Rigenerazione dei carboni attivi: qual è il valore?

Parlare di carbone sotto Natale fa pensare a quel che i più piccoli ricevono tradizionalmente per non essersi comportati bene. Qui, però, non ci riferiamo a strenne per bimbi monelli, ma a spunti utili per aziende virtuose. Nello specifico, quelle che producono, nel loro ciclo, rifiuti sotto forma di acque reflue o di fanghi. In questo contesto, i carboni attivi si ergono a protagonisti. Svolgono, infatti, un ruolo importante nella depurazione dell’acqua e in numerose applicazioni industriali.
Un carbone attivo, però, non è per sempre. O, meglio, svolgendo nel tempo la sua funzione, si arriva a un punto in cui la capacità di adsorbimento si esaurisce. Che fare? Il carbone attivo è, infatti, un prodotto abbastanza costoso e la sua sostituzione è l’extrema ratio. È qui che entra in gioco la rigenerazione dei carboni attivi. Questo procedimento consente di prolungare la vita dei materiali, facendo riacquistare loro le proprietà adsorbenti. Ma non solo. Scopriamo, allora, come rigenerare i carboni attivi.

Il potere dei carboni attivi

Dal trattamento delle acque reflue alla purificazione dell’aria, passando per processi industriali in ambito alimentare e nell’industria farmaceutica. I carboni attivi sono al centro di numerosi processi di filtrazione e depurazione. Questo in virtù della loro efficacia su un’ampia varietà di molecole, anche molto diverse tra loro. Preparati a partire da materiali ad alto tenore di carbonio come lignite, carbone o gusci di noce di cocco, possono essere classificati in differenti tipologie. Ciò in base a dimensione, forma e metodo di utilizzo. Le principali sono:

• carbone attivo in polvere (PAC), particolarmente indicato in campi di applicazione con produzione di acque reflue nei depuratori chimico-fisici di reflui industriali;
• carbone attivo granulare (GAC), soluzione efficace per l’abbattimento di composti organici disciolti in processi di depurazione delle acque, ma anche per l’adsorbimento di gas o vapori. È impiegato principalmente nel trattamento delle acque degli impianti di potabilizzazione. Lo usiamo nei nostri filtri Pragmafilt-CA¹.

Utilizzato come filtrante, il carbone attivo è considerato tra i materiali più versatili presenti in natura. La struttura porosa, infatti, consente di aumentare la sua area superficiale, il che si traduce in un maggior potere adsorbente. Si tratta di una proprietà fisico-chimica tipica dei solidi che consiste nel trattenere sulla propria superficie uno o più componenti di sostanze fluide. Negli impianti di depurazione delle acque industriali, per esempio, si ricorre ai carboni attivi per ridurre i livelli di cloro, pesticidi e metalli pesanti. Giocano, però, un ruolo fondamentale anche nella diminuzione di BOD e COD, tensioattivi e composti perfluoroalchilici come PFOS e PFAS. Insomma, un valido alleato nella lotta agli inquinanti.
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Come rigenerare il carbone attivo

Man mano che il carbone attivo procede alla filtrazione, la superficie all’interno dei pori si ricopre di sostanze chimiche e inquinanti. Finché non è più in grado di adsorbire nuove molecole. Grazie al processo di rigenerazione, il carbone attivo può recuperare le sue proprietà adsorbenti ed essere, così, riutilizzato. Nel dettaglio, la rigenerazione dei carboni attivi può essere effettuata mediante:

• processi termici o riattivazione, in cui il carbone attivo viene riscaldato in forni rotanti ad atmosfera controllata, permettendo la degradazione termica dell’inquinante e la ristrutturazione dei pori;
• metodi chimici, dove l’uso di apposite sostanze consente l’ossidazione dei composti organici adsorbiti e la loro estrazione;
• processi di rigenerazione biologica, in cui l’impiego di microrganismi permette la degradazione del contaminante organico.

La rigenerazione del carbone attivo esausto può avvenire anche mediante flusso di vapore o di gas inerte, di norma azoto. Le alte temperature (150 – 220 °C) agevolano il distacco dei composti organici volatili (COV) adsorbiti.

Carboni attivi: rigenerazione o riattivazione? Analogie e differenze

C’è, tuttavia, un’importante distinzione da fare. Spesso notiamo un uso improprio dei termini “rigenerazione” e “riattivazione”. Vengono, infatti, utilizzati come sinonimi. In realtà, dal punto di vista tecnico non lo sono, pur essendo entrambe procedure di ripristino delle condizioni ottimali di lavoro del letto adsorbente.

• La rigenerazione restituisce parzialmente la capacità operativa, a livelli più o meno stabili nel tempo, senza perdite significative di carbone attivo. La procedura permette di recuperare quasi totalmente il materiale adsorbito, valorizzando lo stesso e consentendo un recupero dei costi di gestione.
• Diversamente, la riattivazione vede un ripristino pressoché completo del carbone esausto, con condizioni operative vicine a quelle del prodotto fresco. Tuttavia, comporta lievi perdite (attorno al 10%, in media) del prodotto adsorbente. Inoltre, per la natura stessa del processo, non è possibile il recupero del materiale adsorbito.

Il ricorso alla rigenerazione o alla riattivazione termica dei carboni viene valutato in base al caso specifico da trattare, alle esigenze del cliente e alla tipologia d’impianto. Questi sistemi di recupero sono certamente un’opportunità per le imprese. Anche perché l’impiego dei carboni attivi è sempre più largo, in molteplici settori industriali.

Rigenerazione dei carboni attivi: i vantaggi per le imprese

La rigenerazione dei carboni attivi è una procedura vantaggiosa per le aziende, dal punto di vista economico e ambientale. Il procedimento consente di ridurre i costi  di smaltimento del carbone esausto e quelli per l’acquisto di carbone attivo fresco. Ciò comporta una diminuzione dei volumi destinati allo smaltimento² e una minore richiesta di materia prima. Il processo rigenerativo permette, inoltre, di recuperare gli inquinanti trattenuti dal carbone stesso e reimpiegarli nel ciclo produttivo.
Il team di Pragma Chimica è costantemente al lavoro per trovare soluzioni efficaci per le aziende in questo ambito. Analizzando gli scarti da trattare e individuandone le caratteristiche principali, i nostri tecnici scelgono i prodotti più adeguati per la depurazione e il trattamento di acque e fanghi. Carboni attivi, ma anche polielettroliti, coagulanti organici e inorganici, adsorbenti, decoloranti, batteri selezionati e miscele enzimatiche.