Alcalinidad transitioria de un carbón activado granular virgen

121 1 0 18 febrero, 2026

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Aumento transitorio de la alcalinidad que causa un carbón activado granular virgen

En la puesta en marcha de camas de carbón activado granular (CAG) para tratar agua, es común que el operador observe que se incrementa el pH y que alcance valores que típicamente están entre 9 y 10.

Este fenómeno suele generar alarma y cuestionamientos sobre la calidad del producto o la posible presencia de contaminantes. Sin embargo, este comportamiento no es un defecto de fabricación, sino una consecuencia química inherente a la naturaleza de la materia prima y al proceso de activación térmica.

1. El origena vegetal de hidróxidos

Vamos a referirnos a los carbones que se activan físicamente. Esto es, los que se activan mediante gases como dióxido de carbono, vapor de agua y oxígeno a una temperatura suficientemente alta. Previo al proceso de activación, hay que partir de carbón, que a su vez, procede de una planta.

Cuando el proceso de carbonificación se llevó a cabo durante millones de años, al carbón resultante se le conoce como mineral. Cuando el ser humano aplicó un proceso de carbonización, al carbón obtenido se le llama vegetal.

En ambos casos, como dijimos, el precursor fue una planta. El constituyente fundamental de las plantas es material lignocelulósico. Además de este, las plantas contienen minerales que actúan como nutrientes.

En el proceso de formación del carbón, los minerales metálicos se transforman en óxidos, como el de potasio, K₂O, y el de sodio Na₂O, que quedan dispersos en la matriz carbonosa.

El Mecanismo de hidrólisis

El carbón activado virgen, al salir del horno, es un material anhidro. Cuando se inunda por primera vez, ocurre una reacción de hidratación inmediata. Los óxidos entran en contacto con el agua y reaccionan para formar hidróxidos:

K₂O + H₂O ➡️ 2KOH

Na₂O + H₂O ➡️ 2NaOH

El hidróxido de potasio KOH y el hidróxido de sodio NaOH son bases fuertes que se disocian completamente en el agua, y libera iones hidróxido OH⁻. Es esta liberación masiva provoca que el pH del primer extracto acuoso se dispare a valores entre 9 y 10.

Independientemente del efecto que tienen los fenómenos de superficie como el Punto de Carga Cero (PZC) o la interacción de grupos funcionales oxigenados, la elevación del pH debida a la lixiviación de estos hidróxidos predomina sobre cualquier otro efecto de superficie durante los primeros litros de agua que circula por la cama del CAG.

2. Consecuencias operativas

No hay que olvidar que el aumento del pH ocurrirá únicamente mientras el agua tratada termina de disolver los hidróxidos contenidos en la cama de CAG. Esto puede ocurrir durante unas horas o algunos días.

Hay casos en los que el pico de pH no tiene consecuencias de importancia. No obstante, hay otros en los que sí lo tiene. Por ejemplo:

Puede alterarse significativamente el sabor del agua potable.
La modificación del pH puede alterar el color de algunas bebidas, como jugos embotellados.
En la industria farmacéutica, la modificación del pH puede alterar la estabilidad de sus productos y el incumplimiento de normativas estrictas de calidad.
La elevación del pH puede causar incrustaciones en membranas de ósmosis inversa o de otro tipo.

3. Soluciones de ingeniería: mitigación y control

Como mencionamos, después de cierto tiempo, el agua que circula por la cama de carbón habrá terminado de lixiviar los compuestos solubles presentes en el carbón activado, y el problema se habrá resuelto.

Si se requiere disminuir la cantidad de agua y el tiempo requeridos, se puede aplicar un proceso de neutralización ácida y enjuague.

Inundación ácida: se inunda la cama de carbón con una solución diluida de un ácido mineral (es decir, no orgánico, como el acético) que cumpla con el estándar de calidad adecuado para el proceso en cuestión (alimenticio, farmacéutico, etc.). Puede ser ácido fosfórico (al 1 – 3%) o ácido clorhídrico (al 0.5 – 1%).

Nota: en caso de que el recipiente en el que se aplica la cama de CAG, o algunos de sus internos o las tuberías por las que ingresa y sale el agua sean de acero al carbón, no se puede aplicar ácido clorhídrico.

Recirculación: no es indispensable recircular, pero ayuda a acelerar el proceso de neutralización y de disolución de compuestos solubles. El proceso ha terminado su función cuando el pH del agua alcance un valor constante.

Enjuague final: se lleva a cabo con agua hasta que el pH y la conductividad del efluente se igualen a los del agua de alimentación.

4. ¿Qué significa que un carbón activado físicamente no provoque un aumento en el pH de los primeros litros de agua que trata?

Cuando un carbón activado físicamente no modifica el pH ni la conductividad de los primeros litros de agua, probablemente se deba a que no es virgen sino reactivado. Los compuestos solubles ya fueron eliminados del carbón en su primer ciclo de vida. Y no es que el carbón activado reactivado sea un mal carbón. De hecho, cuando el proceso de reactivación es adecuado, el carbón resultante puede ser tan capaz como el virgen y tiene la ventaja de que ya no contiene sales. El problema es que si adquirimos un carbón reactivado que se supone que es virgen, no podemos confiar en el proveedor.

5. ¿Se ofrecen carbones activados que no modifiquen el pH del agua?

Sí. Algunos fabricantes de carbón activado ofrecen:

Carbones que no modifican el pH porque este se ha ajustado industrialmente.
Carbones que no modifican el pH porque se han lavado en ácido y se han enjuagado hasta dejarlos con un contenido muy bajo de compuestos solubles.

Evidentemente, estos carbones tienen un costo y un precio mayor, pero pueden ser una solución de importancia para empresas en las que el proceso de lixiviación de sales del carbón activado virgen o el proceso de estabilización del pH impliquen un tiempo o un consumo de agua que les cuesta más.

Referencias: