Le charbon actif est un carbone extrêmement fin et très poreux avec une structure spongieuse et une surface interne impressionnante. Grâce à ces propriétés particulières, il est idéal pour ce que l’on appelle l’adsorption – c’est-à-dire la fixation de substances indésirables à sa surface.
Grâce à ce processus, le charbon actif élimine de manière fiable les métaux lourds tels que le plomb, le cuivre, le zinc, le nickel ou le cadmium des liquides. Il est tout aussi efficace pour filtrer le chlore, les pesticides, les résidus de médicaments, les hormones, les colorants, les goûts et les odeurs.
C’est pourquoi le charbon actif est utilisé non seulement dans le traitement de l’eau potable et des eaux usées, mais aussi dans des domaines tels que la médecine, les cosmétiques, l’industrie chimique ainsi que la climatisation et la ventilation – partout où une purification approfondie de l’air ou des liquides est nécessaire.
Différentes matières naturelles contenant du carbone sont utilisées pour la production de charbon actif – notamment le bois, la tourbe, les os, le lignite, la houille ou les coquilles de noix de coco.
Acala utilise délibérément du charbon actif high-tech issu de coquilles de noix de coco, car ce matériau a des pores particulièrement fins et d’excellentes propriétés de filtration.
La première étape consiste à carboniser le matériau de base à environ 800 °C, c’est-à-dire à le transformer en ses composants carbonés solides en l’absence d’oxygène. Vient ensuite la phase dite d’activation, au cours de laquelle d’innombrables micropores sont créés par un traitement ciblé à la vapeur d’eau chaude ou au dioxyde de carbone. C’est ainsi qu’est créée une énorme surface interne – la base de l’extraordinaire capacité d’adsorption du charbon actif. D’où son nom.
Un gramme de charbon de base non traité a une surface interne d’environ 10 m². Si le charbon est activé – par exemple à partir de coques de noix de coco – un seul gramme de charbon actif peut déployer une surface interne de plus de 1’000 m².
A titre d’illustration, si l’on pouvait déplier complètement quatre à cinq grammes de charbon actif (environ une cuillère à café), leur surface interne suffirait théoriquement à recouvrir un terrain de football entier.
L’activation se fait à haute température, entre 700 et 1’000 °C, généralement en utilisant de la vapeur d’eau ou du dioxyde de carbone – parfois de l’air. Au cours de ce processus, une partie du carbone est transformée en CO₂. Des pores supplémentaires se forment alors, ce qui augmente considérablement la surface interne du charbon.
On distingue principalement deux méthodes : l’activation chimique et l’activation dite “gazeuse”.
La méthode chimique consiste à mélanger le matériau de départ non encore carbonisé avec certains produits chimiques – généralement des substances déshydratantes telles que le chlorure de zinc ou l’acide phosphorique – puis à le traiter à des températures comprises entre 500 et 900 °C. Le matériau de départ est ensuite chauffé à l’aide d’un four à micro-ondes.
L’activation par gaz, en revanche, utilise des matériaux déjà carbonisés comme le charbon de bois, le coke de tourbe, le coke de noix de coco ou le charbon et le lignite. Ceux-ci sont activés de manière ciblée avec de la vapeur ou du CO₂ afin de former la structure poreuse.
On distingue principalement trois formes principales de charbon actif : le charbon actif en poudre, le charbon en granulés (également appelé charbon en grains) et le charbon moulé.
Le charbon granulé a une granulométrie moyenne d’environ 1 mm, alors que la taille des particules du charbon actif en poudre n’est que d’environ 0,1 mm. Il est intéressant de noter que, malgré la différence de granulométrie, les deux variantes offrent une surface interne comparable.
Le charbon de bois moulé, quant à lui, est obtenu par broyage du matériau carbonisé, qui est ensuite activé, mélangé à des liants, puis pressé ou fritté dans les formes souhaitées.
Un inconvénient de cette variante : la colle ajoutée peut entraver l’écoulement naturel de l’eau – c’est pourquoi l’utilisation de charbon de moulage nécessite généralement une certaine pression d’eau pour garantir une filtration efficace.
Charbon moulé/charbon collé
Il est immensément plus efficace d’utiliser du charbon de grain, où la gravité seule suffit à provoquer l’écoulement.
L’eau a ainsi l’occasion de s’épanouir naturellement.
C’est ce type de charbon actif qui est utilisé dans les filtres à eau Acala.
De plus, la taille des particules peut influencer la vitesse d’adsorption,
mais pas la quantité adsorbée, car cela ne dépend que de la surface interne.
Au cours du processus d’activation, le charbon actif développe une structure cristalline irrégulière et désordonnée d’atomes de carbone. Cette disposition particulière crée une porosité marquée – les substances indésirables contenues dans l’eau peuvent être efficacement piégées dans les cavités ainsi créées.
Les pores sont classés en quatre catégories selon leur taille :
macropores (>50 nm), mésopores (2-50 nm), micropores (1-2 nm) et micropores minimaux (<1 nm).
Les micropores, en particulier, sont idéaux pour éliminer les plus petites molécules de l’eau. Le charbon de grain, obtenu à partir de coques de noix de coco, offre une surface interne particulièrement grande ainsi qu’une forte proportion de micropores – des caractéristiques qui le rendent particulièrement adapté à la filtration de l’eau.
