Filtros de carbón activado para tratamiento de agua

¿Qué es un filtro de carbón activado?

Los filtros de carbón activado para agua son equipos utilizados para la purificar el agua que consumimos diariamente. Antes de profundizar en su funcionamiento, es importante entender qué es el carbón activado. Este material se obtiene al someter el carbón vegetal o mineral a temperaturas muy elevadas, lo que altera su estructura y aumenta su área superficial. Así, se obtiene un carbón activado con una alta capacidad de adsorción gracias a su estructura porosa.

Desde mi experiencia en el sector, he visto cómo estos filtros se implementan no solo en aplicaciones domésticas, sino también en potabilizadoras municipales y plantas industriales, donde el agua juega un rol esencial en la producción. Aunque popularmente se les denomina “filtros”, es importante destacar que el carbón activado no funciona como un material filtrante en el sentido técnico. En realidad, actúa como un purificante, capturando contaminantes a nivel molecular.

El carbón activado puede producirse a partir de diversas fuentes, como la cáscara de coco, el aserrín e incluso los huesos de aceitunas. Gracias a la su superficie altamente porosa, es ideal para llevar a cabo el proceso de adsorción (no confundir con absorción), fenómeno por el cual las moléculas de otros compuestos se adhieren a su superficie. Por esta razón, cuando el agua del grifo pasa a través de un filtro de agua con carbón activado, se puede mejorara el olor y sabor del agua.

¿Qué hace el filtro de carbón activado para agua?

La aplicación de filtros de carbón activado para purificar el agua proveniente de ríos, lagos, mantos acuíferos y sistemas municipales, es uno de los tratamientos más utilizados. Aunque el agua de los sistemas municipales es tratada con cloro para eliminar microorganismos, este tratamiento puede alterar su sabor y olor. En esta aplicación la filtración (purificación) con carbón activado es necesaria para eliminar hasta un 95% del cloro residual presente, lo que vuelve el agua más apta para consumo humano.

Los filtros de carbón activado retienen contaminantes orgánicos, incluyendo aquellos que afectan el sabor, olor y color del agua. Son ideales para purificar agua potable, aguas de procesos industriales, agua utilizada en la producción de bebidas, plantas purificadoras y tratamientos terciarios de aguas residuales. Entre los principales contaminantes que eliminan se encuentran plaguicidas, detergentes, hidrocarburos, grasas y aceites disueltos, además del cloro libre.

En aplicaciones industriales, el carbón activado tiene como propósito eliminar cloro, sabores, olores y colores de origen orgánico. Dependiendo de la calidad del agua y su origen, se puede utilizar carbón activado de origen mineral bituminoso o de cáscara de coco. Para estas aplicaciones, se recomiendan tamaños de grano o número de malla de 12×40 y 8×30.

Es necesario realizar un análisis de la calidad del agua antes de instalar un filtro de carbón activado en sistemas industriales. Si el agua proviene de la red municipal o de pozos confiables, generalmente presenta bajos niveles de contaminantes y se puede optar por carbón activado de cáscara de coco. Sin embargo, si el agua presenta alta turbidez, elevados niveles de compuestos orgánicos totales o proviene de fuentes superficiales como ríos o lagos, es recomendable utilizar carbón activado de origen mineral bituminoso.

¿Qué elimina un filtro de carbón activado del agua?

El carbón activado es muy efectivo para eliminar o reducir sustancias, contaminantes y químicos orgánicos. En estados unidos los organismos que han hecho estudios son EPA y NSF, los cuales mencionan que remueven del agua entre 60 y 80 elementos químicos y una efectiva reducción de otros 30 y unos 22 remoción moderada.

Este rango de efectividad depende de la calidad del carbón activado usado y la cantidad de contaminantes en el agua, a mayor concentración el tiempo de vida disminuye en proporción.

Los estudios de la EPA (Environmental Protection Agency in the United States) el carbón activado es recomendado para remover del agua:

Contaminantes orgánicos identificados, incluidos los THM (subproductos del cloro).
Plaguicidas de la lista (esto incluye los nitratos y los plaguicidas como el glifosato, también conocido como Roundup)
Herbicidas más comunes.

Eliminar Cloro Cl

Los organismos municipales o estatales de suministro de agua, utilizan cloro para eliminar microorganismos y que quede protegida hasta llegar a las cisternas o tinacos. Sin embargo, algunas veces el cloro puede afectar a otros tratamientos o equipos, o simplemente cuando se utiliza para beber. El filtro de carbón activado es ideal para eliminar cloro libre, su mal sabor y olor.

