Hay evidencias de la utilización del carbón activado en aplicaciones medicinales en el Egipto Antiguo. Los hindús ya filtraban sua agua con carbón y en el siglo XIII el carbón fue usado en la purificación de soluciones de azúcar. En el mismo siglo otra utilización importante para el carbón fue descubierta, la capacidad de adsorber gases.

Carbón activado es definido como material poroso con una gran área superficial con capacidad de adsorber sustancias. Las materias primas usadas en la producción de carbón activado son:

• Carbón betuminoso
• Huesos
• Cáscara de coco
• Lignita
• Turf
• Residuales de petróleo
• Azúcar
• Madera
• Carozo de aceituna
• Carozo de durazno

La activación del carbón puede ocurrir mediante un tratamiento con vapor de agua o por tratamiento químico. En la composición del carbón hay básicamente carbono y dependiendo de la materia prima y del proceso de producción puede contener hasta el 20% de materiales minerales representados por las cenizas.

El proceso de adsorción en el carbón activado es dependiente de su área superficial involucrando una interfase sólido-líquido, en el caso de tratamiento de agua o soluciones, y sólido-gas, en el tratamiento de gases.

La adsorción ocurre de dos formas:

• i) fisiosorción: las moléculas del líquido son adsorbidas en el sólido a través de fuerzas débiles de van del Waals, resultando en una adsorción de multicamadas.
• ii) quimiosorción: ocurre cuando hay una reacción química entre el adsorbato y el adsorbente.

Los productos comerciales tienen frecuentemente un área superficial que varia de 500 – 1500 m2/g. El carbón es también caracterizado por su volumen de poro, cuyos diámetros pueden ser mayores que 50nm (macroporos), entre 2 – 50 nm (mesoporos) y menores que 2nm (microporos). El estudio de la adsorción de sustancias particulares como la adsorción del yodo, azul de metileno, fenol, puede dar una buena aproximación del área superficial del carbón activado.

Figura 1: Concepción de los efectos de porosidad del carbón activado. (clique en la imagen para ampliarla).

Hay tres tipos básicos de carbón activado: en polvo, el granular y el peletizado. Generalmente el carbón activado en polvo es usado para remoción de colores, el granular para tratamiento del agua y el peletizado para adsorción de gases o catálisis. Pero, esto no es una regla, por ejemplo en Brasil el carbón activado en polvo es muy utilizado para remoción de gusto y olor en estaciones de tratamiento de agua. Es común en los sectores de saneamiento básico la preparación de una solución de carbón activado en polvo que es aplicado en dosis que son determinadas por la calidad del agua, para remoción de compuestos causadores de gusto, olor y color en el agua. Grandes empresas brasileñas de saneamiento como SABESP, SANASA y CORSAN, entre otras usan este proceso.

Industrias que requieren una purificación adicional del agua en sus procesos utilizan un filtro de carbón activado para remoción de cloro del agua suministrada pela estación de tratamiento local.

Figura 2: Formas básicas del carbón activado: (A) peletizado, (B) en polvo, (C) granular (clique en la imagen para ampliarla).

Carbonos activados con bajos contenidos de cenizas también son ofrecidos en el mercado para usos especiales, como la industria farmacéutica. Un tratamiento especial es requerido para la producción de este producto. Separación y purificación de gases por adsorción son importantes operaciones unitarias en la industria química y petroquímica. Algunos de los objetivos del uso de carbón activado son: remoción de impurezas, remoción de vapores de solventes, separación del aire, remoción de CO2 de gas combustibles, recuperación de solventes, remoción de sustancias tóxicas.

Otra aplicación es como desodorizante de heladeras y locales con fuerte olor, con propósitos de higiene. En filtros de cigarillas su función es disminuir la concentración de nicotina y alquitrán.