Los filtros domésticos de carbón activo

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05/05/2005
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La mayoría de nosotros somos afortunados y disponemos de agua limpia y potable al abrir el grifo de casa. Pero también es cierto que la degradación ambiental y las dificultades tecnológicas para garantizar agua de calidad a menudo afecta notablemente a su sabor. Una de las causas es el cloro que se ha añadido al agua en la planta potabilizadora por motivos de seguridad sanitaria. La cloración del agua y la presencia de cloro durante su distribución es necesaria para que llegue a nuestras casas libre de contaminación bacteriana, pero también dota al agua de un gusto desagradable. En otros casos es la gran cantidad de calcio y otras sales las que dan un sabor fuerte al agua. Algunos bromatólogos argumentan que la ingestión de cloro a diario, junto con los subproductos de la cloración que lleva asociados no es adecuado para muchas personas.

La purificación doméstica del agua es una buena opción para todas aquellas personas que desean incrementar la calidad del agua de distribución colectiva. Además, permite reducir la carga de agua embotellada y evitar los residuos de envases. Cada método de purificación es adecuado en un contexto. En este sentido, los filtros de carbón activo són la opción más asequible para eliminar los problemas de mal sabor relacionados con el cloro cuando el agua no es especialmente dura y tiene un bajo contenido en sales minerales disueltas.

 

Cada vez más personas desean poder beber un agua de calidad de manera cómoda, algo que hacen posibles los filtros de CAG domésticos. En la imagen aparece un sencillo filtro para encimera.

Interioridades del filtro

El componente principal de este tipo de filtros domésticos es el carbón activo, un material estable, inerte y extremadamente poroso, obtenido a partir de materiales con alto contenido en carbono, como carbón mineral o productos vegetales.

Se sabe que ya en la antigüedad el grafito se utilizaba para filtrar el agua de bebida en la India, y que la madera carbonizada se usaba como adsorbente médico en el antiguo Egipto. Se cree que en el año 400 dC Hipócrates recomendaba filtrar con carbón el agua de bebida. Sin embargo, el carbón activo producido de forma industrial tal y como lo conocemos se desarrolló a principios de XX, para ser utilizado en el refinamiento del azúcar. Desde los años 30 se usó para eliminar el sabor y olor del agua, y desde entonces hasta nuestros días el carbón activo se ha utilizado de manera extensiva en muchas industrias, para eliminar o recuperar compuestos orgánicos como tintes o disolventes de las aguas o purificar el aire, así como en las plantas potabilizadoras, donde se usan los lechos de carbón activo para la depuración del agua de suministro urbano.

En los filtros domésticos normalmente se emplea carbon activo obtenido a partir de carbón mineral tipo hulla o antracita, aunque también existen filtros domésticos de carbón activo elaborados a partir de cáscara de coco. Dada la utilización de carbón activo en grandes cantidades para procesos industriales de refinado, depuración o filtración, así como en la potabilización del agua, se han desarrollado alternativas al uso del carbón mineral que a menudo són materiales renovables que serian un residuo, como cáscara de coco, fibras de madera o huesos de frutas. También se investiga en la obtención de carbón activo a partir de bambú.

Un filtro incluye diversos componentes para un funcionamiento óptimo, desde un filtro para la retención de grandes partículas, a la resina de intercambio para la retención de metales y el propio carbón activo.

La "activación" del material se consigue exponiendo la materia prima a elevadas temperaturas y vapor de agua. Con este proceso se crea una estructura de elevadísima porosidad y canales minúsculos, que se traducen en una gran superficie interna de carga positiva. La superfície efectiva puede llegar a ser de hasta 1.400 m2 por gramo de carbón activo. El fenómeno por el que el material atrae y retiene las partículas no deseadas es el fenómeno físico de la adsorción. La superfície del carbón activo es no-polar, y por ello retiene los elementos más hidrofóbicos y con más afinidad por el carbono, es decir, especialmente las moléculas orgánicas. Como la cantidad de poros libres es limitada, las cavidades se van saturando hasta que llega un momento en que el filtro deja de ser efectivo. Dado que las partículas quedan retenidas por un fenómeno de superfície causado por fuerzas físicas débiles, la adsorción, es posible su reversibilidad, normalmente mediante desorción térmica, aplicando calor y presión, como se suele hacer a nivel industrial.

