Como fabricar carbon activado?
A menudo nos preguntan: “Por favor, explíquenme cómo hacer carbón activado en casa”. Para hacer carbón activado, primero debe comprender que hay dos métodos básicos de activación: activación de vapor y activación química. La activación química no se debe confundir con la impregnación química o lavada con ácido. Un carbón activado razonablemente bueno (como el polvo en la parte superior de esta página) con una superficie de 1,000 m2 / g tendría 125 acres de superficie por libra.
Hacer carbón activado a vapor
Steam-activation se usa principalmente para carbón y carbón de coco.
En la producción de carbón activado con vapor, primero se calienta la cáscara de coco o el carbón para crear un char. Este carbón se “activa” en un horno a altas temperaturas de 1,700 ° a 1,800 ° F con vapor en ausencia de oxígeno. En el proceso de activación de vapor, se eliminan todos los compuestos volátiles y, al mismo tiempo, se desprenden una capa tras otra de átomos de carbono, agrandando los poros internos existentes y dejando atrás un esqueleto de carbono. La reacción de carbón + vapor produce hidrógeno y monóxido de carbono (C + H2O = H2 + CO). A medida que el monóxido de carbono se va, lleva consigo átomos de carbono. Típicamente 3 libras de carbón crudo producirán 1 libra de carbón activado. Este es un ejemplo perfecto del dicho “Menos es más”. Menos átomos de carbono produce más espacio interno.
Una vez que el carbón activado se enfría, para eliminar el contenido de ceniza soluble, puede ser “lavado con agua” * (que requiere mucha agua) o “lavado con ácido” (para eliminar el contenido de ceniza soluble en ácido) ) y luego repetidamente “lavado con agua” para eliminar cualquier rastro de la solución ácida.
(* Para no desperdiciar nada, el “vinagre” de carbón a veces se recolecta y se vende como ácido ascético comercial o se procesa en vinagre de mesa).
Debido a las altas temperaturas requeridas para la activación de vapor (600 – 1.200 ° C), temperaturas que no se pueden alcanzar en un horno convencional (260 ° C), este método se limita a la tecnología industrial.
Otro gran factor limitante es el costo de producción. El mundo usa una tremenda cantidad de Carbón Activado anualmente y, por lo tanto, la producción debe ser a escala industrial y puede producir millones de toneladas de CA a un precio muy bajo. Esto es típicamente un horno de carbón activado a vapor – Cortesía de Jechem.co.jpdone en grandes hornos rotatorios de cilindros de acero (hasta 180 pies de largo que producen hasta 12.5 toneladas métricas / hora) con un sofisticado sistema de suministro de calor y vapor. Si el dinero no fuera un problema, las personas necesitarían primero diseñar una versión en miniatura aún más sofisticada. Sería cuestión de lavar / enjuagar, eliminar las cenizas de desecho de la pirólisis, gestionar los gases de escape y otros desafíos. El producto neto excedería con creces el costo del producto producido en masa, y la calidad probablemente también sea un problema, ya que las temperaturas y los tiempos de cocción son bastante críticos. Aparte de la fascinación de construir uno propio, parece que el costo sería prohibitivo para hacer que el carbón activado con vapor “en casa”.
Entonces, ¿cómo se puede hacer que el carbón activado con vapor? Debería ser obvio que, para pequeñas cantidades personales, no está configurado para los desafíos técnicos o el desembolso financiero. Entonces, ¿cómo puedes hacer carbón activado químicamente? ¿Es menos costoso y más fácil?
Fabricación de carbón activado químicamente
La activación química produce el mismo resultado final, un área de superficie interna mucho mayor, pero utiliza una solución química para masticar la estructura interna. Típicamente, los carbones activados a base de madera se fabrican comercialmente usando calor (450-900 ° C) y ácido fosfórico. Este proceso de “activación” resulta en la creación de una enorme área de superficie, del orden de 600 a 1,200 metros cuadrados por gramo (m2 / g), dependiendo de la materia prima utilizada y el proceso. Una vez más, el modelo industrial es un gran asador de acero. La madera puede ser primero pirolizada, luego el carbonizado está saturado con ácido fosfórico, seguido por recalentamiento controlado para mejorar la erosión química de los átomos de carbono, y luego un elaborado ciclo de lavado para eliminar el ácido. Este proceso a veces se prefiere porque requiere menos tiempo y calor.
