El carbón activado tiene propiedades especiales que le permiten eliminar compuestos orgánicos volátiles (COV), olores y otros contaminantes gaseosos del aire. Lo logra de una manera diferente a otros purificadores de aire como HEPA que solo filtran la contaminación de partículas del aire. Los filtros de aire de carbón atrapan moléculas de gas en un lecho de carbón vegetal, un proceso que tiene una historia sorprendentemente colorida. Aquí profundizarás en cómo funcionan. Luego, puede considerar si el uso de un filtro de aire de carbón satisfará sus necesidades al examinar sus ventajas e inconvenientes.
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¿Qué son los filtros de aire de carbón activado?
Tabla de contenidos
Los filtros de aire de carbón son los filtros más utilizados para eliminar gases. Están diseñados para filtrar gases a través de un lecho de carbón activado (también llamado carbón activado) y generalmente se usan para combatir los compuestos orgánicos volátiles (COV) liberados por productos domésticos comunes. También se utilizan a menudo para eliminar los olores del aire, como el olor a humo de tabaco. No pueden eliminar del aire partículas finas como moho, polvo o polen.
La colorida historia de la filtración de carbón
Los seres humanos han estado usando carbón vegetal para purificar el agua, a veces accidentalmente, durante miles de años.
Primero, ¿qué es carbón vegetal o carbono? Estos términos intercambiables se refieren a los restos de una combustión incompleta. Imagine la pieza de madera carbonizada que queda después de una fogata. Solo el material fácilmente combustible en la madera se ha quemado, ya sea por calor insuficiente o por suministro deficiente de oxígeno. El carbón negro que queda es principalmente carbón. El proceso industrial de fabricación de carbón vegetal lo logra calentando una sustancia en una cámara de vacío, que libera todos los compuestos volátiles y deja todo el carbono. La madera se usa comúnmente para hacer carbón, pero también se usan cáscaras de coco y carbón. Cada sustancia crea un tipo de carbón ligeramente diferente.
¿Cómo se activa el carbón? El carbón activado es carbón que se ha sometido a algún procesamiento adicional para mejorar su capacidad para atrapar moléculas de gas. Primero, se inyecta con aire caliente, dióxido de carbono o vapor, lo que crea una red de poros diminutos en el carbono, aumentando enormemente su área de superficie. Esto crea muchos más lugares para que las moléculas queden atrapadas y hace que el carbono sea mucho más eficaz como medio de filtrado. Un artículo de la Agencia de Protección Ambiental de Ohio señala que un solo gramo de carbón activado puede tener cientos de metros cuadrados de superficie interna. La mayor parte del carbón activado también se trata con una sustancia química que mejora su capacidad para filtrar contaminantes específicos.
La colorida historia del uso de la filtración de carbón. ¿Cómo descubrieron los humanos que el carbono puede ser eficaz para filtrar contaminantes? Es probable que el primer uso fuera para eliminar impurezas en el metal fundido para la fabricación de bronce. Los egipcios parecen haber sido los primeros en usarlo de forma médica, para eliminar los olores asociados con las infecciones. Sabemos que los marineros de los siglos XVI al XVIII a menudo almacenaban su agua potable en barriles que habían sido carbonizados o untados con carbón en el interior para mantener el agua fresca en viajes largos.
En la Primera Guerra Mundial, las máscaras de gas utilizaron carbón vegetal para filtrar algunos de los gases mortales utilizados contra las tropas, pero solo fueron efectivas contra algunas de las toxinas. La producción y el uso de carbón activado crecieron drásticamente solo después de la Segunda Guerra Mundial, lo que finalmente condujo al desarrollo de filtros modernos de carbón activado para aire y agua.
¿Cómo atrapan los filtros de aire de carbón los contaminantes gaseosos?
Diagrama: la adsorción es muy diferente de la absorción. Los productos químicos gaseosos en el aire (específicamente los productos químicos orgánicos volátiles o COV) se adhieren a la superficie de los filtros de aire de carbón hasta que la superficie del filtro está completamente saturada.
Los filtros de aire de carbón eliminan los contaminantes del aire con un proceso conocido como adsorción. Tenga en cuenta que esto es diferente a la absorción. En absorción, la sustancia que desea eliminar (digamos agua) se absorbe en la estructura del absorbente (como una esponja), pero no se convierte en parte del absorbente a nivel molecular. Por lo tanto, cuando absorbe agua con una esponja, el agua no se adhiere químicamente a la esponja. Simplemente llena los espacios en su interior.
Los filtros de carbón por otro lado se utilizan adsorción, no absorción. La diferencia clave aquí es que durante la adsorción los contaminantes se adhieren al exterior del carbono. Mientras que con la absorción, los contaminantes se absorben dentro de la estructura misma, como con la esponja.
El carbono es una red de átomos de carbono conectados entre sí. El proceso de activación es tan importante porque el aumento en el área de la superficie le da a los gases un área mayor para adherirse. Cuando una molécula de alguna sustancia gaseosa atraviesa el carbón, puede adherirse a la superficie del lecho, siempre que haya un sitio de adsorción abierto.