En los filtros domésticos, normalmente el carbón activo se halla en forma de carbón activo granular (CAG), es decir, formado por partículas del tamaño de los granos de arena, e instalado en el interior de una carcasa de plástico o de acero inoxidable. Normalmente, previo al filtro se dispone de un tejido filtrante de polipropileno para eliminar los posibles sólidos en suspensión de mayor diámetro, para reducir así la carga sobre el filtro.

Por otro lado, los filtros suelen incorporar también resinas de intercambio de iones. En algunos sistemas, por ejemplo, al filtro de carbón activo granular se le añade una fórmula con zinc y cobre, una aleación conocida como KDF que mejora el funcionamiento del filtro. La fórmula provoca la oxidación de algunos compuestos químicos y su paso a formas no dañinas. Éstas son filtradas o simplemente siguen su camino en el agua como sales inocuas, por ejemplo como sucede con el cloro, que pasa a cloruro o cloruro de zinc. El complejo KDF también genera una corriente de muy baja intensidad (del orden de 0,04 voltios) que actua como un imán para atraer de manera permanente partículas como metales pesados. Es un refuerzo del filtro, ya que elimina parte de los contaminantes, dejando más capacidad al filtro para retener otros contaminantes o los que hayan podido escapar al complejo, y aumenta así la capacidad del filtro, tanto en la cantidad de sustancias retenidas como en su duración.

 

Un filtro doméstico de carbón activo en la toma de agua general permite disfrutar de agua libre de cloro y otros compuestos en toda la casa.

El agua del grifo a examen

Exponernos a elevadas cantidades de cloro a diario no está exento de sospechas por lo que a posibles efectos nocivos se refiere. En primer lugar, se relaciona la ingestión de determinadas dosis de cloro con una mayor incidencia de cáncer de colon y vejiga. Por otro lado, el cloro en contacto con la materia orgánica presente en el agua, ya sea de manera natural o procedente de vertidos industriales, reacciona y da lugar a los trihalometanos (THM), compuestos considerados cancerígenos, el más conocido de los cuales es el cloroformo.

Aunque ya existen métodos de esterilización del agua no químicos, la cloración sigue siendo la más utilizada por su menor coste y porque persiste durante el transporte del agua hasta las viviendas. Por otro lado, hay contaminantes que se añaden al caudal del agua después de la salida de la planta, lugar donde se realizan los controles analíticos, y antes del punto del consumo. Es el caso de los materiales que se desprenden de las conducciones de agua, como el plomo de instalaciones antiguas u otros metales pesados. En definitiva, estas sustancias llegan a nuestras casas a causa del sistema de depuración y suministro existente, pero una vez allí pueden ser eliminadas para beber un agua más saludable.

Cabe destacar finalmente otras vías de exposición a los posibles contaminantes del agua, como son el contacto directo con la piel y la inhalación de compuestos que se volatilizan desde el agua. Esta exposición se produce básicamente durante la higiene personal, sobretodo al utilizar el agua de la ducha a elevada temperatura. Evitar estos posibles riesgos es posible mediante los sistemas de filtraje domésticos de carbón activo.

 

Propiedades del filtro: sustancias que elimina y limitaciones

A continuación sintetizamos aquellas sustancias presentes en el agua doméstica que los filtros de carbón activo permiten eliminar:

- Compuestos volátiles, es decir, sustancias no particuladas que pueden vaporizar o desprenderse en forma de gas desde el flujo de agua. En general, el carbón activo es el sistema más efectivo para eliminar compuestos volátiles. El de mayor interés es el cloro, que aunque necesario durante la distribución del agua hasta los hogares, es prescindible en el agua de bebida propiamente dicha. Eliminando el cloro se evita el sabor y olor que da al agua. El carbón activo también permite filtrar las cloraminas, otro compuesto clorado usado en algunos casos como sustituto del cloro en la potabilización, y los trihalometanos, formados tras la cloración. Otras sustancias orgánicas volátiles que desgraciadamente podrían llegar al agua de suministro serían pesticidas como el DDT o el lindano, con origen en actividades agrícolas no ecológicas, contaminantes como el benceno o el tricloroetileno, procedentes de vertidos industriales, o dioxinas, por su ubicuidad en el medio. Un filtro de buena calidad puede eliminar el 99 % del cloro del agua, el 98 % de los trihalometanos, y el 99 % de los posibles contaminantes orgánicos presentes en el agua.

- Partículas en suspensión. El filtro reduce significativamente la cantidad de partículas en suspensión como óxidos o partículas de tierra, que también pueden dar sabor y, sobretodo, color o turbidez al agua. Si el filtro dispone de resina de intercambio iónico también es posible eliminar parte de la dureza temporal causada por elementos no disueltos y que provoca precipitaciones de cal.

- Metales pesados. Un filtro de carbón activo reduce la cantidad de metales como plomo, cadmio o hierro, procedentes de la corrosión de las cañerías. También quedan retenidos en el filtro elementos como el mercurio, el cobre, y el manganeso, que se hallan presentes en el medio a causa de las actividades y vertidos humanos. El aluminio, que se puede encontrar en concentraciones elevadas en el agua potabilizada por su uso como floculante en el proceso de depuración, es otro de los metales eliminados gracias al filtro, especialmente si incorpora resinas de intercambio iónico. Por otro lado, hay que ser consciente que el CAG no retiene todas las sustancias potencialmente presentes en el agua. Éstos son los componentes que no se eliminan con un filtro de este tipo y para los que se debería buscar otra solución en caso necesario.

- Nitratos. Por ello los filtros de carbón activo no son útiles en casos excepcionales de aguas contaminadas con este tipo de compuestos.

- Bacterias o virus. Los filtros están concebidos para refinar el agua de suministro, que en principio está libre de organismos patógenos. Las posibles poblaciones microbianas beneficiosas presentes en el agua o en caso de alguna contaminación puntual del caudal de agua, el filtro puede retener parte de ellas por el fenómeno de adsorción, pero no se garantiza el filtraje total.

- Fluor. Durante la potabilización del agua en algunas ciudades se añade fluor al agua de suministro. Aunque el objetivo es realizar una prevención de la salud dental, se sabe que elevadas dosis de fluor causan fluorosis, una dolencia que se manifiesta básicamente con antiestéticas manchas permanentes en las piezas dentales. Los filtros de carbón activo no permiten eliminar el fluor.

- Minerales y sales disueltas. Los minerales que se hallan disueltos en el agua potable pueden ser beneficiosos, o bien pueden ser sales disueltas en una cantidad excesiva y que pueden dar mal sabor. Esto depende generalmente de las características del medio natural del que se obtiene el agua, sobretodo de la composición de los materiales geológicos. Dado que no eliminan las sustancias disueltas, tampoco evitan la dureza del agua, causada por el calcio y el magnesio en disolución.

 

Filtrar el agua doméstica con carbón activo es el modo de eliminar los problemas de sabor y olor debidos a la cloración y a las partículas en suspensión. Además, de manera complementaria proporciona mayor seguridad respecto a contaminantes no deseables que podrían estar presentes en muy bajas cantidades en el agua. En definitiva, una buena solución para eliminar sabor y olor desagradables que no sean debidos al exceso de sales, y para aguas de suministro exentas de una contaminación excepcional.

 

Filtros para toda la casa

Hoy en día existen diversas maneras purificar el agua de bebida en casa con sistemas de carbón activo. Los filtros más habituales son los de encimera, que se instalan junto al fregadero de la cocina y se conectan a la toma de agua del grifo. Accionando una sencilla válvula se obtiene agua filtrada, a través del pequeño grifo complementario, o bien se puede continuar obteniendo agua sin tratar. Muy similares a éstos son los filtros que se sitúan bajo la encimera, conectados a las cañerías y que envían el agua al grifo principal o bien a uno especialmente preparado para ello. Estos permanecen ocultos a la vista pero ocupan espacio en el armario inferior.