Hacer el carbón activado por ti mismo
Una vez más, algunos querrán ver si pueden hacer carbón activado químicamente en una balanza de patio trasero. Encontrará empresarios serios en YouTube.com. Si bien sus métodos parecen lo suficientemente simples, el uso de diferentes sustancias químicas parece una invitación a los accidentes. Algunas de sus sugerencias para productos químicos incluyen “ácido de batería” (ácido sulfúrico), ácido clorhídrico (también conocido como ácido muriático vendido en ferreterías para comer concreto de ladrillos), ácido nítrico, hidróxido de potasio o sodio (altamente cáustico), calcio o cloruro de zinc ( sales más estables) … Luego está la tediosa combinación de tratamiento, calefacción y lavado extensivo para eliminar los productos químicos restantes. El calor requerido (450-900 ° C), aunque es mucho menor que el de la activación con vapor (600 – 1.200 ° C), sigue siendo mucho más alto que el que puede alcanzar un horno convencional.
Pero, de vuelta a los productos químicos. El producto químico de elección es ácido fosfórico (un ácido bastante débil). Aun así, teniendo en cuenta las altas temperaturas requeridas para impulsar el proceso de activación (temperaturas mucho más altas de lo que se puede lograr en un horno doméstico) el efecto de erosión producido por cualquiera de los diferentes químicos se reduciría enormemente, y el producto final sería solo marginal mejor que el carbón crudo. Pero podría haber un potencial de daño serio. Por ejemplo, los posibles resultados de la reacción del ácido clorhídrico con el carbono incluyen:
Tetracloruro de carbono (freón): puede hacer más que quitarle el aliento
Triclorometano (Cloroformo): depresor del SNC, se convierte en fosgeno (un arma química utilizada durante la Primera Guerra Mundial) en presencia de oxígeno y calor
Clorohidrocarburos: algunos son altamente tóxicos y / o inflamables.
Varios hidrocarburos: gases de efecto invernadero tóxicos, inflamables y potentes
Gas de cloro – tóxico
Gas de hidrógeno – inflamable
Por estas y otras razones, no recomendamos en absoluto que intente hacer carbón activado químicamente como un proyecto de bricolaje (Do-It-Yourself, DIY-Do-It-Yourself).
Sin embargo, si este proyecto está destinado a crear un filtro de agua o aire barato para circunstancias primitivas, debe tenerse en cuenta que el carbón simple tiene una larga historia (más de 3.000 años) de uso en el control del olor y la purificación del agua. Ya en 1500 aC hasta los hospitales en el siglo XIX, se usó polvo de carbón puro para controlar el hedor de la carne podrida. Antiguos exploradores marinos barrenaron el interior de barriles de madera para preservar el agua potable durante largos viajes. En sus campañas para ayudar a domesticar el salvaje oeste, el Calvario americano usó carbón en trozos simples en el último compartimento de una caja de 3 compartimentos (1. grava 2. arena lavada 3. carbón) para filtrar el agua de pantano para el agua potable. Se ha encontrado que incluso el carbón de leña simple tiene fragmentos de la súper molécula Buckmisterfullerene (C60) que tiene capacidades fenomenales de adsorción. Por lo tanto, si se trata de circunstancias difíciles o improvisadas, solo el carbón normal funcionará con la eficacia suficiente como filtro de agua y aire, sin los posibles contratiempos de intentar activarlo con algunos productos químicos potencialmente corrosivos.
Si el bricolaje es producir un carbón activado para uso medicinal, es altamente cuestionable cuánto se puede ganar; ciertamente no en niveles de actividad ni en ahorro de dinero, mientras que la seguridad sigue siendo una preocupación real. Por otro lado, un contenedor de un galón de polvo de carbón de calidad alimenticia cuesta tan poco como $ 37, sin todo el equipo, la mano de obra y los gastos. Una familia típica no usará esa cantidad en un año por dolencias comunes. Almacenado con una tapa hermética puede durar indefinidamente.