Struttura e funzionamento dei filtri a carboni attivi

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Sicuramente non ci sono ignoti, almeno in teoria: ne avremo sentito parlare, magari ci saremo anche domandati dove comprarli, o perfino ne abbiamo qualcuno in casa nostra. Ma sappiamo in effetti come funzionano i filtri a carboni attivi per la depurazione 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 affascinante esempio di fisica e chimica applicate, e il suo funzionamento è singolare ed istruttivo.

Esistono due sistemi primariamente utilizzati a livello industriale per la preparazione del carbone attivo che dà il nome, e costituisce la parte fondamentale di questi filtri. Il primo di questi è la carbonizzazione, nella quale si sottopongono ad alta temperatura, fino ai 900 gradi centigradi, e ad un’atmosfera inerte che ne impedisca la combustione, come argon o azoto, dei materiali ricchi di carbonio, come ad esempio legno o torba; nel secondo caso, quello della ossidazione, si porta la temperatura a livelli ancora superiori, intorno ai 1200 gradi, e si sottopongono gli stessi materiali all’azione di un’atmosfera fortemente ossidante, quindi ricca di ossigeno, di vapore, o di biossido di carbonio. Il prodotto è lo stesso: un carbone con una diversa intelaiatura molecolare, traforata da microscopici canali che ne moltiplicano la superficie attiva.

La configurazione in cui viene ridotto il carbone dei filtri dipende assolutamente dal suo impiego finale. Per la pulizia dell’acqua, sia che si tratti di una singola conduttura che di un vasto bacino, si preferisce massimizzare, a parità di volume, la superficie del carbone esposta al contatto e quindi in grado di fare reazione: per questo, in tali casi si preferisce un carbone sotto forma di polvere. D’altro canto, nei filtri per l’aria (ad esempio utilizzati per serbare uniforme e controllata l’atmosfera in musei e sale da esposizione) si preferisce impiegare una forma granulare, qualche volta impregnata di diverse sostanze per migliorare le reazioni purificanti.

Che si tratti di un modello o di un altro, d’aria o d’acqua, tutti questi filtri sono in ogni modo basati sullo stesso principio. Anche nel basilare 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 scorrere dai micro canali del carbone attivo, rimangono intrappolate, e lasciano uscire un’acqua assolutamente purificata e libera da sostanze nocive.