El carbón activado posee la virtud de adherir o retener en su superficie uno o más componentes (átomos, moléculas, iones) del líquido que está en contacto con él. Este fenómeno se denominapoder adsorbente. La adsorción es la responsable de purificar, desodorizar y decolorar el agua, principio que es posible extender a otros sólidos, líquidos o gases que tomen contacto con un elemento adsorbente.
Carbón activado se denomina a cualquier clase de carbón vegetal o de hueso que es sometido a un proceso de pulverización o granulación y que se caracteriza por poseer una superficie específica (alrededor de 500 a 1500 m2 por gramo). Esa superficie se caracteriza por una infinita cantidad de poros muy finos. Estos poros son los que retienen (adsorben) ciertos componentes que están presentes en el agua. En algunos casos, un gramo de carbón activado es capaz de adsorber hasta 0,93 gramos de gases y líquidos, lo que refleja a las claras la capacidad que posee.
¿Cómo se activa el carbón?
Activar debe entenderse como el proceso para que en un grano de carbón (en algunos casos impalpable), se formen una enorme cantidad de poros, cuya dimensión puede variar entre una millonésima y una diez milésima de milímetro.
Esto se logra calentando el carbón a una temperatura de aproximadamente 800 grados C., al tiempo que se inyecta en el ambiente donde es calentado, vapor de agua o anhídrido carbónico, que son los responsables de crear esos poros al oxidar parte de las moléculas de carbono. En algunos casos se agregan sustancias higroscópicas, tales como cloruro de cinc, para aumentar la capacidad de adsorción. El carbón de hueso posee aproximadamente un 10% de carbono, mientras que el vegetal puede tener hasta un 98%.
Obviamente el proceso no puede realizarse en un horno doméstico y si bien tampoco requiere de instalaciones extremadamente tecnificadas, debemos tener en cuenta que el carbón activado debe producirse en condiciones de higiene y sanidad acorde al uso que se le dará.
En forma de polvo impalpable de alta pureza se utiliza para la elaboración de medicamentos antidiarreicos y adsorbente intestinal. En granos de hasta dos milímetros, para filtros de líquidos de consumo humano (para purificar aguas destinadas a gaseosas, sifones, medicamentos, etc). Existen purificadores de aire, de líquidos industriales, etc. que utilizan carbón activado industrial, cuyo grado de pureza no es tan elevado y su costo bastante menor. Este sería el utilizado para acuarismo.
¿Cómo utilizarlo?.
Por elevada que sea la calidad y pureza del carbón, siempre tendrá una cantidad de polvo producido por el envasado, transporte y manipulación de las bolsas donde se envasan. De no tomarse adecuadas precauciones, el polvillo terminará dentro del acuario. Por lo tanto, lo más recomendable es poner el carbón activado que se va a utilizar en el filtro dentro de una media de mujer cortada al tamaño adecuado y cerrada con una bandita elástica. Hecho esto se enjuaga repetidamente hasta eliminar el polvo y luego se coloca la media, dentro del filtro, entre dos capas de perlón (o guata) de 2 cm de espesor. El mayor rendimiento se obtiene colocando el carbón activado como última capa de material filtrante de cualquier filtro, tanto verticales como horizontales.
Los coloides o materias coloidales.
En el límite entre materia disuelta y materia no disuelta, se encuentran una cantidad de materias en “semidisolución”, denominadas materias coloidales. Estas se originan de dos formas: pueden proceder de materia mineral (en cuyo caso el carbono no interviene en su composición) o pueden proceder de una forma orgánica (en cuyo caso están compuesta de carbono y otros elementos). Coloide proviene del griego kolla [= pegar] y de alguna manera el término identifica la característica de estas sustancias. Por medios químicos, físicos y aún electrolíticos, pueden ser transformadas en sustancias insolubles por floculación o en solubles por fermentación bacteriana. Este último es el principio sobre el que actúa el filtro biológico.
Las sustancias insolubles floculadas en menor medida y en mucho mayor medida las solubles de moléculas grandes y complicadas (generalmente sustancias orgánicas) son adsorbidas por el carbón. Esto significa que debemos tener la precaución de desconectar el filtro con carbón cuando:
1. se deban utilizar vitaminas o acondicionadores coloidales al agua del acuario;
2. se utilicen medicamentos, en particular antibióticos.
Por el contrario, cuando se utilicen fertilizantes nitrogenados del tipo inorgánico, no será necesario desconectarlo.
