I filtri a carboni attivi: come funzionano?

Certamente 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 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 curioso ed istruttivo.

Esistono due sistemi essenzialmente 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 decisamente ossidante, quindi ricca di ossigeno, di vapore, o di biossido di carbonio. Il risultato 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 purificazione 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 immutabile e controllata l’atmosfera in musei e sale da esposizione) si preferisce impiegare una forma granulare, talvolta impregnata di diverse sostanze per potenziare le reazioni purificanti.

In ogni caso, il principio del funzionamento di questi filtri è comunque lo stesso. Prendiamo il caso di un consueto filtro da rubinetto: l’acqua corrente viene forzata ad oltrepassare il filtro di carboni attivi, e nel passaggio le due sostanze reagiscono; siccome i veleni e gli inquinanti presenti nell’acqua hanno molecole troppo grosse per passare dai pori del filtro, essi rimangono intrappolati, e l’acqua che oltrepassa i microcanali del carbone ne risulta purificata, e quindi adatta al consumo umano.