/am-2017-5993CCBY
Colella A., Di Benedetto C., Calcaterra D., Cappelletti P., D'Amore M., Di Martire D., Graziano S.F., Papa L. (2017). The Neapolitan Yellow Tuff: An outstanding example of heterogeneity. CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS, vol. 136, p. 361-373, ISSN: 0950-0618, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2017.01.053
P. Cappelletti, P. Petrosino, M. de Gennaro, A. Colella, S. F. Graziano, M. D'Amore, M. Mercurio, G. Cerri, R. de Gennaro, G. Rapisardo, A. Langella (2015). The "Tufo Giallo della Via Tiberina" (Sabatini Volcanic District, Central Italy): a complex system of lithification in a pyroclastic current deposit. MINERALOGY AND PETROLOGY, vol. 109, p. 85-101, ISSN: 0930-0708, doi: 10.1007/s00710-014-0357-z
Jackson M. D., Gudmundsson M. T., Bach W., Cappelletti P., Coleman N. J., Ivarsson M., Jónasson K., Jørgensen S. L., Marteinsson V., Mcphie J., Moore J. G., Nielson D., Rhodes J. M., Rispoli C., Schiffman P., Stefánsson A., Türke A., Vanorio T., Weisenberger T. B., White J. D. L., Zierenberg R., Zimanowski B. (2015). Time-lapse characterization of hydrothermal seawater and microbial interactions with basaltic tephra at Surtsey Volcano. SCIENTIFIC DRILLING, vol. 20, p. 51-58, ISSN: 1816-8957], doi: 10.5194/sd-20-51-2015
A. Langella, D.L. Bish, P. Cappelletti, G. Cerri, A. Colella, R. de Gennaro, S.F. Graziano, A. Perrotta, C. Scarpati, M. de Gennaro (2013). New insights into the mineralogical facies distribution of Campanian Ignimbrite, a relevant Italian industrial material. APPLIED CLAY SCIENCE, vol. 72, p. 55-73, ISSN: 0169-1317, http://dx.doi.org/10.1016/j.clay.2013.01.008
M. Ostrooumov, P. Cappelletti, R. de Gennaro (2012). Mineralogical study of zeolite from New Mexican deposits (Cuitzeo area, Michoacan, Mexico). APPLIED CLAY SCIENCE, vol. 55, p. 27-35, ISSN: 0169-1317, http://dx.doi.org/10.1016/j.clay.2011.09.011
G. Diego Gatta, V. Kahlenberg, R. Kaindl, N. Rotiroti, P. Cappelletti, M. de’ Gennaro (2010). Crystal structure and low-temperature behavior of “disordered” thomsonite. AMERICAN MINERALOGIST, vol. 95, p. 495-502, ISSN: 0003-004X, http://dx.doi.org/10.2138/am.2010.3353
G. D. Gatta, P. Cappelletti, A. Langella (2010). Crystal-chemistry of phillipsites from the Neapolitan Yellow Tuff. EUROPEAN JOURNAL OF MINERALOGY, vol. 22, p. 779-786, ISSN: 0935-1221, http://dx.doi.org/10.1127/0935-1221/2010/0022-2027
 
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.
 
Özen S., Göncüoğlu M.C., Liguori B., de Gennaro B., Cappelletti P., Gatta G.D., Iucolano F., Colella C. (2016). A comprehensive evaluation of sedimentary zeolites from Turkey as pozzolanic addition of cement- and lime-based binders. CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS, vol. 105, p. 46-61, ISSN: 0950-0618, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2015.12.055
G. Diego Gatta, Piergiulio Cappelletti, Bruno de’ Gennaro, Nicola Rotiroti, Alessio Langella (2015). New data on Cu-exchanged phillipsite: a multi-methodological study. PHYSICS AND CHEMISTRY OF MINERALS, vol. 42, p. 723-733, ISSN: 0342-1791, doi: 10.1007/s00269-015-0757-6
M. Dondi, Cappelletti P., D’Amore M., de Gennaro R., Graziano S.F., Langella A., Raimondo M. C. Zanelli (2016). Lightweight aggregates from waste materials: Reappraisal of expansion behavior and prediction schemes for bloating. CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS, p. 394-409, ISSN: 0950-0618, doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.09.111
de Gennaro R., Graziano S.F., Cappelletti P., Colella A., Dondi M., Langella A., de Gennaro M. (2009). Structural concrete with waste-based lightweight aggregates: from landfill to engineered materials. ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY, vol. 43, p. 7123-7129, ISSN: 0013-936X, http://dx.doi.org/10.1021/es9012257
 
