Ενεργός φαρμακευτικός άνθρακας

Τι είναι ο ενεργός άνθρακας και πως παράγεται

Ο άνθρακας είναι ένα 100% φυσικό προϊόν. Είναι στην ουσία μία λεπτή, άοσμη, άγευστη και μη τοξική μαύρη σκόνη. Μπορούμε να παράγουμε άνθρακα από τύρφη, μπαμπού, κάρβουνο, ξύλο, πριονίδι, φλοιό καρύδας αλλά και από πυρήνες ελιάς.

Ο ενεργός άνθρακας είναι παρόμοιος με τον απλό άνθρακα. Η βασική διαφορά τους είναι ότι ο ενεργός άνθρακας έχει διαφορετικό τρόπο επεξεργασίας καθώς για να παραχθεί πρέπει να θερμαίνεται σε ελεγχόμενο περιβάλλον και σε κενό αέρα. Έτσι αποκτά μία εξαιρετικά πορώδη επιφάνεια. Οι μικροσκοπικές αυτές τρύπες (πόροι), μπορούν να αυξήσουν το εμβαδόν της επιφάνειας του άνθρακα από 500 έως 1500 m2/gr.

Έτσι δεσμεύει διάφορες ουσίες που έρχονται σε επαφή με αυτόν, σε υγρή ή και αέρια μορφή και σε ποσότητες πολλαπλάσιες από το βάρος του. Ένα κυβικό εκατοστό ενεργού άνθρακα έχει το ίδιο εμβαδόν με μια επιφάνεια 50.000 τετραγωνικών μέτρων.

Εναλλακτικά, μπορεί να γίνει σκόνη ώστε να μεγιστοποιηθεί η επιφάνεια απορρόφησης.

Ο ενεργός άνθρακας  διατίθεται στις εξής μορφές:

  • κοκκώδη (granular, GAC),
  • κυλινδρική (extruded / pellet) και
  • σκόνη (powder, PAC).

Ο άνθρακας στο πέρασμα του χρόνου

Κανένας δεν γνωρίζει ακριβώς πότε ανακαλύφθηκαν οι ιδιότητες του άνθρακα. Πάει πίσω στο χρόνο τόσο πολύ που οι επιστήμονες δεν μπορούν να ορίσουν χρονολογικά την περίοδο που άρχισαν οι άνθρωποι να χρησιμοποιούν πρώτη φορά τον άνθρακα.

Οι αρχαίοι Ινδοί χρησιμοποιούσαν τον άνθρακα για να εξυγιάνουν το πόσιμο νερό και οι Αιγύπτιοι τον χρησιμοποιούσαν από το 1500 π.Χ. για να αποτοξινώνουν τον οργανισμό τους.

Ο πατέρας της Ιατρικής, Ιπποκράτης, χρησιμοποιούσε συχνά άνθρακα στις θεραπείες του.

Ένας γάλλος χημικός, ο Pierre Fleurus Touery, πίστευε τόσο πολύ στις ιδιότητες του άνθρακα, που το 1831 ήπιε μπροστά στους σαστισμένους συναδέλφους του στη Γαλλική Ιατρική Ακαδημία (French Academy of Medicine) στρυχνίνη 10 φορές πάνω από το όριο της θανατηφόρας δόσης. Δεν έπαθε τίποτα κακό από το περίεργο αυτό πείραμα. Εξήγησε όμως στους συναδέλφους του ότι είχε πιει προηγουμένως περίπου 15 γραμμάρια άνθρακα, ο οποίος δέσμευσε το δηλητήριο.

Στις Ηνωμένες Πολιτείες της Αμερικής το 1974 ο Οργανισμός Προστασίας του Περιβάλλοντος (EPA) ανέπτυξε έναν Κανονισμό ο οποίος πρότεινε την χρήση κοκκώδη ενεργού άνθρακα για τα απαιτούμενα συστήματα επεξεργασίας του πόσιμου νερού. Λόγω του υψηλού κόστους, του ο συγκεκριμένος Κανονισμός αντιμετώπισε ισχυρή αντίδραση από τη βιομηχανία ύδρευσης, συμπεριλαμβανομένων των μεγαλύτερων εταιρειών παροχής νερού στην Καλιφόρνια. Ως εκ τούτου, ο Οργανισμός αναίρεσαι τον Κανονισμό. Η διήθηση ενεργού άνθρακα είναι μια αποτελεσματική μέθοδος επεξεργασίας νερού λόγω του πολυλειτουργικού της χαρακτήρα. Υπάρχουν συγκεκριμένοι τύποι μεθόδων και εξοπλισμού φιλτραρίσματος ενεργού άνθρακα που υποδεικνύονται ανάλογα με τους εμπλεκόμενους ρύπους.

