Las generaciones actuales creemos que, varios de los inventos que conocemos y que hacen nuestra vida más cómoda y fácil se dieron hace pocos años. La mayoría de las veces no sabemos que algunos de los materiales que utilizamos hoy en día, se utilizaban desde tiempos antes de Cristo.
Un claro ejemplo de ello es el carbón activado, el cual es un carbón vegetal con estructura porosa que se utilizaba en Tebas, Grecia por el año 550 Antes de Cristo como absorbente en prácticas médicas. También hay evidencia de que los fenicios utilizaban barriles carbonizados en su cara interna para conservar el agua.
Fue hasta el año 1973 de nuestra era, cuando el Dr. D.M. Kehl utilizó el carbón vegetal en el área médica para mitigar los olores emanados por la gangrena y en 1872 aparecieron las primeras máscaras con filtros de carbón activo utilizadas en la industria química, para evitar la inhalación de vapores de mercurio.
En 1901, R. von Ostrtejko inventó dos procedimientos diferentes para obtener carbón activado y los patentó. Hoy en día, el carbón activado es un material que se utiliza ampliamente en diversas aplicaciones en nuestra vida diaria, aunque su uso en otras civilizaciones y culturas era ya una práctica muy antigua.
Los primeros usos del carbón activado fueron en el área médica como absorbente y en la conservación de bebidas como el agua y para proteger la salud de las personas evitando que inhalaran vapores dañinos.
El diario inglés The Independent afirma que el carbón activado debe su popularidad a la industria de la comida saludable, en especial a los sitios de jugos cold press, extraídos con prensa hidráulica, de California, Londres y Nueva York, donde se utilizó gracias a sus cualidades de adsorción de toxinas, lo cual les otorgó a los jugos que contenían carbón activado la etiqueta “detox”. Estos jugos de textura y color distintos son alimentos que ayudan a nuestro organismo a eliminar sustancias que son nocivas como desechos y toxinas.
Sin embargo, el uso más importante del carbón activado hasta nuestros días está relacionado con la purificación y tratamiento del agua y del aire.
¿Qué es el carbón activado?
El carbón activado o carbón activo es carbón poroso que tiene la capacidad de atrapar compuestos, principalmente orgánicos, presentes en un gas, como el aire, o en un líquido. Es tan efectivo en esta función, que es el material purificante más utilizado por el ser humano actualmente.
El carbón común se hace de la turba, esto es un carbón ligero y esponjoso que se forma por la descomposición de restos vegetales. También se extrae del carbón de mina, de la madera, de la cáscara de coco o del petróleo.
El carbón activado se produce calentando el carbón común con gas para formar espacios porosos en el interior del carbón, que ayudan a que pueda atrapar sustancias químicas.
El carbón activado tiene una alta capacidad de adsorción
Debido a que la superficie del carbón activado es porosa, cuando ciertas sustancias químicas pasan cerca de la superficie del carbón se unen a él quedan aprisionadas. Su alta porosidad lo hace un material altamente absorbente ya que las moléculas o iones de una sustancia quedan retenidos en la superficie del carbón activado por interacciones químicas y físicas.
La absorción, en cambio, es el proceso a través del cual un líquido es disuelto por otro líquido o un sólido. Adsorber tiene más relación con adherir y absorber con diluir.
Beneficios de la filtración con carbón activado
El carbón activado se utiliza en plantas de tratamiento de agua potable para eliminar las impurezas y contaminantes como materia orgánica, gases y partículas más pequeñas. Después de pasar por filtros de carbón activado, el agua sale clara, sin sedimentos, sin compuestos orgánicos y sin olor.
También se utiliza en la pre y post filtración en equipos de ósmosis inversa, que son equipos para la separación de partículas muy pequeñas en el agua como sales.
La ósmosis inversa se emplea para depurar el agua subterránea, purificaciones del caudal final de las estaciones de tratamiento de agua potable, para la decoloración del agua, esto es eliminar el cloro; la depuración de aguas para piscinas, refinamiento de aguas residuales tratadas, entre otros.
El proceso consiste en introducir el agua por la parte superior de una columna o filtro que contiene el carbón activo para que, mediante la acción de la gravedad o de una presión artificial, circule hacia abajo y se recupere el agua limpia a través de un sistema de drenaje inferior.
