Filtres à charbon actif

Le carbone existe depuis la nuit des temps. Il est présent sous des formes différentes, dont le charbon est l’exemple le plus familier. Les diamants, avec leur structure très ordonnée, représentent la forme la plus pure du carbone. Les chaînes d’atomes de carbone forment également la colonne vertébrale de toutes les molécules du corps humain et toute la matière vivante qui nous entoure. C’est de ces sources, particulièrement des matériaux botaniques, qu’une autre forme de carbone – le charbon actif – est dérivé.

Filtre à charbon actifLe charbon actif se définit comme un adsorbant microporeux fabriqué à partir d’un matériau carbonacé. Les matières premières commerciales sont le charbon, le bois, la tourbe et les coques de noix de coco. Le terme “microporeux” signifie que le charbon actif, malgré son apparence solide, est en fait composé d’un réseau de fissures et de pores reliés entre eux, présents dans tout le matériau. Les pores sont extrêmement petits, d’une taille comprise entre < 2 > 1000 nanomètres (10-9m), et n’apparaissent que lors de l’observation avec un puissant microscope à balayage électronique. L’étendue des pores et l’éventail de leurs tailles reflètent dans une large mesure la structure du matériau initial. Les matériaux volatils tels que l’eau, les goudrons et les résines sont brûlés pendant le processus de fabrication. En conséquence, la matrice restante d’atomes de carbone est oxydée de façon sélective et ouvre le réseau botanique initial de pores. Le résultat est un matériau dont la surface interne est extrêmement élevée (~ 1000 m2/g). En raison de sa structure interne poreuse complexe, le charbon actif est utilisé pour la purification et la filtration des gaz. Les molécules des gaz contaminants présents dans un flux d’air pénètrent dans les larges pores se trouvant à la surface du charbon actif par un processus qu’on appelle la diffusion et se déplacent vers la surface interne des pores les plus étroits. Lorsqu’une molécule de gaz heurte la surface du charbon actif en un point approprié, une attraction se forme et la molécule est retenue. Les molécules de gaz sont extrêmement petites et ce sont elles qui sont le plus fortement adsorbées dans les pores au plus petit diamètre. Les charbons actifs commerciaux répondant traditionnellement à ces critères sont ceux fabriqués à partir de coques de noix de coco et de charbon.

Première utilisation pendant la première guerre mondiale

C’est pendant la première guerre mondiale qu’on assiste à la première application importante du charbon actif pour la filtration de l’air, avec son utilisation dans les masques à gaz contre les gaz de combat comme le chlore, l’ypérite et le phosgène. Quatre-vingts ans plus tard, le charbon actif est très utilisé pour supprimer les odeurs et les gaz toxiques ou corrosifs. Le tableau suivant donne des exemples d’applications bien établies:

Application Problème Gaz cible
Aéroports Odeurs et problèmes de santé Kérosène (carburant aviation)
Musées Dommages aux artefacts Oxydes de soufre et d’azote
Fabrication de mousse de polyuréthanne Rejet de gaz toxiques dans l’atmosphère Diisocyanate de toluène
Centrales nucléaires Rejet d’isotopes radioactifs dans l’atmosphère Iode, krypton, xénon
Fabrication de pesticides Rejet de toxines dans l’atmosphère Large gamme de pesticides
Émanations de cuisines Rejet d’odeurs de cuisine Composition chimique très complexe

Banc d'essais en Suède

Pour appuyer son activité filtres à charbon actif, Camfil a construit un banc d’essais dans son usine de Suède. Cette installation a la capacité de tester en grandeur réelle l’efficacité de systèmes de filtration sur une large gamme de gaz minéraux et de vapeurs organiques. Cette installation unique dans l’industrie de la filtration est une preuve supplémentaire de l’implication de Camfil dans la fabrication de produits mondialement utilisables pour le contrôle de rejets dans l’environnement d’effluents gazeux polluants.

Le charbon actif est un matériau ancien mais, à la lumière des développements ci-dessus, il n’en est pas moins vrai qu’un avenir essentiel s’ouvre à lui dans le domaine de la filtration de l’air.

Pour en savoir plus:
Banc test des filtres moléculaires
Filtres moléculaires (filtres chimiques)

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