Χρησιμότητα

Ο ενεργός άνθρακας χρησιμοποιείται ως προσροφητικό υλικό διήθησης σε διάφορες εφαρμογές: Αντιασφυξιογόνες μάσκες, καθαρισμός νερού, απορροφητήρες κουζίνας, απορρόφηση τοξινών (στην Ιατρική), δηλητηρίων ή και αερίων από ένα πεπτικό σύστημα. Χρησιμοποιείται κυρίως σε συστήματα επεξεργασίας νερού, φάρμακα, εξαγνισμό διαφόρων ουσιών, καταλύτες αυτοκινήτων κτλ.

Ο ενεργός άνθρακας είναι αρκετά ασφαλής, επομένως χρησιμοποιείται για την θεραπεία των δηλητηριάσεων, του κοιλιακού μετεωρισμού (φούσκωμα), για την μείωση των επιπέδων της χοληστερίνης, τη πρόληψη του “hangover” και τη θεραπεία της χολόστασης κατά την εγκυμοσύνη, πάντα κάτω από την επίβλεψη του ιατρού. Πιο πρόφατες εφαρμογές του ενεργού άνθρακα είναι στις οδοντόκρεμες για λεύκανση και πιο αποδοτικό καθαρισμό των δοντιών, καθώς και στα αντιλιακά και τις κρέμες σώματος για απορρόφηση των τοξινών του δέρματος. Ο ενεργός άνθρακας δεσμεύει δηλητήρια, βαρεά μέταλλα και τοξίνες και αποτρέπει την απορρόφηση του από το στομάχι και το έντερο, χωρίς να ερεθίζει το βλεννογόνο του γαστρεντερικού σωλήνα.

Η βασική του χρήση όμως είναι ως μέσο φίλτρανσης κι επεξεργασίας νερού. Στα φίλτρα νερού, συναντάμε τόσο τον κοκκώδη (κονιορτοποιημένο) ενεργό άνθρακα όσο και τον συμπαγή ενεργό άνθρακα. Ο συμπαγής άνθρακας έχει ελαφρώς μικρότερη επιφάνεια απορρόφησης σε σχέση με τον κοκκώδη, κερδίζει όμως στην μηχανική φίλτρανση. Επειδή είναι συμπαγής, φιλτράρει μηχανικά το νερό από μεγαλύτερα σωματίδια (σκόνη, βρωμιές, σκουριά, πετραδάκια κτλ).

Γιατί να εφαρμόσουμε την τεχνολογία ενεργού άνθρακα στην επεξεργασία νερού;

Ο ενεργός άνθρακας καθαρίζει το νερό από επιβαρύνσεις, ιδίως το χλώριο και τα παράγωγα αυτού, το οποίο προστίθεται στο δίκτυο ύδρευσης των πόλεων για τη συντήριση του νερού. Επίσης απομακρύνει δυσάρεστες οσμές και γεύσεις, καθώς και τα βακτήρια που υπάρχουν μέσα στο νερό δικτύου.

Ο ενεργός άνθρακας απομακρύνει επιβλαβή βακτήρια, χλώριο και οργανικές ενώσεις από το νερό.

Φίλτρα με ενεργό άνθρακα είναι η καθολική, παγκοσμίως γνωστή τεχνολογία στην επεξεργασία του νερού, βασιζόμενη στην προσρόφηση και στις καταλυτικές ιδιότητες του ενεργού άνθρακα. Στην παραγωγή του ενεργού άνθρακα χρησιμοποιείται τσόφλι καρύδας ή ειδική ξυλεία, τα οποία παρέχουν τα μέγιστα δυνατά χαρακτηριστικά του άνθρακα για τον πιο αποδοτικό καθαρισμό του νερού.

Όταν ο κοκκώδης ενεργός άνθρακας τοποθετείται σε ένα πλαστικό φυσίγγιο, δημιουργείται ένα φίλτρο νερού ενεργού άνθρακα που μπορεί να μπει σε διάφορες συσκευές φιλτραρίσματος νερού. Το νερό περνάει μέσα από αυτό το φίλτρο και φιλτράρεται από διάφορες βλαβερές ουσίες όπως για παράδειγμα το χλώριο,  το χλωροφόρμιο, τα αιωρουμένα σωματίδια, την άμμο, τη σκουριά,  τη λάσπη, τα χώματα, τον ολικό οργανικό άνθρακα, τις βιομηχανικές οργανικές ενώσεις (τετραχλωροαιθυλένιο, τριχλωροαιθυλένιο), τις διαλυμένες οργανικές ενώσεις, το οργανικό χρώμα, το διαλυμένο σίδηρο, το μαγγάνιο και διάφορα άλλα. Βασικό χαρακτηριστικό του είναι ότι αφαιρεί τελείως τη δυσάρεστη γεύση και οσμή που έχει το νερό του δικτύου.

