Acqua sempre pura? Filtri a carboni attivi!
Certamente 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 depurazione dell’acqua e dell’aria? Probabilmente no: ed è un male, perché, oltre ad essere affascinante 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.
Sono in sostanza due i metodi che possono essere impiegati per la lavorazione dei carboni attivi necessari alla fabbricazione dei filtri. Il primo è basato su un processo che viene chiamato di carbonizzazione, e consiste in sostanza nel portare delle sostanze ricche di carbonio – come legna, gusci, o perfino normale torba – ad un’elevata temperatura, compresa fra i 600 e i 900 gradi centigradi, in un’atmosfera di gas inerti come argo o azoto così da evitarne la combustione. Il secondo metodo, detto di ossidazione, sottopone invece i materiali già elencati ad un’atmosfera ossidante, quindi ricca d’ossigeno, di biossido di carbonio o di vapore. In tal modo la conformazione molecolare del carbonio viene alterata, aumentandone la superficie attiva e accessibile per le reazioni chimiche.
La forma in cui viene ridotto il carbone dei filtri dipende strettamente dal suo uso 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 dunque 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 uniforme e controllata l’atmosfera in musei e sale da esposizione) si preferisce adoperare una forma granulare, qualche volta impregnata di diverse sostanze per potenziare le reazioni purificanti.
A prescindere dal tipo esatto di modello, sia che purifichi l’acqua che l’aria, c’è sempre un medesimo principio di base dietro al funzionamento di tutti questi filtri, che troviamo esemplificato anche nel semplicissimo filtro da rubinetto. Quando l’acqua corrente viene obbligata a scorrere attraverso gli strati di carbone, e reagisce con esso, le sostanze inquinanti strappate non possono transitare dai microcanali presenti nel carbone, in quanto le loro molecole sono troppo grosse, e per questo rimangono bloccate, lasciando scaturire acqua assolutamente pulita.