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Come funzionano le caraffe filtranti? Filtri per acqua ai carboni attivi e a scambio ionico

Le caraffe filtranti per l'acqua funzionano tutte più o meno allo stesso modo: riducono le sostanze presenti nell'acqua di rubinetto, modificandone il sapore. Ma attenzione: non depurano l'acqua.

30 Settembre 2023
14:00
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Come funzionano le caraffe filtranti? Filtri per acqua ai carboni attivi e a scambio ionico
Caraffa filtrante

Per usare una caraffa filtrante basta versare l'acqua del rubinetto nella parte superiore della brocca e lasciarla scorrere attraverso una cartuccia. Questa agisce sostanzialmente come un filtro, in cui il carbone attivo elimina molecole contenenti cloro che possono alterare il sapore dell'acqua, e il filtro a scambio ionico riduce la concentrazione di calcare, abbassando così il grado di durezza dell'acqua.

Sul mercato se ne trovano diverse alternative, ma funzionano tutte più o meno allo stesso modo: con un filtro a carboni attivi spesso combinato con tecnologia a scambio di ioni. Avete mai visto cosa c'è in una cartuccia di una caraffa filtrante? In genere vi troviamo delle piccole sfere di colore nero e bianco. Le prime sono i carboni attivi, quelle chiare servono per lo scambio ionico.

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Credits: Doron Wise.

Cosa filtra la caraffa filtrante

Filtri a carbone attivo

Questo filtro contiene proprio del carbone, un materiale poroso che ha la possibilità di assorbire e trattenere delle particelle nei suoi pori.
Il carbone si dice "attivo" perché viene attivato, o meglio potenziato. L'attivazione si realizza in appositi forni ad alte temperature con il vapore, e forma nel carbone dei minuscoli forellini, i micropori. Il carbone attivo è quindi extra poroso, e di conseguenza ha più possibilità di filtrare.

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Carbone attivo visto al microscopio. Credits: SomnathWiki007.

Questo materiale si ottiene a partite da legno, bitume, grafite (il materiale della punta delle matite), ma anche gusci di noci di cocco o di palma.
Nello specifico i filtri a carboni attivi possono essere dei blocchi in cui si lascia scorrere l'acqua oppure possono presentarsi in forma di granuli (alternativa molto più comune).
I granuli di carbone attivo sono proprio quelle palline nere che vediamo se apriamo il filtro.

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Credits: Jan Kaláb.

Questa tipologia di filtro viene usata solo per eliminare l'odore e il sapore sgradevole dell'acqua. Qualche palato più sensibile può lamentare che l'acqua ”sa di cloro”, per esempio. Ecco, il carbone attivo serve a togliere il cloro e altre sostanze che alterano il sapore dell'acqua e delle bevande preparate con l'acqua, come il caffè o il tè.

Tecnologia filtrante a scambio ionico

Per agire sul calcare serve un'altra tecnologia: quella a scambio ionico.
Quando diciamo che l'acqua è molto calcarea, vogliamo dire che è molto dura. La durezza è la misura della concentrazione di minerali di calcio e magnesio nell'acqua. Per intervenire su questa caratteristica si usano quindi dei filtri detti addolcitori.

calcare acqua depurazione

Per addolcire l'acqua, i filtri a scambio ionico devono rimuoverne gli ioni minerali come il calcio (Ca2+) o il magnesio (Mg2+), indicati con segno + perché sono elettricamente carichi. Se andiamo a togliere gli ioni positivi dall'acqua, dobbiamo rimuovere una quantità equivalente di ioni negativi oppure sostituirli con altri ioni positivi, perché il risultato finale deve essere un'acqua con carica neutro.

Ed ecco che entra in gioco il filtro a scambio ionico. Avete presente quelle palline bianche che vediamo nella cartuccia della caraffa? Sono dei granuli che realizzati in una resina polimerica che consente uno scambio di ioni.

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Credits: Jan Kaláb.

