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Struttura e funzionamento dei filtri a carboni attivi

Indubbiamente non ci sono ignoti, almeno in teoria: ne avremo sentito parlare, magari ci saremo anche domandati dove comprarli, o direttamente ne abbiamo qualcuno in casa nostra. Ma sappiamo in effetti come funzionano i filtri a carboni attivi per la purificazione dell’acqua e dell’aria? Presumibilmente no: ed è un male, perché, oltre ad essere appassionante dal punto di vista dell’utilità, un filtro di questo tipo è anche un interessante esempio di fisica e chimica applicate, e il suo funzionamento è curioso ed istruttivo.

I sistemi con i quali si posson fabbricare i filtri a carboni attivi, o più precisamente proprio i carboni attivi stessi, sono essenzialmente due: la carbonizzazione e l’ossidazione. Nel primo caso, si sottopone del materiale ricco di carbonio – legno, gusci, o perfino della semplice torba – ad una temperatura molto elevata, compresa fra i 600 e i 900 gradi celsius, mantenendolo in un’atmosfera inerte di argo o di azoto per evitarne la combustione. Nel secondo, lo stesso genere di materiale viene invece solamente soggetto all’azione di un’atmosfera fortemente ossidante, quindi ricca di vapore, di ossigeno, o di biossido di carbonio, il tutto ad una temperatura vicino ai 1200 gradi. In entrambi i casi, la intelaiatura molecolare del carbonio si modifica, aumentando la superficie esposta alle reazioni chimiche.

Il carbone attivo che dovrà essere impiegato per filtrare l’acqua viene preferibilmente ridotto a polvere, in quanto questo – sia che si debba depurare un intero bacino d’acqua che il singolo flusso di un rubinetto – massimizza, a parità di volume, la superficie di carbone che potrà reagire con le impurità presenti. Quando invece si deve depurare l’aria di un ambiente, come ad esempio accade nei musei per proteggere le opere d’arte, si preferisce che il carbone sia in foma granulare, e spesso lo si impregna, per ottimizzare le reazioni, con una gamma di sostanze, dal Magnesio, allo Zinco, al Calcio, al Litio, al Ferro e all’Alluminio..

Che si tratti di un tipo o di un altro, d’aria o d’acqua, tutti questi filtri sono in ogni modo basati sullo stesso principio. Anche nel fondamentale filtro da rubinetto, l’acqua corrente attraversa gli strati di carbone, e nel passaggio si verifica una reazione: e poiché le sostanze che vogliamo eliminare, come veleni e inquinanti, hanno molecole troppo grosse per transitare dai micro canali del carbone attivo, rimangono intrappolate, e lasciano uscire un’acqua completamente purificata e libera da sostanze nocive.