Un filtro de carbón suele ser un excelente auxiliar para eliminar los restos de medicamentos luego de haber sido medicado un acuario, ya que en poco tiempo dejará el agua libre de pigmentos y coloides.
Cantidad de carbón:
La cantidad de carbón a utilizar está en relación directa a la cantidad de litros de agua a filtrar, la cantidad de sustancias a ser adsorbidas y el tiempo que el usuario pretende utilizarlo. Sin duda es un cálculo muy difícil de establecer “a priori”, y en este caso lo mejor será “testear” la efectividad del carbón cuando haya transcurrido algún tiempo de uso. La experiencia nos dirá la cantidad a utilizar y el tiempo de vida útil.
El testeo se efectúa colocando dentro del filtro o en la entrada del agua al filtro, unas cuantas gotas de azul de metileno. Si el carbón permanece activo, el agua saldrá del filtro cristalina y sin coloración alguna. Si, en cambio, el agua que sale del filtro es ligeramente azulada, el carbón está agotado o a punto de agotarse y deberá ser renovado.
Debe tenerse en cuenta que una misma cantidad de carbón (por ejemplo ½ litro), actúa mejor en una capa más alta que ancha. Por eso los filtros tipo “botella”, “canasta” o similares (foto del título) son preferibles.
En acuarios pequeños es ideal el filtro casero fabricado con un envase de alimentos.
Qué es un carbón activado catalítico?
A diferencia de los carbones comunes con los cuales se elaboran los purificadores de agua domésticos, este tipo de carbón activado tiene las siguientes peculiaridades:
1) declorar agua a alta velocidad y sin agotarse en el proceso (ya que tiene la capacidad de acelerar una reacción sin participar como reactivo)
2) tiene un rendimiento total muy superior comparado con los carbones no catalíticos. Esto permite generar equipos más compactos para los usos industriales y aumentar entre 3 y 4 veces el caudal de los purificadores de agua de uso hogareño.
¿Cómo funciona el carbón activado catalítico?
Antes de saber cómo funciona, es conveniente recordar que significa decir que el agua de la red tenga cloro, cual es su consecuencia y su razón de ser.
El primer aspecto importante es que existen varios tipos de cloro en el agua y a fines prácticos se pueden diferenciar en dos tipos, el cloro libre y el cloro combinado. La diferencia entre ambos radica en que el primero se pierde rápidamente al dejar el agua un tiempo estancada, sin embargo el segundo solo se removerá hirviendo el agua o con algún tratamiento apropiado ya que es mucho más estable. El cloro libre y el cloro combinado son capaces de ser eliminados por el carbón activado catalítico.
En la planta de tratamiento de agua el cloro al ser burbujeado en el agua, reacciona (se hidroliza) casi inmediatamente para formar ácido hipocloroso (HOCl):
Cl2 + H2O ↔ HOCl + H+ + Cl–
El HOCl puede también disociarse del agua, dependiendo del pH, para formar el ión de hipoclorito (OCl–):
HOCl + OH– (acuoso) ↔ H2O + OCl–
Mientras más alto es el pH (más ión de hidróxido, OH) más hipoclorito se forma. Las tres formas de cloro libre son fuertes y reaccionan muy efectivamente con el carbón activado.
Los compuestos combinados de cloro son los productos de reacción del cloro libre con compuestos a base de amoníaco (usualmente compuestos orgánicos). En este punto es importante remarcar que el cloro combinado termina siendo consecuencia del actuar del cloro libre en el proceso de desinfección del agua y el cloro libre que nos llega a nuestra canilla es el remanente en exceso (por seguridad sanitaria) para garantizar las normativas bromatológicas del código de agua nacional.
En cuanto al carbón activado catalítico, el proceso catalítico que ocurre puede describirse en términos generales como:
[cloro libre o combinado] + C* → CO* + Cl-
donde C* representa el sitio activos libre del carbón activado catalítico y CO* representa un sitio intermedio. Hay que notar que el compuesto clorado es ahora reducido químicamente a ión de cloruro no reactivo (Cl-), que ya no le imparte sabor a cloro desagradable y mal olor al agua.
De este proceso se pueden destacar varios aspectos importantes y novedosos, pero el más destacado es que no existe un agotamiento del carbón ya que el rol del carbón activado catalítico es solo favorece la reacción para generar iones cloruros.
Por: Roberto Petracini Web: www.elacuarista.com