¿Cómo funcionan los filtros de carbón activado?
Los filtros de carbón activo contienen pequeños fragmentos de carbón, ya sea granulado o en bloques, que han recibido un tratamiento para ser extremadamente porosos.
Para darnos una idea de la porosidad del carbón activo, apenas 4 gramos de tienen una superficie equivalente a un campo de fútbol. Esta enorme superficie es el secreto de la eficacia de los filtros de carbón activado en la adsorción de contaminantes y otras sustancias.
Cuando el agua pasa por los filtros, los productos químicos quedan atrapados en el carbón y el resultado es un agua más pura Su eficacia depende del flujo y de la temperatura del agua. Por lo general, la mayoría de los filtros de carbón activado pequeños deben utilizarse con una presión baja y agua fría para tener una mayor eficiencia. Los filtros de carbón activo pueden tener diferentes propiedades en función del tamaño de los contaminantes que eliminan.
¿Qué elementos remueve del agua el carbón activado?
Los filtros de carbón son muy efectivos para remover diversos químicos perjudiciales. Estos incluyen cloro, benceno, radón, compuestos de solventes de trihalometano, químicos orgánicos volátiles tales como pesticidas y herbicidas y cientos de otros químicos artificiales que pueden ponerse en contacto con el agua de la red mientras fluye por el sistema.
Además, los filtros de carbono eliminan los malos sabores y olores del agua, por lo que pueden utilizarse en filtros para jarras, en purificadores, en duchas, en peceras o en dispensadores de agua para oficinas o domésticos.
Tipos de filtrado de carbón.
El carbón activado puede obtenerse a partir de madera o carbón mineral y se comercializa como carbón activado granulado o bloques de carbón activado.
Carbón activado granular. Generan menos caída de presión y se pueden operar a mayor flujo por su tecnología compacta. Son fabricados a partir de carbón vegetal extraído de cáscara de coco.
Carbón activado en bloque. El carbón activado en bloque tiene una tasa de remoción de contaminantes mayor. Sin embargo, existen muchos factores que afectan esta tasa, incluyendo la cantidad de carbón en la unidad, el flujo de agua, la cantidad de tiempo que los contaminantes estuvieron en contacto con el carbón y el tamaño de la partícula. El carbón puede remover partículas de un tamaño entre 50 y 0,5 micrones, siendo un micrón una milésima porción de un milímetro, o mejor dicho 0,001 mm, algo imperceptible para el ojo humano a simple vista.
Potabilizar el agua con carbón activado
El funcionamiento de un filtro de carbón activado es el mismo que el de los filtros de arena, que tienen la cualidad de retener los contaminantes cuando el agua pasa por un lecho filtrante compuesto de carbón activado. El agua fluye hacia abajo a través del medio filtrante hasta alcanzar la salida.
Sin embargo, es importante considerar que el carbón activado debe utilizarse como parte de un sistema de purificación de agua que incluya otros tipos de filtros o procesos de eliminación de virus y bacterias.
La mayoría de los purificadores de agua para uso doméstico hoy en día incluyen un sistema de purificación en 4 etapas.
Filtro de Polipropileno Extraído: para eliminar sedimentos y partículas suspendidas como plomo, óxidos o arena.
Bloque de Carbón Activado: para eliminar contaminantes orgánicos, químicos como cloro y entregar agua libre de olores y sabores.
Membrana de Ultrafiltración: remueve todo el material disuelto en el agua mayor a 0.01 micras, como materiales farmacéuticos, metales y bacterias.
Luz UV: Justo antes de salir del purificador de agua, una potente luz UV esteriliza el agua eliminando 99.9% de bacterias y virus, como Cryptosporidium, Hepatitis-A, Polio, E. Coli, Rotavirus, etc.
Gracias a la combinación de estos pasos para purificar el agua, proveen un agua cristalina, libre de olores, sabores, y libre de virus y bacterias.
Deodorización y purificación de aire
La misión de un purificador de aire es eliminar elementos presentes en el aire como polen, ácaros, polvo, humo de tabaco y otros contaminantes para obtener un aire limpio y sin olores. A través de un sistema de ventilación, el aire atraviesa un sistema de filtrado donde quedan atrapadas las impurezas.