También existen filtros de pequeño tamaño, y por tanto menor duración, que es posible acoplar directamente en el grifo para obtener agua filtrada. Los sistemas tipo jarra, por su parte, son recipientes con asa de unos 2 litros, como una jarra convencional, pero dividida en dos partes. En la superior se encuentra el filtro recambiable, y es en la que se vierte el agua, mientras que en la inferior se recoge el agua filtrada.

Un caso especial son los filtros para ducha, que filtran el agua sólo en ese punto. El cloro en el agua de ducha puede resecar el cabello y la piel, e incluso puede provocar irritación en personas de piel sensible, ancianos y niños. Filtrar el agua de ducha evita estos problemas y también mejora el rendimiento de jabones y champús. Además, también se evita la absorción de otros contaminantes a través de la piel y la inhalación de compuestos volátiles desde el agua. Hay que destacar el caso paradigmático del cloroformo, un gas que se halla en el medio como resultado de su uso industrial como disolvente, al que sin embargo estamos más expuestos cuando se forma de manera no deseada como subproducto de la cloración. Cuando tomamos una ducha, el cloroformo se volatiliza desde el agua, y podemos exponernos a concentraciones de 10 a 100 veces superiores a su nivel en la atmósfera.

Los filtros de carbón activo para toda la casa se colocan en la toma general de agua. En este caso, toda el agua consumida en la casa ha sido filtrada previamente, sea la de la ducha, la usada para lavarse las manos y los dientes, o la que va a parar a la lavadora o al inodoro. Este sistema tiene como ventajas la comodidad y la estética, puesto que se dispone de agua filtrada en cualquier punto de agua de la vivienda y el filtro permanece en un lugar no visible. También los aparatos se pueden beneficiar de recibir un agua más limpia. Por otro lado, una objeción podría ser el hecho de que el agua no clorada permanecería quieta en las conducciones y podría favorecerse la proliferación de microorganismos. Sin embargo, a no ser que se mantenga la vivienda deshabitada durante varios días, lo cierto es que el agua no permanece estancada largos períodos de tiempo: sólo el tiempo de espera hasta que se obtiene el agua de la ducha a la temperatura deseada o las descargas del inodoro serían suficientes para renovar suficientemente el agua. Sí es cierto, sin embargo, que el agua filtrada recorrería las cañerías desde el filtro hasta el punto de consumo, y en el caso de conducciones antiguas se podrían añadir trazas de algun metal.

 

El filtro adecuado: compra correcta, uso, mantenimiento y desechos

Si se adquiere un filtro de carbón activo se puede evitar la compra constante de agua embotellada. La comida e infusiones se pueden elaborar con un agua más limpia y exenta de sabores, e incluso nuestra piel y nuestra salud lo pueden agradecer. Sin embargo, conviene escoger el sistema de filtro adecuado. Una compra consciente lleva más tiempo pero evita insatisfacciones posteriores.

En primer lugar, vale la pena escoger un modelo de filtro que incorpore la fórmula KDF, que mejora la eliminación de las diversas sustancias, aumenta la duración del filtro y reduce la formación de bacterias. También se debe tener en cuenta que el coste total del filtro incluye la inversión inicial pero también el coste de los recambios de carbón activo. Los filtros en el punto de uso sobre la encimera o bajo el fregadero son más caros inicialmente, pero también más duraderos: se recomienda cambiar el filtro una vez al año. Al contrario, los filtros de carbón activo más pequeños tienen una vida muy corta, simplemente porque al contener una menor cantidad de carbón activo se saturan mucho antes. Por ejemplo, los filtros tipo jarra tienen un bajo coste económico inicial pero sus cartuchos filtrantes deben ser cambiados mensualmente.