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.
Piergiulio Cappelletti, Abner Colella, Alessio Langella, Mariano Mercurio, Lilia Catalanotti, Vincenzo Monetti, Bruno de Gennaro (2017). Use of surface modified natural zeolite (SMNZ) in pharmaceutical preparations Part 1. Mineralogical and technological characterization of some industrial zeolite-rich rocks. MICROPOROUS AND MESOPOROUS MATERIALS, vol. 250, p. 232-244, ISSN: 1387-1811, doi: 10.1016/j.micromeso.2015.05.048
Marković Marija, Daković Aleksandra, Krajišnik Danina, Kragović Milan, Milić Jela, Langella Alessio, de Gennaro Bruno, Cappelletti Piergiulio, Mercurio Mariano (2016). Evaluation of the surfactant/phillipsite composites as carriers for diclofenac sodium. JOURNAL OF MOLECULAR LIQUIDS, vol. 222, p. 711-716, ISSN: 0167-7322, doi: 10.1016/j.molliq.2016.07.127
Serri Carla, de Gennaro Bruno, Catalanotti Lilia, Cappelletti Piergiulio, Langella Alessio, Mercurio Mariano, Mayol Laura, Biondi Marco (2016). Surfactant-modified phillipsite and chabazite as novel excipients for pharmaceutical applications?. MICROPOROUS AND MESOPOROUS MATERIALS, vol. 224, p. 143-148, ISSN: 1387-1811, doi: 10.1016/j.micromeso.2015.11.023
de Gennaro Bruno, Mercurio Mariano, Cappelletti Piergiulio, Catalanotti Lilia, Daković Aleksandra, De Bonis Alberto, Grifa Celestino, Izzo Francesco, Kraković Milan, Monetti Vincenzo, Langella Alessio (2016). Use of surface modified natural zeolite (SMNZ) in pharmaceutical preparations. Part 2. A new approach for a fast functionalization of zeolite-rich carriers. MICROPOROUS AND MESOPOROUS MATERIALS, vol. 235, p. 42-49, ISSN: 1387-1811, doi: 10.1016/j.micromeso.2016.07.043
Bruno de Gennaro, Lilia Catalanotti, Piergiulio Cappelletti, Alessio Langella, Mariano Mercurio, Carla Serri, Marco Biondi, Laura Mayol (2015). Surface modified natural zeolite as a carrier for sustained diclofenac release: a preliminary feasibility study. COLLOIDS AND SURFACES. B, BIOINTERFACES, vol. 130, p. 101-109, ISSN: 0927-7765, doi: 10.1016/j.colsurfb.2015.03.052
 
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
Mercurio Mariano, Cappelletti Piergiulio, De Gennaro Bruno, De Gennaro Maurizio, Bovera Fulvia, Iannaccone Francesco, Grifa Celestino, Langella Alessio, Monetti Vincenzo, Esposito Luigi (2016). The effect of digestive activity of pig gastro-intestinal tract on zeolite-rich rocks: An in vitro study. MICROPOROUS AND MESOPOROUS MATERIALS, vol. 225, p. 133-136, ISSN: 1387-1811, doi: 10.1016/j.micromeso.2015.11.039
M. Mercurio, A. Langella, P. Cappelletti, B. de Gennaro, V. Monetti, M. de Gennaro (2012). May the use of Italian volcanic zeolite-rich tuffs as additives in animal diet represent a risk for the human health?. PERIODICO DI MINERALOGIA, vol. 81, p. 393-407, ISSN: 0369-8963, http://dx.doi.org/10.2451/2012PM0023
P. Cappelletti, G. Rapisardo, B. de Gennaro, A. Colella, A. Langella, S. F. Graziano, D. L. Bish, M. de Gennaro (2011). Immobilization of Cs and Sr in aluminosilicate matrices derived from natural zeolites. JOURNAL OF NUCLEAR MATERIALS, vol. 414, p. 451-457, ISSN: 0022-3115, http://dx.doi.org/10.1016/j.jnucmat.2011.05.032
 
