Origen, usos y clasificaciones en el Tratamiento de Agua

¿Cuál es su origen?

Por todos es conocido que el carbón es un combustible fósil, muy usado en la industria (generación de energía eléctrica, siderurgia, coque, eliminación de sustancias, etc). Sin embargo, si nos trasladamos al campo que nos ocupa en OSMOFILTER, en el ámbito de la potabilización de aguas, tenemos que centrarnos en su uso para la eliminación de cloro y materia orgánica, mediante adsorción en carbón activo.                                        
Estamos hablando de un material poroso, que retiene en su superficie compuestos presentes en un gas o en un líquido. El carbón activo es un medio de adsorción, reteniendo moléculas orgánicas en sus microporos. Se activa mediante procesos térmicos o químicos, de los que hablaremos también en este artículo, consiguiendo ampliar su capacidad de adsorción (se forman poros y se crea una mayor superficie adsorbente).

Ejemplo: si un gramo de carbón vegetal tiene una superficie de unos 50 m2, con la activación se puede llegar hasta los 800 m2. Es decir, hay un aumento de 16 veces la superficie de adsorción, que nos va a permitir retener sustancias que contiene el agua.

Para poder obtener este tipo de carbón, en primer lugar, hay que partir de materias primas que formen carbones con estructuras poco ordenadas, como puede ser madera poco dura, carbones minerales (lignitos, bituminosos y de antracita) y cáscaras o huesos de vegetales (coco, almendra, nuez). Por lo tanto, dependiendo del material de partida, el resultado final será diferente, en función de las variaciones naturales que puedan presentarse. Esto nos lleva al siguiente punto, que serían los tipos.

 ¿Qué tipo de clasificaciones existen?

Si nos centramos en el tratamiento de aguas, podemos clasificar el carbón activo por su aspecto y por su origen.
Si nos referimos a su aspecto, tenemos dos tipos:
– Carbón en polvo, con diámetro menor o igual a 0,25mm. Se aplica en la purificación de líquidos, eliminándose después con un filtro que elimina partículas pequeñas (filtro prensa).                                                     – Carbón granular, con diámetro superior a los 0,25mm. Por lo tanto, hay mucha variedad de tamaño de partículas y se usa tanto en la purificación de líquidos como de gases.

Cuando clasificamos por su origen encontramos los siguientes tipos:
– Los carbones activados de origen mineral disponen de un abanico mayor de tamaños de poros, haciéndolos más adecuados para aplicaciones en las que buscamos retener compuestos de distintos tamaños moleculares.
– Los que parten de cáscaras o huesos van a tener poros pequeños y se utilizarán en el tratamiento de gases o en la potabilización de aguas que provienen de pozos.

¿Cómo conseguimos la activación del carbón?

Como hemos comentado al inicio de este artículo, hay 2 métodos para conseguir la activación:
1) Activación física (térmica). Se realiza en dos etapas:
a. Primera etapa: Carbonización. Elimina elementos como hidrógeno y oxígeno, para dar lugar a una estructura porosa rudimentaria.
b. Segunda etapa: Gasificación del carbonizado. Se expone a una atmósfera oxidante que elimina los productos volátiles y átomos de carbono, aumentando el volumen de poros y la superficie específica. Esto se hace en distintos hornos a temperaturas cercanas a 1000 °C.
2) Activación química. El material se impregna con un agente químico, que puede ser ácido fosfórico o hidróxido de potasio, y se calienta en un horno a 500-700 °C. Los agentes químicos reducen la formación de material volátil y alquitranes, aumentando el rendimiento del carbón. El resultante se lava para la eliminación de ácido.
Teniendo en cuenta todo lo comentado hasta ahora, vamos a pasar a las aplicaciones prácticas, centrándonos en la decloración, en la que utilizamos el carbón activo granular.

¿Cómo lo aplicamos en el tratamiento de agua?

Tal y como acabamos de comentar, el carbón activo se usa para la eliminación de cloro y también para la de materia orgánica presentes en el agua. Vamos a necesitar filtros con este material tanto en la filtración al uso como para un pretratamiento de una ósmosis inversa.

Todo parte de la necesidad de desinfectar el agua. La manera más común es mediante cloración, lo que provoca que tengamos disueltos en el agua ácido hipocloroso (HClO) y el ion hipoclorito (ClO-). Ambas conforman lo que se define como cloro libre.

Ambos son oxidantes fuertes, reaccionando rápidamente con impurezas orgánicas e inorgánicas y ejerciendo un efecto biocida en los microorganismos. El cloro que reacciona y el que interviene en esta etapa de desinfección, deja de ser libre y pasa a denominarse cloro combinado.
Una vez terminada esta etapa, hay muchos procesos industriales en los que es necesario eliminar el cloro libre residual, para que la calidad del producto final sea la deseada. Mediante la acción un filtro de carbón activado granular podemos conseguirlo.

En OSMOFILTER trabajamos con carbón de origen mineral y con carbón de base de cáscara de coco. ¿Cuándo usar uno u otro?

El carbón activo mineral tiene diversas utilidades en el ámbito del tratamiento de aguas. Por ejemplo, tiene una gran capacidad de adsorción y depuración en lo que respecta a materia orgánica, detergentes, herbicidas, pesticidas… También es usado para la decloración de aguas potables, eliminando a su vez olores y sabores, y en el campo de aguas residuales es muy eficaz en la eliminación de hidrocarburos. Es el que habitualmente llevan nuestros equipos, dada su buena relación rendimiento-precio.

El carbón activo con base de cáscara de coco posee una superficie específica mayor que el de origen mineral. Como consecuencia de ello, se acelera el proceso de eliminación de cloro, dado el tipo de poro que predomina (alta microporosidad) y por tener un menor porcentaje de impurezas. Es menos habitual y su uso está restringido a aplicaciones especiales.

Por último, pero no menos importante, tanto en la eliminación del cloro como de la materia orgánica, es muy importante tener en cuenta el tiempo de contacto del agua con el material para un buen resultado final.

Si necesitas ampliar información sobre este tema, en OSMOFILTER disponemos de un amplio rango de equipos y un grupo de profesionales que nos permiten proponeros soluciones.