El mantenimiento básico de los sistemas de filtración es el recambio del filtro. Cuando el filtro se satura, los contaminantes podrían volver al agua de bebida, de modo que se deben seguir las recomendaciones del fabricante para cambiarlo antes de que esto ocurra. El momento de cambiarlo depende de la calidad del agua y del uso que se le da. En general, el filtro estará saturado cuando no se nota su efecto, de modo que no se percibe un mejor sabor del agua filtrada respecto la no filtrada. Antes de llegar a este momento ya se debería haber cambiado el filtro. Conviene tener presente que en función de la calidad del agua potable que se recibe, en ocasiones puede ser recomendable cambiarlo antes de lo recomendado por el fabricante. Las necesidades de recambio aproximadas son:

- Pequeños filtros (filtros tipo jarra): mensualmente, o cada 150 - 300 litros filtrados.
- Filtros medianos (filtro acoplado sobre el grifo, en el punto de uso): cada tres meses, o cada 1200 litros.
- Grandes filtros (filtro de encimera o bajo fregadero, filtros generales para toda la vivienda): cada 9 meses o 1 año, o cada 8000 litros filtrados.

En caso de querer llevar un control más estricto e ir más allá de las indicaciones de cada fabricante, se puede adquirir un kit de análisis de cloro, similar a los utilizados en piscinas, para comprobar la efectividad del filtro conforme pasa el tiempo. Cambiar periódicamente el filtro permite que la calidad de agua que proporciona sea la adecuada y minimiza el posible riesgo de proliferación de bacterias en el interior del filtro.

Por lo que respecta a la seguridad en el consumo, el agua filtrada carece de protección contra la proliferación bacteriana, y por ello se recomienda consumirla con una cierta rapidez después de ser filtrada, típicamente en 2 ó 3 días. También se aconseja mantener refrigerada el agua filtrada si no se va a consumir durante el día, así como mantener una limpieza períodica (por ejemplo, semanal) del recipiente donde se guarda.

Finalmente, hay que destacar que caemos en una paradoja si nos preocupamos por nuestra salud en los límites de nuestra casa pero obviamos la salud del entorno, y por ello no es gratuito intentar generar la menor cantidad posible de desechos y facilitar su correcta gestión. El volumen de residuos que generamos es mayor o menor en función del tipo de filtro. En el caso de los de pequeño tamaño, más baratos inicialmente, es necesario seguir estrictamente los períodos de cambio del filtro, pero esto se traduce en un consumo continuo de pequeños cartuchos que se desechan, a nivel trimestral o incluso mensual. Los sistemas de mayor tamaño, como los de encimera o los generales para toda la vivienda, se pueden sustituir cada 9 a 12 meses.

En algunos países existe un sistema de recogida de los cartuchos en las propias tiendas de los detallistas para la recuperación de los componentes y su reciclaje. Sin embargo, no es el caso español. Aunque algunos fabricantes aseguran que el cartucho recambiable puede ser gestionado a modo de envase (de hecho una carcasa plástica que contendría un residuo orgánico), lo cierto es que el tratamiento que merece es el de residuo especial. Mientras que la parte plástica sí podría ser reciclada, el carbón activo es un material difícil de gestionar. A nivel industrial, el material adsorbente se regenera, es decir, se limpia de contaminantes y se reutiliza. En el caso de los filtros a nivel doméstico, con pequeñas cantidades de carbón activo, el proceso no resulta rentable, y el resultado es que se le da un tratamiento finalista, es decir, su incineración o disposición en un vertedero.

En todo caso, conviene escoger un modelo que no supedite su funcionamiento al gasto constante (tanto de materiales como económico) y gestionar de manera adecuada aquél desecho que generamos, si es posible llevándolo a un punto verde. En definitiva, los filtros de carbón activo pueden ser una mejora para nuestra calidad de vida, y evitan el impacto ambiental de la extracción y comercialización de agua envasada. Además, se pueden elegir los sistemas de más calidad y más duraderos. En resumen, mejorar nuestro confort tratando de reducir nuestro impacto sobre la aldea global.