Carbón activado
El carbón activado es un material carbonoso poroso con una estructura altamente desarrollada de poros y una enorme superficie específica, que gracias a sus excelentes propiedades adsorbentes juega un papel crucial en diversos campos como protección ambiental, industria química, farmacéutica y alimentaria. A continuación, se detalla desde múltiples dimensiones:
1. Naturaleza y estructura del carbón activado
Composición principal: Principalmente carbono (contenido típico >90%), con trazas de hidrógeno, oxígeno y nitrógeno procedentes de materias primas o reacciones durante la activación.
Estructura porosa (clave para su capacidad adsorbente):
Microporos (<2 nm): Los más abundantes, adsorben moléculas pequeñas (gases, solventes) y determinan la eficacia en bajas concentraciones.
Mesoporos (2-50 nm): Adsorben moléculas grandes (orgánicos, coloides) y sirven como vías de difusión hacia microporos.
Macroporos (>50 nm): Actúan como "centros de distribución" facilitando el acceso a poros más pequeños, especialmente en líquidos.
Superficie específica: Entre 500-2000 m²/g (puede superar 3000 m²/g), proporcionando un potencial adsorbente excepcional.
2. Proceso de fabricación
Selección de materias primas:
Vegetales: Madera, cáscara de coco, huesos de frutas, paja, bambú (el de cáscara de coco destaca por su estructura porosa uniforme).
Minerales: Carbones (hulla, antracita, lignito).
Residuos industriales: Resinas, caucho reciclado.
Carbonización: Calentamiento a 400-600°C en atmósfera inerte para eliminar volátiles y producir un material carbonoso ("char") con baja capacidad adsorbente.
Activación (etapa crítica):
Física: Tratamiento a 800-1000°C con vapor, CO₂ o aire para oxidar selectivamente el material y crear poros (ejemplo: activación con vapor para carbón de cáscara de coco).
Química: Uso de ZnCl₂, H₃PO₄, etc., para generar poros y eliminar impurezas mediante reacciones químicas.
3. Mecanismos de adsorción
Física: Basada en fuerzas de van der Waals, reversible, dominante en la captura de moléculas en poros.
Química: Mediante grupos funcionales (-OH, -COOH) que reaccionan irreversiblemente con contaminantes (ejemplo: metales pesados en aguas residuales).
4. Clasificación
Por forma:
Granulado (GAC, 0.5-4 mm): Para tratamiento de agua/aire en lechos fijos.
Polvo (PAC, <0.18 mm): Alta velocidad de adsorción, uso puntual en emergencias.
Extruido: Alta resistencia mecánica, usado en desulfuración de gases.
Fibra (ACF): Porosidad uniforme, aplicaciones de alta eficiencia.
Por materia prima: De cáscara de coco (ideal para moléculas pequeñas), madera, carbón mineral, etc.
5. Aplicaciones principales
Medio ambiente:
Tratamiento de agua: Eliminación de orgánicos, cloro, metales pesados.
Purificación de aire: Captura de formaldehído, VOC, humos.
Industria:
Recuperación de solventes.
Separación de gases (ejemplo: purificación de biogás).
Salud y alimentación:
Purificación farmacéutica.
Decoloración de azúcares/aceites.
Otros: Soporte de catalizadores, electrodos para supercapacitores.
6. Regeneración y vida útil
Métodos de regeneración:
Térmica (800-1000°C para orgánicos).
Química (ácidos/álcalis para metales).
Biológica (microorganismos para contaminantes orgánicos diluidos).
Duración: Desde meses (filtros domésticos) hasta 5-10 años (sistemas industriales con regeneración periódica).
7. Selección y precauciones
Criterios de compra:
Tipo según aplicación (ejemplo: GAC para agua, PAC para emergencias).
Superficie específica, distribución de poros y resistencia mecánica.
Precauciones:
Reemplazar al saturarse para evitar desorción.
Usar variedades resistentes a corrosión en ambientes agresivos.
Almacenar lejos de fuentes de ignición y humedad.
Conclusión
El carbón activado, con su estructura única, se ha consolidado como un "adsorbente estrella" en la industria moderna. Sus aplicaciones siguen expandiéndose hacia energías renovables y tecnologías ambientales avanzadas, demostrando su versatilidad continua.