Facciamo un esempio.
Immaginiamo che la sfera sia piena di ioni di sodio (+) sulla superficie pronti per essere scambiati. La resina può essere progettata per legarsi al calcio (+) e al magnesio (+) in modo più forte che con il sodio. Quindi in presenza di calcio o magnesio quella sferetta prende uno ione di queste sostanze, e ne restituisce uno di sodio, ristabilendo l'equilibrio.
Ecco come funziona un filtro con tecnologia a scambio ionico!

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Nelle caraffe questa tipologia di filtri riduce la formazione di calcare e la presenza di metalli come piombo e rame.
Il risultato è un'acqua filtrata, ma di certo non depurata.

Le caraffe filtranti non depurano l'acqua

In realtà le caraffe non hanno mai promesso di depurare l'acqua, ma solo di filtrare alcuni componenti che possono influire sul suo sapore.

Depurare infatti significa ottenere una sostanza pura, eliminando tutte le impurezze. Ad esempio, il processo di distillazione permette di ottenere un'acqua pura, perché durante il processo tutti i sali minerali (le nostre impurezze) non evaporano e quindi si separano dall'acqua. In più l'acqua del rubinetto è già potabile. Un'acqua potabile è microbiologicamente pura (ovvero senza microrganismi e batteri) ma anche chimicamente sicura, ossia con sostanze pericolose (come arsenico e mercurio) presenti sotto un certo livello.

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Credits: Tatsuo Yamashita

Anche per quanto riguarda il calcare non ci sono problemi con l'acqua del rubinetto.
In Italia il limite imposto alla durezza dell'acqua potabile è di 15-50 °F, ossia gradi francesi, dove 1°F rappresenta 10 mg di carbonato di calcio per litro di acqua (D.Lgs. 2 febbraio 2001, n. 31).
Quindi l'unica buona ragione per addolcirla ulteriormente è che ne preferiamo il sapore.
E no, l'acqua calcarea non fa venire i calcoli ai reni.

Il calcare è l'acerrimo nemico degli elettrodomestici, non degli umani! Ma attenzione: l'acqua trattata con tecnologia agli ioni non va bene nemmeno per gli elettrodomestici, perché il filtro a scambio di ioni non demineralizza l'acqua. Il risultato quindi è diverso dall'acqua distillata (quella che mettiamo nel ferro da stiro) che è completamente demineralizzata.

Manutenzione della caraffa

Nelle caraffe ogni cartuccia è rimovibile perché ci sono dei limiti alla loro capacità filtrante. Quando tutti i micropori del carbone attivo saranno pieni e quando la resina avrà scambiato tutti gli ioni che aveva a disposizione, il filtro non funziona più e va sostituito.

filtro caraffa

I filtri hanno una durata piuttosto lunga, però è bene conservarli a una temperatura non troppo severa e non esposti alla luce diretta del sole. Sulle istruzioni d'uso della caraffa ci sono tutte le informazioni per la corretta conservazione.

Altro fattore importante è la pulizia. Nel 2012 le caraffe filtranti sono state sotto inchiesta con l'accusa di peggiorare la qualità dell'acqua, piuttosto che di migliorarla. Uno dei motivi era la maggiore proliferazione di batteri, muffe e funghi, se l'acqua ristagna nella brocca.

cambio filtri caraffa

Un'ultima accortezza. Nell'acqua filtrata potrebbe esserci un aumento della concentrazione di potassio e la presenza di argento, che viene utilizzato nei filtri per mantenerli puliti e prevenire la crescita batterica. Niente di che, ma se si soffre di problemi renali è bene informarsi leggendo il libretto delle istruzioni, dove è indicato tutto nero su bianco. Sul libretto viene anche specificato che la caraffa ha un unico scopo: rendere il sapore dell'acqua più gradevole.

Bibliografia
D.Lgs. 2 febbraio 2001, n. 31. Attuazione della direttiva 98/83/CE relativa alla qualità delle acque destinate al consumo umano.
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