Aktivkohle Struktur
Aktivkohle ist hydrophob und entfernt unpolare Schadstoffe aus Wasser und Abwasser. © PublicDomainPictures / www.pixabay.com

Aktivkohle besteht aus Rohstoffen, wie beispielsweise Holz, Nussschalen, Stein- und Braunkohle, die verbrannt und chemisch oder durch Gas aktiviert werden. Die Art, wie das Ursprungsmaterial gewonnen und aktiviert wird, ist entscheidend für die Eigenschaften, die die Aktivkohle später besitzt.

„Von Adsorption wird gesprochen, wenn sich ein Stoff aus einer Flüssigkeit oder einem Gas an der Oberfläche eines Festkörpers anreichert und somit aus seinem ursprünglichen Umfeld herausgezogen wird“, erklärt die Geschäftsführerin der ICon GmbH & Co. KG Dr. Monique Bissen. In der Fachliteratur nennt man diese Festkörper Adsorbens oder Adsorptionsmittel.

Durch ihre große innere Oberfläche besitzt die Aktivkohle eine hohe Adsorptionskapazität, womit sie ein idealer Filterkörper ist. Während des Adsorptionsprozesses werden hydrophobe organische Verbindungen wie beispielsweise chlorierte Kohlenstoffe, gewisse Pflanzenbehandlungsmittel oder Medikamente von der Kohle aufgenommen, sodass sich die Fremdstoffe in der flüssigen oder gasförmigen Lösung stetig verringern.

Die maximale Menge, die ein Aktivkohlefilter aufnehmen kann, hängt von verschiedenen Faktoren, wie der Porenstruktur, ab und kann je nach Filterart variieren. Auch die Beschaffenheit der zu adsorbierenden Substanz ist für die Geschwindigkeit des Prozesses entscheidend, so wie die chemischen Eigenschaften, die Größe, die Hydrophilie oder die Polarität. Ein weiterer wichtiger Faktor sind die physikalischen und chemischen Bedingungen, unter welchen die Filtration abläuft.

Während der Beladung der Aktivkohle mit Molekülen wird Adsorptionswärme freigesetzt, die jedoch im Laufe des Vorgangs stetig abnimmt. Würde man der Aktivkohle nun von außen Wärme zuführen, würde sich der Prozess der Adsorption umkehren (Desorption) und die Fremdkörper wieder freigesetzt werden.

Wenn die Kohle anschließend ihre Adsorptionskapazität erreicht hat, kann sie entsorgt oder mittels Erhitzung reaktiviert werden. Die durch die Wärmezufuhr nun wieder freigesetzten Schadstoffe können bei Temperaturen um die 1200 Grad in speziellen Öfen verbrannt und nachbehandelt werden. Die Aktivkohle erhält wieder ihre gesamte Speicherkapazität und ist somit mehrfach verwendbar.

Anwendung für Nutz- und Trinkwasseraufbereitung

Vor allem für die Abwasseraufbereitung ist die Filterung durch Aktivkohle elementar. Je nach Anwendungsgebiet und Verfahren werden pulverförmige oder körnige Aktivkohlen eingesetzt. Verunreinigungen wie Farb- und Geschmacksstoffe oder bakterientoxische Substanzen können auf diese Art zuverlässig aus industriellem Abwasser herausgefiltert werden. Auch für die Trinkwasseraufbereitung gewinnt Aktivkohle mehr und mehr an Relevanz.

Organische Stoffe wie Hormone und Arzneimittelrückstände stellen eine allgegenwärtige Gefahr für die Trinkwasserqualität dar. „Deshalb wird kontinuierlich an Verfahren gearbeitet, um die Filterprozesse weiter zu optimieren“, so Dr. Monique Bissen. Durch die Implementierung einer zusätzlichen Klärstufe mit Aktivkohle können einige deutsche Klärwerke bereits heute eine effektivere Elimination von Verunreinigungen erreichen. Meist wird sie in Kombination mit anderen Reinigungsverfahren wie Oxidation, Filtration und Flockung eingesetzt.