Para más información puede leer el artículo relacionado con Decloración con carbón activado.

Subproductos del cloro

Una preocupación del cloro son sus subproductos (VOCs), como los THMs que están identificados como potencialmente cancerígenos. El carbón activado es la tecnología más eficaz para eliminar estos subproductos. Según la EPA, elimina los 32 subproductos del cloro más comunes.

Eliminar Cloruro Cl-

Un mineral muy común en el agua es el cloruro, que en cierta cantidad puede se benéfico a la salud. Sin embargo, un exceso de cloruro en el agua da sabor salado y causar problemas cardiacos. El carbón activado suele reducir el cloruro en un 50 y 60%.

Retener pesticidas

Los pesticidas son productos utilizados para controlar plagas, incluidas algunas malas hierbas. Estos pesticidas acaban en las aguas subterráneas, ríos, lagos, océanos y en el agua de nuestra casa o proceso. El carbón activado puede remover la mayoría de los pesticidas usados, incluyendo el clordano, la clordecona (CLD/Kepone), el glifosato (Round-up), el heptacloro y el lindano. También incluye el Nitrato (véase más abajo).

Herbicidas

Los herbicidas son sustancias utilizadas para controlar las plantas o hierbas no deseadas. El carbón activado se ha probado para eliminar 12 de los herbicidas más usados, incluyendo el 2.4-D y la Atrazina.
Nitrato (NO32-)
El nitrato es un compuesto esencial para el crecimiento de las plantas. El nitrato no tiene ningún efecto nocivo conocido en las personas, a menos que se trate de cantidades muy excesivas. Sin embargo, un exceso de nitrato en el agua puede causar metahemoglobinemia, o enfermedad del “bebé azul” (falta de oxígeno). El carbón activado suele reducir el nitrato en un 50 y 70%.

Ácido perfluorooctanosulfónico PFOS

El PFOS es un producto químico sintético que se utiliza, por ejemplo, en el polvo contra incendios, el recubrimiento de metales y los repelentes de manchas. Y con el tiempo termina en el medio ambiente y en el agua potable. Según un estudio de 2002 de la Dirección de Medio Ambiente de la OCDE, “los PFOS son persistentes, bioacumulables y tóxicos para las especies de mamíferos”. Se ha descubierto que el carbón activado elimina con eficacia los PFOS, incluidos los PFAS, los PFOA y los PFNA.

Fosfato PO43-

El fosfato, al igual que el nitrato, es esencial para el crecimiento de las plantas. También es un inhibidor de la corrosión. Una alta concentración de fosfato no ha mostrado ningún riesgo para la salud de los seres humanos. Los organismos municipales de agua (PWS) suelen añadir fosfatos al agua potable para evitar la lixiviación del plomo y el cobre de las tuberías. Pero en puede ser indeseable en aguas de procesos industriales o cumplir con normas.

Litio Li+

El litio está presente de forma natural en el agua potable. Aunque existe en una proporción muy baja, el litio es en realidad un componente antidepresivo. No ha demostrado tener efectos nocivos en el cuerpo humano. El litio puede encontrarse en las aguas salobres de pozo, en las aguas geotérmicas y en las salmueras de los yacimientos de petróleo y gas. El filtro de carbón activado vegetal, pueden reducir entre el 70 y 90% de este elemento.

Productos farmacéuticos

El uso y desecho de productos farmacéuticos ha dado lugar que lleguen a las aguas residuales. Las observaciones actuales mencionan que los productos farmacéuticos en el agua de consumo no provocan riesgos adversos importantes para la salud humana, ya que las concentraciones de productos farmacéuticos detectadas en el agua de consumo son muy inferiores a la dosis terapéutica mínima. Los productos farmacéuticos pueden llegar a las fuentes de agua a través de los efluentes de desechos industriales y fabricación o producción mal controladas, principalmente las asociadas a los medicamentos genéricos. El filtro de cartucho con carbón activado alta calidad, eliminan el 95% de los productos farmacéuticos.

¿Cuánto tiempo dura un filtro de carbón activado para agua?

Al considerar la vida útil del carbón activado se debe tomar en cuenta que esta se ve influida por múltiples factores como lo puede ser la calidad del agua de origen y la aplicación que tendrá el fluido de salida. Sin embargo, si hablamos de cartuchos de uso residencial o comercial ligero, lo común y recomendable es sustituir los cartuchos de carbón activado (ya sea granular o carbón block) cada 6 meses.

