Carbón activado en polvo y carbón activado granular: diferencias que deberías conocer

Diferencias fundamentales en la estructura física

Cuando se trata de carbón activado, una de las principales maneras de distinguir entre los diferentes tipos es mirando su tamaño de partícula. El carbón activado en polvo, o PAC por sus siglas, es muy fino. Sus partículas suelen ser menores a 0,2 mm de diámetro. Es tan fino que es como un polvo. Esto lo hace ideal para absorber rápidamente sustancias en líquidos. Por otro lado, el carbón activado granular, GAC, tiene partículas más grandes, que varían entre 0,2 y 5 mm. Estas partículas tienen una estructura porosa e irregular. Esta estructura es perfecta para sistemas de filtración de gases porque permite tiempos de contacto más largos con el gas. La diferencia de tamaño también afecta cómo se comportan en fluidos. El PAC flota en una solución líquida, mientras que el GAC funciona mejor cuando está instalado en un reactor de lecho fijo.

Eficiencia operativa en sistemas de tratamiento de agua

Ahora que conocemos las diferencias físicas entre PAC y GAC, veamos cómo funcionan en los sistemas de tratamiento de agua. Las plantas de agua municipal a menudo tienen que decidir si usar PAC o GAC basándose en qué tipo de contaminantes están presentes en el agua. La PAC es muy eficaz en situaciones de emergencia cuando es necesario eliminar rápidamente los contaminantes. Por ejemplo, es excelente para lidiar con toxinas algales estacionales o residuos farmacéuticos que puedan aparecer súbitamente en el agua. Se puede dispersar inmediatamente en el agua, lo cual ayuda en el proceso de eliminación. Por otro lado, la GAC es más una solución a largo plazo. Tiene camas de filtración permanentes que proporcionan protección continua. Es especialmente efectiva para eliminar compuestos orgánicos persistentes como pesticidas. Algunos estudios recientes han demostrado que la PAC puede reducir los compuestos orgánicos volátiles (COV) en un 85-92% en solo 15 minutos. Sin embargo, la GAC puede lograr una eliminación superior al 95%, aunque requiere un tiempo de contacto más largo, generalmente alrededor de 48 horas.

Consideraciones de costo a lo largo de las fases del ciclo de vida

Hemos visto cómo PAC y GAC se desempeñan en el tratamiento de agua, pero el costo también es un factor importante. Al comprarlos por primera vez, el PAC es más barato. Generalmente cuesta entre 1,50 y 2,50 dólares por kilogramo, mientras que el GAC es más caro, con un rango de 3 a 5 dólares por kilogramo. Pero si se observa todo el ciclo de vida del uso de estos carbones activados, la imagen cambia. El GAC puede regenerarse. En los sistemas de reactivación térmica, puede usarse nuevamente de 3 a 5 veces. Esto realmente puede reducir los costos a largo plazo, especialmente para operaciones que funcionan continuamente. Sin embargo, el PAC es un producto de uso único. Por lo tanto, puede ser más rentable para procesos por lotes donde los eventos de contaminación no ocurren muy a menudo. Cuando los usuarios industriales consideran cuál usar, deben tener en cuenta factores como qué tan a menudo necesitan agregar carbono, cuánto cuesta desechar los residuos y si necesitan establecer alguna infraestructura para reactivar el carbono.

Especificaciones de Aplicaciones Industriales

El costo es importante, pero diferentes industrias también utilizan el PAC y el GAC de maneras distintas. En la industria alimentaria y de bebidas, el PAC suele ser la opción principal para la decoloración. Esto se debe a que en el procesamiento por lotes, es fácil controlar cuánto PAC agregas. En la industria petroquímica, los cartuchos de GAC son realmente útiles. Se utilizan en sistemas continuos de recuperación de vapor. El GAC puede manejar condiciones de alta presión bien debido a su estructura sólida. En aplicaciones emergentes como la purificación de biogás, el GAC puede seguir eliminando el 98% del sulfuro de hidrógeno (H2S) durante 6 a 9 meses. Pero si usas PAC en sistemas de lavado para la purificación de biogás, necesitas agregarlo en pequeñas cantidades cada hora. Así que, la elección entre PAC y GAC en aplicaciones industriales realmente depende de qué tan continuo es el proceso y cuánta contaminación hay.

Requisitos de Mantenimiento y Manejo

Hemos cubierto cómo diferentes industrias usan PAC y GAC, pero también hay diferencias en cómo deben ser mantenidos y manejados. Los sistemas de GAC necesitan mucha infraestructura. Se requieren recipientes a presión para contener la GAC, bombas de retrolavado para limpiarla y reactivadores térmicos para restaurar su eficacia. Esto significa que necesitas un espacio dedicado en la planta para todo este equipo, y también necesitas técnicos que sepan cómo usarlo. Por otro lado, las aplicaciones de PAC necesitan sistemas precisos de preparación de lodos con inyectores especiales que no se atasquen. Pero lo bueno es que no tienes que gastar tanto dinero en el equipo. La seguridad también es diferente para cada uno. Al trabajar con PAC, debes tener cuidado de evitar explosiones de polvo. Con GAC, la principal preocupación es detener el desgaste de las partículas en los sistemas de flujo. Y cuando se trata de deshacerse del carbón usado, la PAC necesita ser desagüada antes de ser eliminada, mientras que la GAC puede regenerarse en un proceso por lotes.

Seleccionando el formato de carbono óptimo

El mantenimiento y el manejo son aspectos importantes, pero ¿cómo eliges realmente entre PAC y GAC? Los ingenieros de procesos deben considerar siete puntos clave. Primero, necesitan saber qué tipo de contaminantes están en el agua y cuántos de ellos hay. Segundo, deben determinar cuánto de los contaminantes necesita eliminarse. Tercero, deben considerar cómo cambia la velocidad de flujo del agua o el gas. Cuarto, deben ver cuánto tiempo puede estar en contacto el carbón con los contaminantes. Quinto, deben pensar en cómo van a deshacerse de los residuos. Sexto, deben trabajar dentro de su presupuesto. Y séptimo, deben considerar cuánto espacio tienen. Si tienes una operación por lotes donde ocasionalmente hay picos de contaminación, la flexibilidad del PAC lo hace una buena elección. Pero si tienes un proceso continuo con una velocidad de flujo constante, el GAC puede ofrecerte una mejor rentabilidad. Algunas personas también están comenzando a usar sistemas híbridos. Utilizan GAC para la protección regular continua y tienen la capacidad de inyectar PAC cuando tienen un período de alta demanda.