Εάν συμπιέσουμε αυτήν την σκόνη άνθρακα, τότε έχουμε ένα φίλτρο νερου συμπαγούς ενεργού άνθρακα ή αλλιώς carbon block. Ο συμπαγής αυτός άνθρακας είναι στην ουσία ένας τοίχος από τον οποίο πρέπει να περάσει το νερό για να φιλτραριστεί. Όσο πιο πολύ συμπιέζουμε αυτή τη σκόνη, τόσο πιο στενές είναι οι τρύπες από τις οποίες μπορεί να περάσει το νερό.

Οι τρύπες αυτές μετριούνται με μικρά, δηλαδή χιλιοστά του χιλιοστού. Η στάνταρντ εκδοχή στις περισσότερες πόλεις της Ελλάδας είναι τα 5 μικρά, ή αλλιώς 5 χιλιοστά του χιλιοστού. Για να καταλάβετε πόσο στενές είναι αυτές οι τρύπες από τις οποίες αναγκάζεται να περάσει το νερό, αρκεί να σκεφθείτε ότι το κεφαλάκι μίας τρίχας από τα μαλλιά σας έχει διάμετρο 100 μικρά.

Τα φίλτρα ενεργού άνθρακα, τοποθετούνται σε μονάδες σειράς για την απομάκρυνση του σιδήρου, του χλωρίου, επιβλαβών βακτηρίων και οργανικών ενώσεων και την απολύμανση του συστήματος. Το πρεσαρισμένο νερό περνάει μέσα από το κέλυφος του φυσιγγίου του ενεργού άνθρακα και οι εναπομείναντες επιβλαβείς ουσίες συσσωρεύονται στο ίδιο το φυσίγγιο.

Η χρονική διάρκεια δράσης αυτών των φίλτρων είναι ο ένας (1) χρόνος. Μετά θα πρέπει να αντικατασταθούν με νέα φυσίγγια.

Είναι ιδανικά στη χρήση τους ως το τελευταίο στάδιο απολύμανσης του νερού. Ο στόχος των φίτλρων ενεργού άνθρακα είναι να απομακρύνουν από το νερό το χλώριο και τις οργανικές ενώσεις, λοιπές οργανικές επιβαρύνσεις και δυσάρεστες οσμές.

Η χρήση των φίλτρων ενεργού άνθρακα στην επεξεργασία νερού

Φίλτρα ενεργού άνθρακα μπορούν να τοποθετηθούν σε βιομηχανικά συστήματα επεξεργασίας του νερού και σε οικιακά φίλτρα ως εξής:

  • Επεξεργασία λυμάτων από βιομηχανίες για την ανακύκλωση του νερού και την επαναχρησιμοποιήσή του στη γραμμή παραγωγής.
  • Επεξεργασία νερού για βιομηχανική χρήση, για την απομάκρυνση του σιδήρου, του χλωρίου και των οργανικών ενώσεων.
  • Επεξεργασία νερού για εξοχικές κατοικίες
  • Επεξεργασία του νερού για οικιακή χρήση

Τα φυσίγγια ενεργού άνθρακα αποτελούν μέρος της προφίλτρανσης σε ένα σύστημα Αντίστροφης Όσμωσης. Επίσης τοποθετούνται ως το τελευταίο στάδιο επεξεργασίας του νερού για τη βελτίωση της γεύσης μετά την μεμβράνη Αντίστροφης Όσμωσης.

Η βελτιστοποίηση ενός φίλτρου ενεργού άνθρακα εξαρτάται από διάφορους παράγοντες:

1. Το μέγεθος των πόρων και το πώς αυτοί κατανέμονται. Αυτό εξαρτάται από την πηγή του άνθρακα και τον τρόπο που επεξεργάστηκε. Στην ουσία έχει να κάνει με την ποιότητα του εργοστασίου και τη ποιότητα των πρώτων υλών. Τα φίλτρα ενεργού άνθρακα μπορεί οπτικά να φαίνονται πανομοιότυπα, η ποιότητα όμως κατασκευής επηρρεάζει πάρα πολύ το φιλτράρισμα του νερού.

2. Η απορρόφηση τείνει να αυξάνεται όσο μειώνεται η θερμοκρασία και το PH. Τα φίλτρα ενεργού άνθρακα πρέπει να τοποθετούνται στην κρύα παροχή νερού. Έτσι βελτιστοποιείται η απόδοσή τους, δεν χαλάνε και αντέχουν περισσότερο.

3. Ο ρυθμός ροής επηρεάζει και αυτός την αποτελεσματικότητα ενός φίλτρου ενεργού άνθρακα. Οι τοξικές ουσίες απομακρύνονται πιο αποτελεσματικά όταν έρχονται σε επαφή με τον άνθρακα για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα.

Ο άνθρακας «αποθηκεύει» τις τοξικές ουσίες στις τρύπες (πόρους) του, κάτι που σημαίνει ότι κάποια στιγμή «μπουκώνει» και χρειάζεται αντικατάσταση. Όλοι οι κατασκευαστές φίλτρων προτείνουν αλλαγή φίλτρων τουλάχιστον μία φορά το χρόνο για λόγους ασφάλειας.