Evidências da utilização do carvão em aplicações medicinais são encontradas há alguns milhares de anos na civilização egípcia. Os hindus já filtravam sua água com carvão e finalmente no século XIII o carvão foi usado na purificação de soluções açucaradas. Neste mesmo século outra utilização importante para o carvão foi descoberta, a capacidade de adsorver gases. Carvão ativado é definido como um material poroso com grande área superficial capaz de adsorver substâncias. As matérias-primas mais comuns na produção do carvão ativado são:

• Carvão betuminoso
• Ossos
• Casca de coco, babaçu e dendê
• Lignita
• Turfa
• Casca de noz
• Resíduos de petróleo
• Açúcar
• Madeira
• Caroço de azeitona
• Caroço de pêssego

A ativação do carvão pode se dar através de um tratamento do carvão com vapor ou um tratamento químico. No que diz respeito à sua composição, além do conteúdo de carbono, o carvão pode, em função de sua matéria-prima, conter até 20 % de minerais que são indicados e estão presentes no resíduo de suas cinzas.

O processo de adsorção no carvão ativado é dependente, entre outras coisas, de sua área superficial, envolvendo uma interface sólido-líquido, no caso de tratamento de soluções ou água, e sólido-gás, no caso de tratamento de gases. A adsorção se dá de duas formas: i) fisissorção - as moléculas do líquido são adsorvidas no sólido através de forças fracas de van der Waals, resultando em uma adsorção de multicamadas e ii) quimissorção - ocorre quando acontece uma reação química entre o adsorbato e o adsorvente.

Os produtos comerciais possuem freqüentemente uma área superficial que varia de 500 - 1500 m2/g, sendo que o carvão ativado também é caracterizado pelo volume do poro, cujos diâmetros podem ser maiores que 50 nm (macroporos), entre 2 - 50 nm (mesoporos) e menores do que 2 nm (microporos). O estudo da adsorção de substâncias particulares como a adsorção de iodo, azul de metileno, fenol, pode dar uma boa aproximação da área superficial do carvão ativado.

Figura 1: Concepção dos efeitos da porosidade do carvão ativado. (clique na imagem para ver ampliada)

Existem três formas básicas de carvão ativado: pulverizado, granulado e peletizado. Geralmente o carvão ativado pulverizado é usado como descolorante, o carvão granular para tratamento de água e o peletizado em fase gasosa e catálise. Porém, isto não é uma regra, como exemplo basta citar que no mercado brasileiro o carvão ativado pulverizado é muito utilizado para remoção de odor e gosto em estações de tratamento de água.

É comum nos setores de saneamento básico a preparação de uma solução de carvão ativado pulverizado que é aplicado em dosagens que são determinadas pela qualidade da água, para remoção de compostos causadores de gosto, odor e cor na água. Grandes empresas como a Companhia de Saneamento Básico de São Paulo – SABESP, Sanasa em Campinas, Corsan no Rio Grande do Sul, utilizam este processo.

Indústrias que requerem uma purificação adicional da água em seus processos utilizam um filtro de carvão ativado para remoção de cloro da água fornecida pela estação de tratamento local.

Figura 2: Formas básicas do carvão ativado: (A) peletizado, (B) pulverizado (C) granulado (clique na imagem para ver ampliada)

Carvões ativados com baixo teor de cinzas também são oferecidos no mercado para uso em indústrias específicas, como a indústria farmacêutica. Um tratamento especial é requerido para a produção deste produto.

Separação e purificação de gases por adsorção são importantes operações unitárias na indústria química e petroquímica. Alguns dos objetivos do uso do carvão ativado são: remoção de impurezas traços, remoção de vapores de solvente, separação do ar, remoção de CO2 de gases combustíveis, recuperação de solventes, remoção de substâncias tóxicas.

Outra aplicação neste sentido diz respeito ao uso do carvão como desodorizante de geladeiras e locais com forte odor, inclusive com propósitos de higiene. Em alguns filtros de cigarro sua função é diminuir a concentração da nicotina e alcatrão.