*(1 nm (nanomètre) est un millionième de millimètre)
La capacité d’absorption d’une substance par le charbon actif dépend de différents facteurs, tels que la taille de la molécule, la solubilité dans l’eau, l’attraction vers le charbon actif et le pH de l’eau, qui peut également influencer ces propriétés.
Le charbon actif est particulièrement efficace pour éliminer les composés organiques. Il s’agit notamment des trihalométhanes, des résidus de pesticides ou des substances de type hormonal – ils présentent une forte affinité avec le charbon actif et peuvent donc être très facilement liés et éliminés de l’eau.
Les particules de plastique peuvent être classées en différentes catégories en fonction de leur taille. Bien qu’elles soient généralement connues sous le terme de “microplastiques”, il existe des appellations plus spécifiques :
Les mésoplastiques (500 µm à 5 mm), les microplastiques (50 µm à 500 µm) et les nanoplastiques, qui sont inférieurs à 50 µm – certaines définitions fixant même la limite à 100 nm. Malgré son nom, le nanoplastique est plus grand que 1 nm.
La formation de nanoplastiques à partir de microplastiques est avant tout un processus qui dépend du temps. On estime qu’il faut environ 320 ans pour qu’une seule microparticule de plastique de 1 mm se décompose en une particule de nanoplastique de 100 nm.
Un groupe de recherche a également étudié le comportement de particules de polystyrène (un type de plastique) de 30 nm dans l’eau de mer et a constaté qu’elles s’aggloméraient en de plus grands agrégats d’environ 1000 nm après seulement 16 minutes. Cela indique que même les nanoplastiques ont tendance à s’agglomérer dans l’eau, retrouvant ainsi une taille plus proche de celle des microplastiques.
Et maintenant, la question : le charbon actif peut-il filtrer les microplastiques ?
La réponse est clairement oui.
Le charbon actif contient ce que l’on appelle des nanopores – de minuscules cavités d’un diamètre inférieur à 2 nm. Ces pores sont suffisamment petits pour retenir de manière fiable même les particules très fines comme les microplastiques ou les mésoplastiques. C’est également le cas pour les nanoplastiques dans presque tous les cas. Seules des particules extrêmement petites, inférieures à 2 nm, pourraient éventuellement passer à travers les pores – ce qui est toutefois très rare.
De plus, le plastique ne se dissout pas dans l’eau, mais se comporte de manière hydrophobe – il évite l’eau et adhère de préférence aux surfaces organiques comme le charbon actif. De plus, comme le plastique est d’origine organique, il a une tendance naturelle à se lier à la structure carbonée du charbon actif.
Conclusion : le charbon actif est capable d’éliminer la grande majorité des particules de plastique de l’eau – et constitue donc une protection efficace contre les micro et nanoplastiques présents dans votre eau potable.
D’un point de vue chimique, les molécules organiques sont des composés complexes qui contiennent du carbone en combinaison avec d’autres éléments. Les matières plastiques sont composées de polymères, c’est-à-dire de structures moléculaires en chaîne. La partie organique du plastique fait référence au carbone contenu, qui peut être associé à l’hydrogène, l’oxygène, l’azote ou le soufre, selon le type de plastique.
Le charbon actif est-il dangereux pour la santé ?
Il n’y a aucune raison de s’inquiéter si votre eau potable entre en contact avec du charbon actif. Le charbon actif est un produit purement naturel, surtout s’il est obtenu à partir de matières premières durables comme les coques de noix de coco.
D’ailleurs, le même type de charbon actif est également utilisé en médecine – par exemple par le médecin généraliste en cas de troubles gastro-intestinaux comme la diarrhée.
Le charbon actif est même utilisé dans les aliments – par exemple pour colorer naturellement les glaces ou les confiseries. Il est également apprécié en cosmétique : Ses propriétés nettoyantes en font un ingrédient très apprécié dans les produits de soin de la peau.
Ainsi, le charbon actif contribue non seulement à la purification de l’eau, mais aussi à votre santé – et à la protection de l’environnement.
L’utilisation actuelle du charbon actif sous sa forme la plus sophistiquée est relativement récente. Pourtant, l’histoire de l’utilisation du charbon remonte à loin – dans l’Antiquité déjà, des cultures telles que les Égyptiens, les Indiens, les Grecs et les Romains utilisaient le charbon de bois de diverses manières.
En Égypte, le charbon de bois était utilisé, entre autres, pour l’embaumement des défunts ou l’étanchéité des coques de bateaux. Les Grecs de l’Antiquité l’utilisaient comme antidote en cas d’intoxication alimentaire. En Inde, la première utilisation pour la purification de l’eau potable remonte à un texte sanskrit datant d’environ 200 ans avant Jésus-Christ.
Le charbon de bois a également joué un rôle à l’époque de Christophe Colomb : les marins ont constaté que l’eau restait plus longtemps consommable pendant les longs voyages si l’intérieur des fûts en bois était légèrement carbonisé.
La première étude scientifiquement documentée sur les effets du charbon actif a été réalisée par le chimiste suédois Carl Wilhelm Scheele et publiée à la fin du 18ème siècle. Son utilisation industrielle a finalement commencé au début du 20e siècle – et n’a cessé de croître depuis.
