Aplicativos
uso médico
O carvão ativado é usado como agente adsorvente para tratar intoxicações e overdose por ingestão oral. Impede a absorção da substância tóxica no estômago. A dosagem típica para um adulto é de 1 g/kg na primeira hora após a intoxicação, com limite máximo de 100 g no total. As doses pediátricas são de 12-25 g (1 g/kg). Para medicamentos de circulação entero-hepática como carbamazepina, digoxina, morfina, entre outros, sugere-se administrar carvão ativado em doses múltiplas (0,5 g/kg a cada 4 horas por 24 a 48 horas).
Se possível, misture com algum suco ou líquido aromatizado para evitar o gosto ruim do carvão ativado e para que o paciente não vomite. O uso incorreto deste produto pode causar broncoaspiração (entrada nos pulmões) e pode levar à morte se não for controlado. Para uso fora do hospital, é apresentado em comprimidos de 1 g, ou em bisnagas ou frascos plásticos, comumente de 12,5 ou 25 g, pré-misturados com água. Possui nomes comerciais como InstaChar, SuperChar, Actidose e Liqui-Socarra, mas geralmente é chamado simplesmente de carvão ativado.
Nos últimos anos, o carvão ativado tornou-se um “remédio mágico” para perder peso; um alimento supostamente desintoxicante que ganhou destaque nos noticiários e se tornou uma verdadeira moda com os consequentes perigos que isso implica. Na verdade, a capacidade de adsorção do carvão ativado não consegue distinguir entre substâncias nocivas e benéficas, por isso é possível que acabe bloqueando a absorção de certas vitaminas e minerais que o corpo necessita para funcionar com o consumo frequente. O consumo excessivo também pode causar prisão de ventre, obstruções intestinais e outros problemas mais graves. No entanto, a Comunidade Europeia e a FDA americana consideram-no um suplemento alimentar.
Outro de seus usos mais difundidos é o clareamento dental. Porém, não há comprovação científica de que seja benéfico para esse fim e, de fato, os especialistas sugerem que o clareamento se deve à abrasão das micropartículas do esmalte. Estes - como as substâncias contidas em outros remédios caseiros, como o bicarbonato de sódio ou o limão - enfraquecem a estrutura do dente e podem causar danos permanentes à dentina se usados regularmente.
Filtros para ar, gás comprimido e água purificada
Filtros com carvão ativado são geralmente utilizados na purificação de ar, água e gases, para remover vapores de óleo, sabores, odores e outros hidrocarbonetos do ar e gases comprimidos.
Os projetos mais comuns usam filtros de um ou dois estágios, onde o carvão ativado é introduzido como meio filtrante. Um exemplo poderia ser o filtro que os cigarros possuem. Também é utilizado para purificar a água da chuva em áreas onde é utilizada para fins domésticos.
Para sua aplicação no tratamento de água são necessários 1 a 3 pés cúbicos (aproximadamente 30 a 90 decímetros cúbicos) de carvão ativado para tratar 1 milhão de litros de água, desde que a concentração de cloro livre seja igual ou inferior a 1 ppm (parte por milhão).
Existem filtros de carvão ativado aos quais se adiciona prata para que nele não se desenvolvam bactérias, de acordo com as propriedades antivirais e antibacterianas da prata coloidal. Filtros com partículas menores de carvão ativado geralmente apresentam melhor taxa de adsorção.
Por outro lado, a acidez e a temperatura da água a ser filtrada influenciam o comportamento do filtro de carvão ativado. Com maior acidez e temperaturas mais baixas da água, o desempenho dos filtros de carvão ativado melhora. O amianto não pode ser removido da água através de um filtro de carvão ativado.
Um filtro de carvão ativado deve ser substituído a cada 2.800 e 3.750 litros de água filtrada, o que é apenas uma referência, pois a capacidade de filtração e a vida útil do filtro dependerão da qualidade da água filtrada. O tamanho dos poros do carvão ativado e o tamanho das partículas a serem filtradas também influenciam a vida útil e a capacidade de filtração do filtro de carvão ativado.
Portanto, a única forma de saber se um filtro de carvão ativado parou de funcionar é analisando a água resultante do filtro, já que nem o sabor nem o cheiro podem ser uma referência precisa. Uma vez saturado um filtro de carvão ativado, a água que passa por ele ficará mais contaminada do que se não fosse filtrada.
Os filtros de carvão ativado colocados na extremidade da torneira apresentam desempenho inferior aos colocados embaixo da pia ou pia devido ao pequeno volume de carvão ativado que contêm. Também é recomendado substituir os filtros de carvão ativado com o dobro da taxa recomendada pelos fabricantes. Os filtros que “avisam” quando trocar o filtro são imprecisos e a saturação e posterior contaminação da água podem ocorrer muito antes do aviso ser dado.
Agente catalisador
O carvão ativado é um adsorvente muito versátil devido à sua distribuição e tamanho dos poros. Sua principal aplicação é na eliminação de impurezas de gases e líquidos; Foi estabelecido que a referida eliminação ocorre através de um processo de adsorção. A superfície do carvão ativado pode aprisionar as moléculas da fase gasosa ou líquida através de forças predominantemente físicas (tipo Van der Waals), causando uma alta concentração em sua superfície.
Um exemplo claro de reação através da implementação de carvão ativado é o complexo hexaaminocobalto(III) ([Co(NH)]), que é termodinamicamente instável em soluções ácidas e sua constante de equilíbrio de reação é em torno de 1x10. No equilíbrio, a concentração de [Co(NH)] é muito baixa então a reação pode levar dias para se completar, ou seja, é um complexo inerte que sofre reações de mudança muito lentas. Devido às suas características, o complexo possui concentração muito baixa, portanto a adição de carvão ativo favorecerá a concentração do complexo para reduzir consideravelmente o tempo de reação, consequentemente acelerando o processo sem alterar suas propriedades químicas.[5].
São excelentes catalisadores ácidos, pois são fáceis de converter com um investimento económico sustentável. É oxidado na presença de água, favorecendo a formação de grupos oxigenados e hidrogenados (carboxilas). Neste tipo de catálise é comum que a área superficial específica do carvão ativado diminua sem afetar a catálise.
O ponto de carga zero (PCC) destes materiais depende do carvão ativado original e do ácido utilizado, mas não do número de grupos funcionais ácidos existentes, demonstrando que o tipo de grupo funcional é mais importante que o seu número. Uma dessas reações foi a alquilação de heterociclos nitrogenados.[6].
A catálise, neste caso, geralmente tem ação alcalina. O carvão ativado é acionado com uma solução de um sal de metal alcalino correspondente aos cátions (Na, K e Cs), o que faz com que o carbono sofra pouca variação em sua estrutura física, mas não em suas propriedades químicas.
Quanto mais pesado o elemento alcalino, maior a basicidade do catalisador, que está diretamente relacionada à sua atividade catalítica.[6].
Usos ambientais
As propriedades de adsorção do carvão ativado são muito úteis na remoção de contaminantes do ar e dos fluxos de água envolvidos em processos industriais: