I carboni, questi "conosciuti"? - Parte I
di Walter Peris

Ma è proprio vero che conosciamo i carboni attivi? E' una domanda che forse non ci siamo mai posta, ma alla quale ognuno di noi, chi più chi meno, potrebbe rispondere con sicurezza in modo affermativo. Purtroppo le cose non stanno in termini semplici; sono decisamente un po' più complesse, e ora scopriremo perché.

Cosa è un carbone attivo?
Innanzitutto, vediamo di spiegare brevemente cosa sia e a cosa serva un carbone attivo.
Un carbone attivo (CA) è un prodotto industriale ottenuto dalla combustione, in assenza di aria, di prodotti vegetali, minerali e animali e poi trattato con vapore ad alta temperatura (800 - 1000°C) per renderlo poroso. Questo trattamento lo rende totalmente differente dal più conosciuto carbon fossile, usato come combustibile, anche se entrambi hanno la medesima composizione chimica: sono composti quasi esclusivamente da carbonio. Il trattamento ad alta temperatura, dopo aver allontanato gli idrocarburi inquinanti e non desiderati, lascia un materiale ad altissima porosità. E' proprio questa porosità che rende attivo questo tipo di carbone, basti pensare che un buon carbone attivo ha una superficie di circa 1000 m² per grammo di carbone.

Ovviamente, tra il processo di combustione e quello finale di attivazione vi sono alcuni passaggi intermedi atti a purificare il carbone dalle scorie di combustione. La cura e il rendimento di questi passaggi, oltre all'efficacia del trattamento finale, rendono diversi i vari carboni.

Questi CA oggi hanno svariati impieghi industriali che vanno dall'utilizzo in reazioni chimiche, alla purificazione di gas (es. aria) e liquidi (es. acqua), passando per la decolorazione e chiarificazione di soluzioni e liquidi, molto importante nelle industrie farmaceutica e alimentare.

Come valutare un carbone attivo
Come acquariofili ci interesseremo, ovviamente, della capacità di purificare le acque. Con i test che descriverò mi sono ripromesso di verificare soprattutto due cose:

1. che influenza hanno i vari carboni sui parametri dell'acqua che dovrebbero purificare
2. che potere adsorbente hanno effettivamente.

Per quanto riguarda il primo punto, sono partito dal valore più semplice da misurare: il pH. La valutazione del possibile rilascio di inquinanti quali nitrati, fosfati ed altro, purtroppo, presenta un inconveniente, che però cercherò in un prossimo futuro di ovviare: al momento non dispongo di un metodo spettrofotometrico che mi consenta di valutare con accuratezza questi parametri; l'uso di kit per determinare gli inquinanti che, come vedremo in un prossimo articolo, sono spesso inaffidabili, non dà garanzie di accuratezza tali da permettere di esprimere giudizi attendibili e quindi, per il momento, me ne astengo.

Dopo aver esaminato questo aspetto con alcuni carboni personalmente acquistati, alcuni negozianti si sono incuriositi e hanno sponsorizzato con altri prodotti il secondo esperimento.

Come funziona un carbone attivo
Premetto che al momento non dispongo di dati certi che dimostrino che un CA sia, o non sia, in grado di adsorbire ioni inorganici e, pertanto, supporremo che tali ioni non vengano da esso adsorbiti. Quindi, supporremo che il potere adsorbente di un CA si esplichi solo verso molecole organiche, cioè derivati più o meno complessi del carbonio quali chelanti, farmaci, acidi umici e altro, ed in modo diverso a seconda delle molecole con cui vengono a contatto. Queste molecole sono catturate dal CA grazie alla formazione di legami di natura elettrostatica; questi legami sono labili: possono, cioè, essere nuovamente scissi e le molecole adsorbite possono essere rilasciate. Su questo punto esiste una scuola di pensiero che ritiene falsa questa teoria, ma è mia personale convinzione che la cessione di inquinanti adsorbiti sia più che una pura e semplice teoria. Ma vedremo di chiarire questo punto controverso in un prossimo articolo.