El carbón activado se utiliza ampliamente en respiradores de cartucho, sistemas de recirculación de aire en espacios públicos, ventilación de drenajes y plantas de tratamiento de agua, casetas de aplicación de pinturas, y espacios que almacenan o aplican solventes orgánicos.
Hoy en día existen varias tecnologías para purificar el aire como pueden ser los precipitadores electrostáticos o el empleo de ozono, sin embargo, la empleada a nivel comercial son los filtros de alta eficiencia que ofrecen una solución efectiva y segura por su alto grado de retención de partículas.
La capacidad de retención del filtro que integre el purificador de aire es fundamental porque determina la calidad del aire que saldrá a la habitación. En este sentido, la recomendación es buscar modelos que dispongan de filtros HEPA (del inglés High Efficiency Particulate Air), que son capaces de atrapar todas las partículas iguales o superiores a 0.3 micras de diámetro con el 99.97% de efectividad.
Otros aspectos a considerar al adquirir un filtro para purificar el aire son:
Los metros cúbicos de la estancia cuyo aire vamos a purificar. Para calcularlo multiplicamos la base por su superficie multiplicado por la altura. Los purificadores de aire ofrecen en sus especificaciones este dato o bien una aproximación a la superficie a purificar.
La potencia necesaria para que el equipo funcione durante el tiempo que requiere para purificar el aire de la estancia. Cuantos más metros cúbicos tengamos que cubrir, más potencia requeriremos. Esta potencia suele darse en función del caudal de aire depurado por unidad de tiempo.
El ruido. No debemos pasar por alto este detalle ya que, si es un equipo que tendremos en una casa, en un espacio de trabajo, el ruido que genere el equipo puede ser molesto para las personas. El nivel de ruido para dormir debe ser inferior a 30 dB y el ruido generado por una nevera en buen funcionamiento oscila entre los 30 y 50 dB.
Manuales o programables. Mientras que los modelos más básicos se controlan in situ desde el propio aparato, los hay programables y con mando a distancia o incluso con una aplicación para manejarlo de forma telemática. Aunque no son tan populares como los aires acondicionados o los robots aspiradores, ya existen algunos modelos que pueden integrarse dentro del hogar inteligente, de modo que podamos gestionarlos mediante un asistente de voz.
Que incluyan sensórica para que funcionen de manera autónoma, detectando variaciones en la calidad del aire y las partículas, ajustando así tanto su tiempo de operación como la potencia empleada.
Que dispongan de tecnologías extras que complementen la purificación de los filtros HEPA como la ionización, el carbón activo o luz ultravioleta. Así, aquellos con filtro adicional de carbón son interesantes si buscamos neutralizar olores, los ionizantes ayudan a neutralizar partículas y los UV ayudan a neutralizar las bacterias acumuladas en los filtros.
La frecuencia de sustitución del filtro. La vida útil de un filtro HEPA es limitada por lo que hay que cambiarlo para que siga siendo efectivo. Algunos modelos van notificando cuando es necesario reemplazar esta pieza.
Otras aplicaciones del carbón activo
Además de su importante uso en la purificación del agua o aire tanto para uso doméstico, uso industrial o para purificar el agua utilizada en las industrias antes de que se vierta a caudales naturales, el carbón activado tiene otros usos importantes.
Refinación de azúcar: El carbón retiene las proteínas que dan color al jugo de caña; el objetivo fundamental de este proceso es evitar que el azúcar fermente y se eche a perder.
Decoloración de aceites vegetales: como el de coco, glucosa de maíz y otros líquidos destinados a la alimentación.
Decoloración y deodorización de bebidas alcohólicas: como vinos de uva y destilados de cualquier origen.
En conclusión, el carbón activado ha demostrado ser un elemento muy útil en muchas áreas como en la medicina, en la industria de alimentos y bebidas, en la farmacéutica y la belleza, así como en otras industrias y sectores en donde es ampliamente utilizado para la purificación del agua y el aire, entre otras aplicaciones, demostrando que un simple carbón activado, puede ser tan valioso en nuestra vida diaria, como un diamante.