El proceso de adsorción permite que los filtros de aire de carbón filtren químicos orgánicos (gases) del aire. El problema con el lecho de carbón activado es que con el tiempo, los contaminantes gaseosos llenan cada vez más los sitios de adsorción del carbón activado. Una vez que el lecho está saturado, el filtro ya no puede atrapar contaminantes. De hecho, los productos químicos con una mayor afinidad por un sitio de adsorción pueden desplazar a los que tienen menor afinidad, y la afinidad de un producto químico determinado por el sorbente depende en gran medida de las condiciones ambientales, como la temperatura y la humedad relativa. Por lo tanto, a medida que cambian las condiciones, el filtro puede liberar diferentes sustancias químicas. Cuando un filtro de aire de carbón está saturado, es posible que note que emite un olor extraño. Este es un fuerte indicador de que es hora de cambiar su filtro de carbón.
Cómo utilizar eficazmente un filtro de aire de carbono
Los filtros de aire de carbón pueden ser una parte importante del sistema de purificación de aire de su hogar, pero deben usarse correctamente.
- Asegúrese de que use suficiente carbono. Algunos filtros afirman ser filtros de carbón activado, pero solo usan un rastro de carbón. Estos no serán efectivos porque se saturan casi de inmediato. Una pauta aproximada es que un buen filtro de aire de carbón activado usa al menos cinco libras de carbón; por supuesto, no todo el carbón se crea de la misma manera y algunos pueden tener más sitios de unión (y capacidad de saturación) que otros. Pero, en términos generales, cuanto más carbono se use, más efectivo puede ser porque habrá más sitios de sorción a los que adherirse.
- El flujo de aire es vital. Para eliminar la mayor cantidad posible de contaminantes del aire, el aire debe pasar la mayor cantidad de tiempo posible pasando a través del carbono. En la industria de los filtros de aire, esto se conoce como «tiempo de permanencia». Un filtro con una buena cantidad de carbón de suficiente espesor y un alto tiempo de permanencia será mucho más efectivo que un filtro con una fina capa de carbón.
- Cambia tu filtro de carbón. Una vez que el carbón se satura, pierde toda su eficacia como filtro de aire. Es imperativo que lo cambie por un filtro de carbón nuevo cuando esto suceda. El problema es que no existe un método perfecto para saber cuándo está saturado el carbono. A veces notarás el olor; a veces no lo harás. Puede seguir las pautas del fabricante y cambiarlo de forma regular, aunque esto es solo una estimación aproximada. El carbono se satura según la cantidad de uso y la cantidad de contaminantes a los que está expuesto. Reemplazar los filtros de carbón es una inversión costosa, pero un programa de reemplazo mensual es un buen punto de partida.
Tenga en cuenta que, de acuerdo con la EPA, los filtros de fase gaseosa, como el carbón activado, no pueden eliminar fácilmente el monóxido de carbono y deben emplearse otros pasos importantes, como tener un detector de monóxido de carbono, para evitar la exposición.
Ahora que sabe cómo usar bien un filtro de carbón, el siguiente paso es aprender en qué situaciones se puede usar de manera efectiva.
¿Para qué sirve el carbón activado?
Los filtros de aire de carbón activado pueden ser útiles en algunas áreas.
- Compuestos orgánicos volátiles (COV). Los filtros de aire de carbón pueden ser efectivos para filtrar COV del aire. Estas son sustancias gaseosas que la mayoría de los otros filtros mecánicos, como los filtros HEPA, no pueden tocar. Algunos de los gases del humo de los cigarrillos o los que se desprenden al secar la pintura o los productos de limpieza pueden eliminarse del aire mediante un filtro de carbón. El benceno, el tolueno, el xileno y algunos compuestos clorados se encuentran entre los que pueden eliminarse mediante filtros de carbón.
- Hedor. Los purificadores de aire mecánicos que solo pueden filtrar partículas no pueden eliminar los olores desagradables en absoluto. Por lo tanto, las personas a menudo usan filtros de carbón para eliminar los olores, aunque, por supuesto, no pueden eliminarlos todos.
Inconvenientes de usar carbón activado
- Reemplazo de filtro. Reemplazar los filtros de carbón saturado puede resultar inconveniente y costoso. También puede ser difícil determinar cuándo es necesario reemplazar su filtro de carbón, ya que no hay señales visibles cuando está completamente saturado. Solo tiene que adivinar o confiar en las recomendaciones de reemplazo del fabricante.
- No se puede eliminar la contaminación por partículas. Los filtros de aire de carbono eliminan muchos compuestos orgánicos del aire, pero como se mencionó anteriormente, no pueden abordar las partículas contaminantes. Estas partículas pueden incluir alérgenos como el polvo y el polen, o incluso los del humo de segunda mano o de los incendios forestales, el último de los cuales puede ser especialmente peligroso a corto plazo.