Ahora bien, en sistemas de mayor capacidad para aplicaciones industriales lo recomendable es cambiarlo cada 2 años, pero siempre recordando que este tiempo es una estimación y que en la práctica se debe evaluar si el filtro de carbón activado sigue cumpliendo con los parámetros y la calidad del agua que requerimos.

Los filtros de carbón activado a medida que adsorben contaminantes en la su superficie de la cama van saturando su superficie y porosidades en las que se retienen los elementos no deseados del agua. Eventualmente con el tiempo este perderá su capacidad de purificación y el agua de salida no tendrá la misma calidad, de ahí la importancia de considerar el mantenimiento del equipo.

Una alternativa para evitar sustituir el carbón activado es optar por la reactivación de carbón agotado, ya que puede representar un ahorro en costos sin comprometer la calidad del agua tratada, pues el carbón reactivado es igual y en algunos casos hasta más efectivo que el carbón activado nuevo o virgen.

Filtro de carbón activado para bacterias en el agua

Durante el proceso de purificación con filtros de carbón activado, se requiere desinfectar la cama de carbón para evitar el desarrollo de bacterias y microorganismos.

Además del carbón activado normal que requiere sanitización, también se puede utilizar carbón impregnado con plata, que le da al carbón activado propiedades bacteriostáticas que evitan el desarrollo de macroorganismos.
Este tipo de carbón activado impregnado con plata se puede aplicar en la industria farmacéutica y laboratorios o en filtros de agua caseros o comerciales donde el consumo de agua sea bajo y no sea necesario gastar recursos y tiempo en la sanitización constante del carbón activado.

Agregando otros métodos de tratamiento como el intercambio iónico, ultrafiltración, la ósmosis inversa es posible eliminar más elementos, incluyendo calcio y patógenos (bacterias, coliformes y virus).

Lo que NO elimina un filtro de carbón activo

A pesar de los más de 70 contaminantes que el carbón activado purifica, también hay algunos elementos que no elimina.

Minerales no dañinos como el magnesio, el potasio, el sodio y el calcio. Sólidos disueltos incluyendo minerales, sales o metales como el hierro.
Microorganismos, incluyendo coliformes, virus y bacterias.
Contaminantes inorgánicos como el arsénico y el amianto.

Un filtro de carbón activado para agua no retiene los minerales o el TDS (Solidos disueltos totales) que es un parámetro que en el tratamiento de agua se utiliza mucho. Lea nuestro centro de aprendizaje puede aprender más sobre los TDS (Significado de los sólidos disueltos totales en agua)

Es común escuchar que el carbón activado es un “filtro milagroso”, pero es fundamental aclarar sus capacidades y limitaciones. Aunque elimina muchos contaminantes, no es efectivo contra todos, como los microorganismos patógenos. En mi experiencia, es crucial educar a los usuarios sobre estas limitaciones para evitar malentendidos sobre lo que realmente puede y no puede hacer un filtro de carbón activado. Los filtros de carbón activado no filtran/eliminan el coronavirus que pueden causar Covid19. Pero no se preocupe, nunca se han encontrado para eso puede utilizar elementos como la luz ultravioleta UV y la ósmosis inversa.

No retiene arsénico

Común en algunos lugares donde el agua del subsuelo ha sido contaminada. El carbón activado elimina entre el 30 y el 60% del arsénico, pero no es suficiente en los lugares en los que hay un nivel que sobrepasa las normas.

Si el agua contiene una o más de estas sustancias, debe utilizar otros tratamientos como el de intercambio iónico o la ósmosis inversa.

¿Para qué sirve el filtro de carbón activado?

El carbón activado es un material y una tecnología muy usada para el tratamiento del agua y resuelve la mayoría de los problemas de contaminantes, pero no todos. Para aplicar este medio de purificación se deben de entender las limitaciones del carbón activado, para de esta manera elegir el filtro y tratamientos adicionales necesarios en base a los requerimientos de calidad y las características del agua a tratar.

El filtro de carbón activo de alta calidad, como los que utilizamos, mejoran la eficacia del filtrado, incluyendo plomo, otros metales pesados, microplásticos y algunas bacterias

Los filtros de carbón activado o carbón vegetal también se utilizan como una de las etapas de la mayoría de los filtros de ósmosis inversa (OI), purificadores domésticos, germicidas como la UV y otras tecnologías.

Aclaración sobre el término “filtro” vs. “purificante”

Como mencioné anteriormente, el término “filtro de carbón activado” se utiliza ampliamente de manera comercial y coloquial. Sin embargo, entender que su función principal es la purificación por adsorción, más que la filtración física, es un detalle importante que demuestra un conocimiento técnico avanzado y preciso del tema.