La Mineralogia Applicata per i Beni Culturali
Il gruppo di lavoro ha partecipato alla costituzione del Centro Regionale di Competenza per lo Sviluppo ed il Trasferimento dell’Innovazione Applicata ai Beni Culturali e Ambientali INNOVA nell’ambito del quale ha realizzato  il Laboratorio Pluritematico e Tecniche Diagnostiche Finalizzato al Restauro ed alla Conservazione di Beni Culturali al quale partecipano ricercatori afferenti alle Facoltà di Architettura, Ingegneria e Scienze.
Le ricerche sono dirette principalmente  allo studio delle rocce della Campania utilizzate come pietre ornamentali, sia per fornire un contributo di conoscenze ed idee su questi materiali tanto diffusamente utilizzati nell'architettura storica della Campania sia per verificare se esistono le condizioni per un recupero dei siti di antica estrazione ed una conseguente valorizzazione di questi materiali. Questa attività viene svolta in stretta collaborazione con esperti di storia dell'architettura e di restauro, in quanto il fine principale della ricerca è migliorare le conoscenze sul la pietra quando posta in opera, interpretandone i processi di degrado che la coinvolgono e quindi raccogliere tutte le informazioni utili per la redazione di un progetto che dia risultati duraturi nel tempo. Un ruolo importante in questa fase viene svolto dalla diagnostica ed in particolare dalla diagnostica integrata che consente, attraverso l’apporto di esperienze multidisciplinari, di conosce e interpretare l’architettura storica e guidare l’intervento. Ciò al fine di: migliorare la fase conoscitiva, migliorare le fasi operative d’intervento e ridurre i costi di esecuzione delle indagini specialistiche ottimizzando ed integrando gli accertamenti diagnostici che, attraverso un progetto condiviso, saranno ridotti a quelli strettamente indispensabili.
Papa L., Colella A., Cappelletti P., Mercurio M., Di Benedetto C., Langella A., Calcaterra D. (2014). La conservazione delle pietre in ambiente marino: Il caso dell'Ignimbrite Campana . ARKOS, vol. 5-6, quinta serie, p. 51-59, ISSN: 1974-795
Di Benedetto C., Cappelletti P., Colella A., Langella A., Favaro M., Luca G., Calcaterra D. (2014). La conservazione delle pietre in ambiente costiero: Il caso del Tufo Giallo Napoletano. ARKOS, vol. 5-6, quinta serie, p. 43-49, ISSN: 1974-7950
V. Russo, P. Cappelletti, S. Pollone, C. Di Benedetto (2014). Interdisciplinary Research about Bourbon's Architectural Heritage: the Case-study of the Immacolatella in Naples. RESTORATION OF BUILDINGS AND MONUMENTS, vol. 20, p. 25-48, ISSN: 1864-7251
Di Benedetto C., Cappelletti P., Favaro M., Graziano S.F., Langella A., Calcaterra D., Colella A. (2015). Porosity as key factor in the durability of two historical building stones: Neapolitan Yellow Tuff and Vicenza Stone. ENGINEERING GEOLOGY, vol. 193, p. 310-319, ISSN: 0013-7952, doi: 10.1016/j.enggeo.2015.05.006
Izzo Francesco, Arizzi Anna, Cappelletti Piergiulio, Cultrone Giuseppe, De Bonis Alberto, Germinario Chiara, Graziano Sossio Fabio, Grifa Celestino, Guarino Vincenza, Mercurio Mariano, Morra Vincenzo, Langella Alessio (2016). The art of building in the Roman period (89 B.C. - 79 A.D.): Mortars, plasters and mosaic floors from ancient Stabiae (Naples, Italy). CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS, vol. 117, p. 129-143, ISSN: 0950-0618, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2016.04.101
A. Langella, D. Calcaterra, P. Cappelletti, A. Colella, M. P. D’Albora, V. Morra, M. de Gennaro (2009). Lava stones from Neapolitan volcanic districts in the architecture of Campania region, Italy. ENVIRONMENTAL EARTH SCIENCES, vol. 59, p. 145-160, ISSN: 1866-6280, http://dx.doi.org/10.1007/s12665-009-0012-x
 
 
Collaborazioni:
  • Dr. Marie D. Jackson, Utah University
  • Dr. Tobias B Wiesenberger, Iceland Geological Survey
  • Prof. A. Langella, dr. M. Mercurio: Dipartimento di Scienze per la Biologia, la Geologia e l'Ambiente Università del Sannio di Benevento
  • Prof. Aldo Aveta, Prof. A. Buccaro, Prof. G. Marino: Dipartimento di Storia e Restauro Federico II;
  • Prof. B. de Gennaro Dipartimento d’Ingegneria dei Materiali e della Produzione, Federico II;
  • Prof. A. De Simone: Università Suor Orsola Benincasa
  • Prof. G. Oggiano, dott. G. Cerri, dott. P. Mameli: Dipartimento di Scienze Botaniche, Ecologiche e Geologiche Università di Sassari;
  • Prof. M. Pansini: Laboratorio Materiali del Dipartimento di Meccanica, Strutture, Ambiente e Territorio dell’Universita` di Cassino;
  • Prof. R. Laviano: Dipartimento Geomineralogico Università di Bari;
  • Prof. D. Gatta: Dipartimento di Scienze della Terra, Università di Milano
  • Prof. A. Pezzino: Dipartimento di Scienze Geologiche Università di Catania;
  • Prof. D. Bish.: Geology Department, Indiana University Bloomington (USA)
  • Prof. Emilio Galàn, Prof. M.A. Dora Vazquez: Department of Crystallography and Mineralogy Univ. Siviglia (Spagna).
  • Dott. M. Dondi, dott. C. Zanelli: Istituto di Scienza e Tecnologia dei Materiali Ceramici, CNR-ISTEC;
  • Dott. S. Fiore: CNR, Istituto di Metodologie per l’analisi Ambientale, Laboratorio di Geologia Medica e Ambientale;
 
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;
  • Istituto Nazionale per il Commercio Estero, Area Beni Strumentali,