Da un punto di vista puramente industriale, questo processo è troppo costoso per essere conveniente, ma per noi acquariofili può avere un effetto tragico. Immaginate cosa succederebbe in un acquario in cui il CA, dopo aver sottratto all'acqua degli inquinanti, li rilasci tutti insieme! Questo può accadere una volta che il carbone si sia saturato; ecco perché è sempre bene tenere il CA nel filtro solo per un periodo limitato di tempo. Inoltre, il CA sottrae all'acqua anche sostanze quali chelanti, colloidi ed altre, potenzialmente utili a pesci e piante. Anche se è pur vero che i CA possono fornire ai batteri del filtro un ottimo substrato per l'insediamento, a lungo andare i pori si ostruiscono, rendendo del tutto inefficace il CA. Quindi, riassumendo, io sono nettamente contrario all'uso di CA come filtrante abituale, mentre lo consiglio come aiuto occasionale per pulire l'acqua da un grave inquinamento organico o dopo il trattamento farmacologico di alcune patologie.

Un'ultima nota; i CA in commercio per acquariologia provengono tutti da un numero molto limitato di produttori, che fabbricano questi CA per i più svariati utilizzi, e vengono confezionati per l'uso hobbistico dalle varie case presenti nel nostro settore.

perché questi e non altri?
Tornando al nostro test, la disponibilità di alcuni negozianti, incuriositi dai primi risultati e che ringrazio personalmente, mi ha permesso di portare a 16 il numero dei carboni testati. Ecco, quindi, spiegato il perché abbia testato questi carboni e non altri.

Ovviamente la prova non è finita e potrà essere integrata con altri prodotti, se si renderanno disponibili. Tutti i prodotti testati provengono da confezioni nuove e sigillate, da me o in mia presenza aperte, fatta eccezione per i CA di Dupla e Aqua Medic, consegnatimi in sacchetti di plastica già aperti. Data la serietà dei negozianti e i buoni risultati ottenuti da questi due prodotti, non ho motivo di dubitare della autenticità di tali campioni.

Test n.1: influenza sul pH
Come detto, il primo test è consistito nella determinazione del pH di una soluzione acquosa trattata con CA. Le determinazioni sono state fatte su acqua tamponata, ottenuta mescolando in quantità uguali acqua bidistillata e acqua di rubinetto, e acqua bidistillata (priva cioè di potere tampone) con quantità variabili di CA da un valore di 1 g/L (valore che dovrebbe essere quello da usare regolarmente, anche se solo la confezione della Coralife riportava questa indicazione) a 120 g/L, un valore alto ma vicino alla realtà, quando un'intera confezione viene posta all'interno di un filtro.

Nella tabella seguente vengono mostrati i risultati ottenuti in acqua sia tamponata che bidistillata con CA usato a 1 g/L. E' da notare che il preventivo lavaggio con acqua del CA non ha mostrato differenze nei valori finali.

Ben diverse appaiono le cose se i CA vengono usati in quantità superiore.
Nella tabella seguente vediamo i risultati dell'esperimento condotto su concentrazioni di 120 g/L di CA in acqua bidistillata.

In questo caso, prima di ogni misurazione, il CA è stato lavato tre volte con acqua bidistillata. Anche per questo esperimento sono state effettuate due repliche, che hanno confermato i risultati mostrati.

I valori ottenuti, pur se in acqua priva di tamponi e su grandi quantità di CA, sono sicuramente preoccupanti, soprattutto considerando che un CA, in genere, viene utilizzato al termine di un trattamento farmacologico che ha sicuramente stressato e debilitato pesci e piante. La variazione di un parametro così importante come il pH, potrebbe contribuire a una ricaduta o a un inaspettato peggioramento delle condizioni generali dei nostri ospiti.

Sicuramente in acqua tamponata un simile salto di pH è più limitato, ma la cosa resta ugualmente allarmante, anche perché molte vasche di ciclidi hanno acque molto tenere.

Per concludere questa parte, vorrei dire che quanto prima vedrò di integrare i dati aggiungendo anche altri carboni.

Nel prossimo articolo vedremo il comportamento dei carboni attivi con un inquinante organico.

<continua...

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