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 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? Verosimilmente no: ed è un peccato, perché, oltre ad essere interessante 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 originale ed istruttivo.

I sistemi con i quali si posson produrre i filtri a carboni attivi, o più precisamente proprio i carboni attivi stessi, sono in sostanza 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 sottoposto all’azione di un’atmosfera fortemente ossidante, quindi ricca di vapore, di ossigeno, o di biossido di carbonio, il tutto ad una temperatura intorno ai 1200 gradi. In entrambi i casi, la struttura molecolare del carbonio si modifica, aumentando la superficie esposta alle reazioni chimiche.

La forma in cui viene ridotto il carbone dei filtri dipende assolutamente dal suo impiego finale. Per la depurazione 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 mantenere costante e controllata l’atmosfera in musei e sale da esposizione) si preferisce utilizzare una forma granulare, qualche volta impregnata di diverse sostanze per migliorare le reazioni purificanti.

Che si tratti di un tipo o di un altro, d’aria o d’acqua, tutti questi filtri sono comunque basati sullo stesso principio. Anche nel basilare filtro da rubinetto, l’acqua corrente attraversa gli strati di carbone, e nel transito 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 perfettamente purificata e libera da sostanze nocive.