Charbon actif

Définition

Le charbon actif décrit une famille d'adsorbants carbonés à structure cristalline avec une porosité très développée en interne. Une grande variété de produits de charbons actifs présente des caractéristiques différentes, en fonction de la matière de départ (animale ou végétale) et de la technique d'activation utilisée pour leur fabrication.

Des granulés (poudre grossière) de charbon actif pour eau d'aquarium :

Le charbon actif est utilisé dans l'extraction de métaux (tel que l'or), la purification de l'eau potable (à la fois pour la purification dans les domaines public et domestique), dans la médecine vétérinaire et la médecine humaine en cas d'intoxication (rôle dans la digestion), le traitement des eaux usées, la clarification d'un sirop de sucre, la purification de la glycérine dans des masques à gaz, dans les filtres de purification et les contrôleurs des émissions gazeuses des voitures, parmi beaucoup d'autres utilisations.

Explications

Le charbon actif, encore connu comme charbon activé ou charbon végétal activé, est une forme de carbone traité pour le rendre très poreux. Il est trouvé sous forme de poudre ou de granulés de faible volume, criblé de pores pour augmenter et obtenir une très grande surface disponible pour l'adsorption ou assimilation par réactions chimiques.

Qu'est-ce que du charbon actif (carbone activé) ?

Dans le charbon actif, ou charbon activé, le mot "activé" est parfois remplacé par "actif". Grâce à son haut degré de micro-porosité, 1 seul gramme de charbon actif a une superficie de plus de 500 m² (environ un dixième de la taille d'un terrain de football), surface déterminée en général par adsorption du gaz azote, ou plus exactement pour l'adsorption isotherme de dioxyde de carbone CO₂ gazeux à 0,0 °C de température. Physiquement, le charbon actif retient les matériaux en raison de la force de van der Waals ou la force de dispersion London.

L'activation est suffisante pour des applications utiles impliquant l'exploitation de la grande surface poreuse disponible, bien que le traitement chimique améliore encore souvent les propriétés absorbantes de la matière. Le charbon actif est généralement tiré de charbon de bois, d'où le nom de charbon végétal.

On le trouve dans le commerce sous la forme de granulés qui est un concentrat de poudre.

Types

Les charbons activés sont des produits complexes qui sont difficiles à classer sur la base de leur comportement, les caractéristiques de surface et les méthodes de préparation. Toutefois, une classification large des charbons actifs est faite à des fins générales fondées sur leurs caractéristiques physiques. La production de carbone activé est réalisé industriellement selon deux méthodes différentes :

• l'activation chimique : une substance de séchage, qui peut être un acide, est mélangée avec la matière brute et soumise à un traitement à des températures modérées. Cette technique peut être problématique parce que, par exemple, lors de l'utilisation comme agent déshydratant du chlorure de zinc, des résidus de zinc peuvent rester dans le produit final, même après le lavage;
• l'activation physique ou par la vapeur : le matériau carbonisé est traité avec un mélange de gaz de combustion et la vapeur d'eau à une température élevée permet de l'activer.

En matière de départ, différents matériaux carbonés tels que des parties d'arbres (bois avec aubier : branches, tronc, ou écorce), coques de noix (dont la noix de coco), des noyaux de fruits (olives, amandes...), ou de tourbe végétale. Des sous-produits pétroliers, des houilles, de la lignite, etc., sont aussi exploités.

Le charbon de Belloc est un charbon actif végétal de peupliers âgés de 3–4 ans.

Le carbone activé, selon son origine animale (os frais animal sauf arêtes de poisson) ou végétale (chêne, hêtre, peuplier, bouleau, pin, saule, tilleul, mais pas les arbres fruitiers à bois rouge comme les cerisiers, merisiers, etc.) se trouve sous diverses formes (poudre fine, moins fin, ou granulés) et divers types : charbon actif en poudre, charbon actif granulaire, extrudé de carbone activé, polymères de carbone enduits, etc... Le charbon actif dit "carbon block" est utilisé dans tout osmoseur pour filtrer le chlore et les dérivés chlorés.

Usages

Les principaux usages des sortes de charbons actifs sont :

• des applications médicales et médicamenteuses;
• les filtres à air et de gaz comprimés;
• la purification de l'eau;
• des utilisations environnementales.

En aquariophilie, on trouve parfois du charbon animal, mais il est préférable de le laisser de coté au profit du charbon végétal. Dans tous les cas, pour un usage de C.A. en aquarium, avant toute immersion dans un filtre aquarium, il faut vérifier que celui-ci coule dans de l'eau osmosée (eau pure) : toute particule flottante ne coulant pas est éliminée ! Le charbon actif présent dans des filtres d'aquarium finit par être saturé et perd son pouvoir adsorbant. Il est donc impératif de le changer régulièrement, généralement toutes les 3–4 semaines dans un aquarium d'eau douce bien équilibré. Son usage en aquarium d'eau de mer est contesté, et la qualité doit être estampillée "compatible avec les aquariums récifaux" pour éviter la présence de métaux lourds dans sa composition. Dès lors qu'un traitement médicamenteux est utilisé dans un aquarium, le C.A. doit obligatoirement être ôté du filtre car il retiendrait les produits actifs du médicament.

En médecine, le charbon actif officinal est utilisé comme agent absorbant pour le traitement des intoxications et surdosage par ingestion orale. Il empêche l'absorption de la substance toxique dans l'estomac. La dose typique pour un adulte est de 2 g/kg dans la première heure d'empoisonnement, avec un plafond de 100 g au total. Des doses pédiatriques pour les enfants sont moindres : de 12 à 25 g (1 g/kg). Le charbon activé est également utilisé dans les cas de ballonnements (aérophagie, flatulences, aigreurs stomacales) et de problèmes digestifs (diarrhées par sa qualité de constipant, épuration digestive).

En usage thérapeutique doux, notamment dans les régimes alimentaires (ventre plat), le C.A. est combiné avec un peu de jus ou de liquide aromatisé pour éviter le mauvais goût du charbon actif et afin que le patient ne vomisse pas. Une mauvaise utilisation de ce produit peut entraîner une aspiration (entrée dans les poumons) et peut conduire à un fin fatale si non contrôlée !

À noter qu'un charbon actif (surtout d'origine animale) déjà utilisé peut être réactivé; la réactivation thermique est un processus visant à restaurer la capacité d'adsorption du charbon actif granulaire en utilisant un four spécial fonctionnant à plus de 800 °C. Le charbon réactivé peut être utilisé pour la plupart des applications, y compris pour obtenir de l'eau potable et donc le traitement des eaux usées, l'alimentation et des procédés industriels comme la purification d'air.

En rapport avec "charbon actif"

• actif fixe

  

  L'actif fixe quantifie les biens qui sont les moins liquides ou tous les biens (terres, bâtiments, installations fixes) qui, en étant vendus, n'affecteraient...

• appareil olfactif

  

  Ce qui est olfactif concerne les organes nasaux, le nez, les narines ou l'odorat. L'appareil olfactif se compose de l'ensemble des tissus et organes olfactifs...

• bulbe olfactif

  

  Le bulbe olfactif est un renflement distal des tractus olfactifs composé de cellules mitrales qui font synapse au niveau des glomérules avec les cellules...

• cactiforme

  

  Une plante (ou organisme) cactiforme (cactoïde) indique que la tige est large et les feuilles réduites (absentes), à l'instar de certaines Cactacées.