Principes de la filtration moléculaire

L'élément carbone existe depuis la nuit des temps. Il s’observe sous diverses formes dans notre monde, le charbon étant l'exemple le plus connu. Les diamants, avec leur structure très ordonnée, sont la forme la plus pure de carbone. Les chaînes d'atomes de carbone constituent également la base de toutes les molécules du corps humain et de toute matière vivante qui nous entoure. C’est de ces sources, en particulier les matériaux botaniques, que dérive une autre forme de carbone, le charbon actif. 

Le charbon actif se définit comme un adsorbant microporeux fabriqué à partir d'un matériau carboné. 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 réalité composé d’un réseau de fissures et de pores interdépendants présents dans l’ensemble du matériau. Les pores sont extrêmement petits, leur taille se situe entre <2>1 000 nanomètres (10-9m). Ils ne sont visibles qu’à l’aide d’un puissant microscope électronique à balayage. L'étendue des pores et la diversité de leurs tailles reflètent dans une large mesure la structure du matériau original. Les matériaux volatils, tels que l'eau, les goudrons et les résines, sont brûlés au cours du process. Par la suite, la matrice d'atomes de carbone restante est oxydée de manière sélective pour ouvrir le réseau de pores botaniques d’origine. Il en découle un matériau ayant une surface interne extrêmement élevée (~1 000 m2/g).

Grâce à la complexité de sa structure poreuse interne, le charbon actif est utilisé pour la purification et la filtration des gaz. Les molécules de gaz contaminantes dans un flux d'air peuvent pénétrer dans les grands pores à la surface du charbon par un processus appelé diffusion et se déplacer vers la surface interne des plus petits pores. Lorsqu'une molécule de gaz entre en collision avec la surface du charbon à un endroit approprié, une attraction se forme et elle est retenue. Les molécules de gaz sont extrêmement petites et sont le plus fortement adsorbées dans les pores de plus petit diamètre. Les charbons commerciaux répondant habituellement à ces critères sont fabriqués à partir de coques de noix de coco et de charbon.

Première utilisation lors de la Première Guerre mondiale

La première application majeure du charbon actif pour la filtration de l'air a eu lieu pendant la Première Guerre mondiale. Il a en effet été utilisé dans les masques à gaz destinés à protéger contre les gaz de combat tels que le chlore, le gaz moutarde et le phosgène. Quatre-vingts ans plus tard, le charbon actif est largement utilisé pour éliminer les odeurs et les gaz toxiques ou corrosifs. Le tableau suivant donne des exemples d'applications bien établies.

Laboratoire d’essai

Camfil est un leader de la technologie des filtres à charbon avec son centre d'essais unique basé en Suède. Ce laboratoire est conçu pour tester des systèmes de filtres de ventilation à échelle réelle afin de détecter une large gamme de gaz inorganiques et de vapeurs organiques. De toute évidence, cette installation est unique dans le secteur de la filtration et témoigne de l’engagement de Camfil à fournir des produits de classe mondiale destinés au contrôle des polluants en phase gazeuse dans n’importe quel environnement.

Le carbone est certes un matériau ancien, mais à la lumière des faits susmentionnés, il a un avenir nouveau et crucial dans le domaine de la filtration de l'air.