Aplicaciones
Uso médico
El carbón activado es utilizado como agente adsorbente para tratar envenenamientos y sobredosis por ingestión oral. Previene la absorción de la sustancia tóxica en el estómago. La dosificación típica para un adulto es de 1 g/kg dentro de la primera hora de la intoxicación, con un tope máximo de 100 g totales. Las dosis pediátricas son 12-25 g (1 g/kg). Para fármacos con circulación enterohepática como carbamazepina, digoxina, morfina, entre otros, se sugiere administrar carbón activado en múltiples dosis (0,5 g/kg cada 4 horas por 24 a 48 h).
En lo posible combinar con algún jugo o líquido con sabor para evitar el mal sabor del carbón activado y así el paciente no lo vomite. El uso incorrecto de este producto puede producir broncoaspiración (ingreso a los pulmones) y puede dar lugar a un desenlace fatal si no es controlado. Para el uso fuera del hospital, se presenta en comprimidos de 1 g, o en tubos o botellas plásticas, comúnmente de 12,5 o 25 g, premezclado con agua. Tiene nombres comerciales como InstaChar, SuperChar, Actidose y Liqui-Socarra, pero por lo general se le llama simplemente carbón activado.
Durante los últimos años, el carbón activado se ha convertido en un "mágico remedio" para perder peso; un alimento supuestamente detox que ha saltado a la palestra informativa y se ha convertido en una auténtica moda con los consiguientes peligros que eso implica. De hecho, la capacidad de adsorción del carbón activo es incapaz de distinguir entre sustancias dañinas y beneficiosas, de manera que es posible que se termine bloqueando la absorción de determinadas vitaminas y minerales que el cuerpo necesita para funcionar con un consumo frecuente. Un consumo excesivo, además, puede causar estreñimiento, bloqueos intestinales y otros problemas más graves. No obstante, la Comunidad Europea y la FDA estadounidense lo consideran como complemento alimenticio.
Otros de sus usos más extendidos es el del blanqueamiento dental. Sin embargo, no existen evidencias científicas de que resulte beneficioso para tal fin y, de hecho, los expertos apuntan a que el blanqueamiento se debe a la abrasión de las micropartículas sobre el esmalte. Estas -igual que las sustancias que contienen otros remedios caseros como el bicarbonato o el limón– debilitan la estructura del diente pueden causar daños permanentes en la dentina si se emplean con regularidad.
Filtros para aire, gas comprimido y purificar el agua
Los filtros con carbón activado se utilizan generalmente en la purificación de aire, agua y gases, para quitar vapores de aceite, sabores, olores y otros hidrocarburos del aire y de gases comprimidos.
Los diseños más comunes utilizan filtros de una o de dos etapas, donde el carbón activado se introduce como medio filtrante. Un ejemplo puede ser el filtro que llevan los cigarrillos. También tiene uso para purificación del agua de lluvias en zonas donde esta es usada para usos domésticos.
Para su aplicación en tratamiento de agua se requiere 1 a 3 pies cúbicos (de 30 a 90 decímetros cúbicos aproximadamente) de carbón activado para tratar 1 millón de litros de agua, siempre y cuando, la concentración de cloro libre sea igual o menor a 1 ppm (parte por millón).
Existen filtros de carbón activado a los que se les agrega plata para que no se desarrollen bacterias en él, de acuerdo a las propiedades antivirales y antibacteriales de la plata coloidal. Los filtros con partículas más pequeñas de carbón activado tienen generalmente una mejor tasa de adsorción.
Por otro lado, la acidez y temperatura del agua a filtrar influyen en el comportamiento del filtro de carbón activado. A mayor acidez y menor temperatura del agua, el desempeño de los filtros de carbón activado mejora. El asbesto no puede ser eliminado del agua a través de un filtro de carbón activado.
Un filtro de carbón activado debe ser reemplazado entre cada 2.800 y 3.750 litros de agua filtrada, lo cual es solo un referente pues la capacidad de filtración y vida del filtro dependerán de la calidad del agua que se filtra. El tamaño del poro del carbón activado y el tamaño de las partículas a filtrar también influyen en la vida y capacidad de filtración del filtro de carbón activado.
Por lo que la única forma de saber si un filtro de carbón activado ha dejado de funcionar es hacer un análisis del agua resultante del filtro, pues ni el sabor u olor pueden ser un referente certero. Una vez que se ha saturado un filtro de carbón activado, el agua que pase por él, resultará más contaminada que si no se filtrara.
Los filtros de carbón activado que son colocados al final del grifo tienen un desempeño inferior respecto a los que son colocados debajo del lavabo o tarja debido al poco volumen de carbón activado que contienen. Asimismo se recomienda reemplazar los filtros de carbón activado a una tasa del doble de lo que recomiendan los fabricantes. Los filtros que "avisan" el momento de cambiar el filtro son inexactos y la saturación y consecuente contaminación del agua puede ocurrir mucho antes de que avise.
Agente catalizador
El carbón activo es un adsorbente muy versátil debido a su distribución y tamaño de poro. Su principal aplicación se da lugar en la eliminación de las impurezas de los gases y líquidos; se ha establecido que dicha eliminación tiene lugar a través de un proceso de adsorción. La superficie del carbón activo puede atrapar las moléculas de la fase gaseosa o líquida mediante fuerzas predominantemente físicas (de tipo Van der Waals), provocando una elevada concentración en su superficie.
Un claro ejemplo de una reacción mediante la implementación de carbono activado es el complejo de hexaaminocobalto(III) ([Co(NH)]) el cual es termodinámicamente inestable en disoluciones ácidas y su constante de equilibrio de reacción bordea el 1x10. En el equilibrio, la concentración de [Co(NH)] es muy baja por lo que la reacción puede llegar a tomar días en completarse, es decir, es un complejo inerte que experimenta reacciones de cambio muy lentas. Por sus características, el complejo tiene una muy baja concentración por lo que al agregar carbón activo este favorecerá la concentración del complejo para reducir considerablemente el tiempo de reacción por consiguiente acelerando el proceso sin alterar sus propiedades químicas.[5].
Son excelentes catalizadores ácidos ya que son fáciles de convertir con una inversión económica sostenible. Se oxida en presencia de agua favoreciendo la formación de grupos oxigenados e hidrogenados (carboxilos). En este tipo de catálisis es común que disminuya la superficie específica del carbono activado sin afectar a la catálisis.
El punto de carga cero (PCC) de estos materiales depende del carbón activado original y del ácido empleado, pero no del número de grupos funcionales ácidos existentes, demostrando que es más importante el tipo de grupo funcional que su número. Una de estas reacciones ha sido la alquilación de heterociclos nitrogenados.[6].
La catálisis en este caso suele tener una acción de carácter alcalino. Se pone en acción al carbón activado con una disolución de una sal del metal alcalino correspondiente a los cationes (Na, K y Cs) lo que produce que el carbón sufra una escasa variación en su estructura física, mas no en sus propiedades químicas.
Cuanto más pesado es el elemento alcalino, mayor es la basicidad del catalizador, lo cual está relacionado directamente con su actividad catalítica.[6].
Usos ambientales
Las propiedades de adsorción del carbón activado son muy útiles en la eliminación de contaminantes del aire como de flujos de agua implicados en procesos industriales:.