Aktivkohle und ihre Rolle bei der Luftfiltration

Die Menschen verwenden Holzkohle seit Tausenden von Jahren zur Wasser- und Luftfiltration, um diese Elemente von schädlichen Bestandteilen zu reinigen. Sie hat jedoch noch eine Vielzahl anderer Filtervorteile, darunter eine hohe Kapazität, Verunreinigungen aus der Luft zu filtern. Was ist Aktivkohle und wie funktioniert sie? Lesen Sie weiter, um mehr zu erfahren.

Was ist Holzkohle oder Aktivkohle?

Diese Begriffe sind austauschbar und beziehen sich auf die Überreste einer unvollständigen Verbrennung. Wenn Holz verbrannt wird, verbrennt das leicht brennbare Material im Inneren des Holzes, und wenn nicht genügend Sauerstoff oder Wärme vorhanden ist, bleibt schwarze Kohle zurück. Dies ist das, was wir alle als Holzkohle oder Kohlenstoff¹ kennen.

Geschichte der Aktivkohlefiltration für Wasser und Luft

Die Geschichte lehrt uns, dass die Aktivkohlefiltration wahrscheinlich erstmals von den alten Ägyptern zu Filtrationszwecken verwendet wurde. Sie verwendeten sie als Methode zur Entfernung von Gerüche, die durch Infektionen in medizinischen Einrichtungen verursacht wurden. Später, im 16. Jahrhundert bis 18. Jahrhundert war bekannt, dass Seeleute Trinkwasser in Fässern aufbewahrten, die innen verkohlt waren, um das Wasser vor Verunreinigungen zu schützen.

Ein weiteres Beispiel für die historische Verwendung von Kohlenstoff war während des Ersten Weltkriegs: Gasmasken wurden mit Luftfiltern aus Kohlenstoff ausgekleidet, um zu verhindern, dass die Soldaten die tödlichen Gase der gegnerischen Streitkräfte einatmeten. Da sich herausstellte, dass diese Filter nur für einige, aber nicht für alle Giftstoffe verwendet wurden, wurde das Aktivierungsverfahren im Zweiten Weltkrieg angewandt und genutzt, was schließlich zur Entwicklung moderner Aktivkohlefilter für Luft und Wasser führte¹.

Heutzutage findet man Aktivkohlefilter häufig in Leitungswasserfiltern, Zigarettenfiltern, Aquarien, Atombunkern und natürlich in Luftfiltern (um nur einige zu nennen).

Was ist Aktivkohle und wie funktioniert sie?

Definition

Aktivkohle ist Kohlenstoff, der so verarbeitet wurde, dass er kleinvolumige Poren aufweist, die dazu dienen, Verunreinigungen aus Flüssigkeiten zu entfernen und Schadstoffe aus der Luft zu binden.

Das Ziel der Aktivkohle ist es, ihre Oberfläche zu vergrößern und damit ihre Filtrationseigenschaften und ihre Fähigkeit, Gasmoleküle einzuschließen, zu verbessern. Dieser Prozess erfolgt auf physikalischem oder chemischem Wege, oft durch Einblasen von Heißluft, Kohlendioxid oder Dampf. Da es sich bei Kohlenstoff um ein kohlenstoffhaltiges Material mit einer bereits porösen Struktur handelt, wird durch die Aktivierung ein Gitter aus winzigen Poren im Inneren des Kohlenstoffs geschaffen. Das Ergebnis ist Aktivkohle, die Hunderte von Quadratmetern an innerer Oberfläche pro Gramm aufweist¹! Der Porendurchmesser wird durch die Umgebungstemperatur und -feuchtigkeit sowie das verwendete Material bestimmt.

Die Bedeutung von Kokosnussschalen

Für die Herstellung von Aktivkohle können viele Arten von natürlichen Materialien (Biomasse) verwendet werden. Diese Materialien reichen von Kaffeeschalen über Reis- oder Weizenstroh bis hin zu Maiskolben. Die effizienteste Form der Biomasse, die zur Herstellung von Aktivkohle für die Kohlenstofffiltration verwendet wird, ist die Kokosnussschale. Kokosnussschalen erzeugen Poren von < 2 Nanometern, also Mikroporen. Holz erzeugt Poren von mehr als 50 Nanometern. Obwohl die Poren immer unterschiedlich groß sind, sind für die Luftreinigung Poren von 1-2 Nanometern ideal².

In bestimmten Teilen der Welt ist der Abfall von Kokosnussschalen aus der Kokosnussverarbeitung exorbitant hoch. Die Verwendung von Kokosnussschalen zu Filtrationszwecken bedeutet also, dass ein im Allgemeinen verschwendetes Material zur Herstellung eines hochwertigen Produkts verwendet wird³.

In einer Studie aus dem Jahr 2022 wurde festgestellt, dass Kokosnussschalen aufgrund ihrer optimalen Porenverteilung, Größe, Oberfläche und ihres Volumens ein hervorragendes Material für die Verwendung als Kohlenstofffilter in Luft und Wasser sind. Außerdem erzeugen sie bei der Verarbeitung weniger Staub und Feinpartikel als Holz oder Kohlenstoff³.

Wie das funktioniert

Durch ein Verfahren namens adsorption (Anmerkung: nicht absorption). Bei der Adsorption werden Schadstoffpartikel aus der Luft von der Außenseite des Kohlenstoffmoleküls angezogen und bleiben dort haften. Da die Kohle aktiviert wurde, entsteht durch die Vergrößerung der Oberfläche mehr Platz, an dem sich die Schadstoffe durch Adsorption anlagern können, was auch als "Bett" bezeichnet wird. Die größere Anzahl von Poren mit geringem Volumen ermöglicht es der Aktivkohle, mehr chemische Reaktionen durchzuführen und mehr Schadstoffe abzufangen.

• Was ist der Unterschied zwischen 'adsorption' und 'absorption'? Bei der "Adsorption" haften Ionen oder Moleküle an einem Adsorptionsmittel (in diesem Fall Kohlenstoffmoleküle). Bei der "Absorption" dringen die Ionen oder Moleküle in das Innere eines Absorptionsmittels ein⁴.

Mit der Zeit wird das Bett mit organischen Chemikalien (Gasen und gasförmigen Schadstoffen) gesättigt, so dass es nicht mehr in der Lage ist, weitere Schadstoffe einzufangen, und unwirksam wird. Es ist nicht immer möglich zu erkennen, wann Ihr Aktivkohlefilter gesättigt ist; manchmal gibt er einen Geruch ab, manchmal nicht. Deshalb ist es so wichtig, Aktivkohlefilter in regelmäßigen Abständen gemäß den Anweisungen des Herstellers zu wechseln.

Was sind die Vorteile eines Aktivkohlefilters?

Aktivkohle kann besonders hilfreich sein beim Herausfiltern von flüchtige organische Verbindungen (VOCs) und Gerüche zur Verbesserung der Luftqualität in Innenräumen.

Flüchtige organische Verbindungen (VOCs)

VOC sind eine Form der gasförmigen chemischen Verschmutzung, die in der Regel durch den Menschen in die Luft abgegeben wird. Alltägliche Produkte wie Farben, Lösungsmittel, neue Möbel, Heimwerkerarbeiten und Zigarettenrauch emittieren eine beträchtliche Menge an schädlichen VOC und giftigen Gasen. Auch Duftstoffe und Desinfektionssprays enthalten gasförmige VOCs, ebenso wie der berühmte Geruch von Neuwagen. Die VOC-Konzentration ist im Durchschnitt 2 bis 5 Mal höher in Innenräumen als im Freien (manchmal aber auch bis zu 100 Mal höher!).

Bestimmte flüchtige organische Verbindungen sind als krebserregend bekannt und finden sich in Alltagsprodukten. Drei krebserregende VOC, die im Alltag vorkommen, sind Formaldehyd, Benzol und Toluol.

• Formaldehyd in Gas, findet sich in Zigarettenrauch Rauch von Waldbränden und Autoabgasen. Es kommt aber auch in neuen Möbeln vor: Neue Möbel können bis zu zwei Jahre lang Formaldehyd ausdünsten! Die krebserregende Wirkung von Formaldehyd wird seit über 30 Jahren eingehend untersucht. Die Exposition gegenüber Formaldehyd ist für seine Gefährlichkeit für den Menschen bekannt⁵.
• Benzol ist eine flüchtige Chemikalie, die in industriellen Prozessen zur Herstellung von Farben, Benzin und Reinigungsmitteln verwendet wird, Pestiziden Pestizide, Farbstoffe und vieles mehr. Wissenschaftliche Studien an Versuchstieren deuten stark darauf hin, dass Benzol ein "experimentelles Karzinogen" ist⁶.
• Toluol ist ein Nebenprodukt von Rohöl, das in der Regel Benzin und Fahrzeugkraftstoff zugesetzt wird. Es wird auch als Lösungsmittel in Kosmetik- und Heimwerkerprodukten wie Nagellack, Farben und Klebstoffen verwendet. Es hat sich in Tierversuchen als krebserregend erwiesen⁶.

Schlechte Gerüche

Gerüche beeinträchtigen die Luftqualität in Innenräumen und die Lebensqualität. Unangenehme Gerüche, die in die Luft gelangen, werden auch durch Aktivkohle-Luftfilter wirksam beseitigt. Es sei darauf hingewiesen, dass viele Luftreiniger, die luftgetragene Schadstoffpartikel entfernen, keine Gerüche bekämpfen. Deshalb ist es wichtig, dass Ihr Gerät zur Geruchsbekämpfung in Innenräumen einen Aktivkohlefilter enthält. Einige Gerüche, die dank Aktivkohle entfernt werden, sind Kochgerüche, Haustiergerüche, die durch Schimmel oder Mehltau sowie durch Zigaretten- und Tabakrauch verursachte Gerüche und Gerüche.

Tabakrauch

Tabakrauch enthält eine beeindruckende Menge an Chemikalien - über 7.000! In einer Studie aus dem Jahr 2022 wurden 97 verschiedene flüchtige organische Verbindungen ermittelt, die von erhitzten Tabakprodukten freigesetzt werden. Die Food and Drug Administration (FDA) hat 93 dieser flüchtigen organischen Verbindungen als schädlich und potenziell gesundheitsschädlich eingestuft (darunter Formaldehyd und Benzol)7. Obwohl sie weniger produzieren als herkömmliche Zigaretten, sind auch E-Zigaretten VOC-produzierend, wobei die Studie 18 VOC in Aerosolen von Vaping⁸. Ein Luftreiniger, der mit einem Aktivkohle-Luftfilter ausgestattet ist, hilft bei der Bekämpfung von Zigarettenrauch aus zweiter und dritter Hand.

Wie man einen Luftreiniger mit Aktivkohlefilter auswählt

Bei der Suche nach einem Luftreiniger gibt es viele Faktoren zu berücksichtigen. Einige sind zu beachten:

Vergewissern Sie sich, dass Ihr Aktivkohle-Luftfilter genügend Kohle enthält.

Manche Kohlefilter verwenden nur Spuren von Aktivkohle. In der Regel gilt: Je mehr Kohle verwendet wird, desto mehr Stellen gibt es, an denen sich die Schadstoffe festsetzen können, und desto wirksamer ist der Aktivkohlefilter. Eoleaf verwendet in seinen Aktivkohlefiltern die folgenden Mengen an Kohlenstoff:

• AEROPRO 150: 1280 Gramm
• AEROPRO 100: 640 Gramm
• AEROPRO 40: 400 Gramm
• Reines CAR: 30 Gramm

Leistung

Überprüfen Sie die Leistung Ihres Geräts Saubere-Luft-Rate" (CADR) und "Luftwechsel pro Stunde" (ACH) bevor Sie das Gerät kaufen. Die CADR-Rate eines Geräts gibt die Menge an sauberer Luft an, die pro Stunde ausgestoßen wird, und gibt Aufschluss darüber, welche Luftmenge und damit welche Raumgröße von dem Gerät effektiv behandelt werden kann, um die Luftqualität zu verbessern. Je höher die CADR-Rate, desto besser!

• ACH gibt an, wie oft pro Stunde die Luft in einem Raum mit gereinigter Luft erneuert wird. Das Centre for Disease Control (CDC) empfiehlt einen ACH-Mindestwert von 5 (was bedeutet, dass die Luft fünfmal pro Stunde ausgetauscht wird).

Größe des Raums

Wie groß ist der Raum, dessen Luft Sie filtern möchten? Luftreiniger sind so konzipiert, dass sie die Luft in Räumen mit einer bestimmten Maximalgröße filtern können. Vergewissern Sie sich also, dass Ihr Gerät die richtige Größe für Ihr Haus und den Raum.

Filtrationstechnologien

Wir von Eoleaf empfehlen, in einen Luftreiniger zu investieren, der mehr als nur eine Filtertechnologie enthält. Wenn Sie einen Luftreiniger kaufen, sollten Sie für einen optimalen Gesundheitsschutz in ein Gerät investieren, das in der Lage ist, alle Arten von Luftschadstoffpartikeln in Innenräumen entfernen kann? Aus diesem Grund bieten unsere Geräte 8 verschiedene Technologien in einem Gerät, darunter ein Aktivkohlefilter und ein HEPA-Filter. Unsere Geräte bekämpfen Keime (Viren und Bakterien), Allergene (Staub und Hausstaubmilben, Tierhaare und Hautschuppen, Pollen und Schimmelpilze und deren Sporen) und Feinstaubbelastung (PM10, PM2,5, PM0,1).

• Es sei darauf hingewiesen, dass zertifizierte HEPA-Filter eine Filtration von 99,97 % der in Innenräumen vorkommenden luftverunreinigenden Partikel bis zu einer Größe von 0,01 Mikrometern garantieren. HEPA-Filter, die als "HEPA-Typ" bezeichnet werden, sind zwar billiger, werden aber nicht denselben Tests durch Dritte unterzogen wie zertifizierte HEPA-Filter, und es kann nicht garantiert werden, dass sie die gleiche Menge an Schadstoffen filtern. HEPA-Filter gelten als der Goldstandard der Filtration und sind entscheidend für die Entfernung von Feinstaub aus der Atemluft.

Budget

Der Kauf eines Luftreinigers für Ihr Zuhause oder Büro ist eine Investition in Ihre kurz- und langfristige Gesundheit. Deshalb ist es wichtig, dass Sie genau wissen, was das Budget für einen Luftreiniger ausmacht. Das Budget für einen Luftreiniger besteht aus drei Teilen: 1) die Anschaffungskosten des Geräts, 2) die Wartungskosten, z. B. für Ersatzfilter, und 3) die mit der Nutzung des Geräts verbundenen Energiekosten. Suchen Sie nach einem Gerät, das mehrere Filtertechnologien enthält, das einen seltenen Filterwechsel erfordert (die hochwertigen Geräte von Eoleaf erfordern nur einen jährlichen Filterwechsel, weniger als der Industriestandard) und das energieeffizient ist.

Rüsten Sie Ihr Zuhause und Ihr Büro mit einem Eoleaf-Luftreiniger aus

Wir arbeiten hart, um sicherzustellen, dass wir nur die fortschrittlichsten Technologien auf dem heutigen Markt anbieten, damit Sie von den besten verfügbaren Filtergeräten profitieren können. Atmen Sie reinere Luft mit einem Eoleaf-Luftreiniger.

Weitere Informationen zur Auswahl eines Luftreinigers finden Sie in unserem ausführlichen Einkaufsführer. Sie können sich auch gerne unser Team von Luftreinigungsexperten anrufen für alle Ihre Fragen zur Verfügung.

Häufig gestellte Fragen

Wie oft sollten Aktivkohlefilter in Luftreinigern ausgetauscht werden?

Diese Antwort hängt von Ihrem Luftreinigermodell ab. Es wird immer empfohlen, die Empfehlungen des Herstellers zum Filterwechsel zu befolgen. Der Aktivkohlefilter von Eoleaf befindet sich in unseren Filterblöcken, die 8 verschiedene Filtertechnologien enthalten. Das macht den Filterwechsel einfach: Sie müssen nur den gesamten Block einmal pro Jahr austauschen.

Welche Faktoren beeinflussen die Lebensdauer eines Aktivkohlefilters?

Die Lebensdauer von Filtern hängt im Allgemeinen von verschiedenen Faktoren ab, zu denen u. a. die Nutzung, die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit gehören. Je mehr ein Luftreiniger benutzt wird, desto schneller ist der Filter verbraucht. Auch drastische Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen verkürzen die Lebensdauer eines Filters und sollten daher vermieden werden.

Wie verhalten sich Aktivkohlefilter im Vergleich zu anderen Luftfiltertechnologien, wie z. B. HEPA-Filtern?

Aktivkohlefilter sind eine der wichtigsten Technologien, die in allen hochwertigen Luftreinigern enthalten sein sollten. Aktivkohle ist eine der effizientesten Methoden, um chemische Verunreinigungen (wie flüchtige organische Verbindungen oder VOCs) und schlechte Gerüche aus der Raumluft zu entfernen. HEPA-Filter hingegen sind ebenfalls eine wichtige Luftfiltertechnologie, die Allergene und Feinstaub (PM10, PM2,5 und PM0,1) beseitigt. Da keiner der beiden Filter die Funktionen des anderen übernimmt, ist der Kauf eines Geräts, das mit beiden ausgestattet ist, für eine gründliche Luftfiltration sehr zu empfehlen.

Können Aktivkohlefilter sowohl in privaten als auch in gewerblichen Luftfiltersystemen verwendet werden?

Ja! Der wichtigste Punkt, den Sie beachten müssen, ist, dass Ihr Gerät die richtige Größe für Ihren Raum hat. Eoleaf bietet Geräte für alle Raumgrößen an, von Einzimmerwohnungen (für die der AEROPRO 40 ideal ist) bis hin zu größeren Geschäftsräumen (für die der AEROPRO 150 am besten geeignet ist).

Gibt es gesundheitliche Risiken bei der Verwendung von Aktivkohlefiltern?

Die Verwendung von Aktivkohlefiltern ist eine völlig sichere Methode zur Bekämpfung von chemischer Verschmutzung (VOCs) und schlechten Gerüchen in Ihren Innenräumen. Die einzigen Gesundheitsrisiken, die mit der Verwendung eines Luftreinigers verbunden sind, ergeben sich aus einer unsachgemäßen Pflege und Wartung. Wenn Sie ein Gerät verwenden, dessen Filter nicht regelmäßig gewechselt werden, kann es dazu führen, dass Schadstoffe wieder in die Raumluft abgegeben werden, was Ihre Gesundheit gefährden kann. Aus diesem Grund kann Eoleaf nicht genug betonen, wie wichtig es ist, die Filter jährlich zu wechseln.

Wie kann ich die Langlebigkeit eines Aktivkohlefilters in meinem Luftreinigungssystem maximieren?

Der beste Weg, die Lebensdauer Ihrer Filter zu verlängern, ist, sie gut zu pflegen! Dazu gehören der regelmäßige Austausch der Filter und die Vermeidung von Temperaturschwankungen und hoher Luftfeuchtigkeit. Auch der Kauf eines hochwertigen und langlebigen Geräts ist ein guter Weg, um sicherzustellen, dass Sie auch hochwertige Filter erhalten.

Referenzen

¹ Myers, P. D. (2018, Januar 31). Aktivkohle-Luftfilter: How do they work? Molekule Blog. Abgerufen am 17. Februar 2023, von https://molekule.com/blog/activated-carbon-air-filter/.

² National Research Council (US) Ausschuss für sicheres Trinkwasser. Trinkwasser und Gesundheit: Band 2. Washington (DC): National Academies Press (US); 1980. IV, An Evaluation of Activated Carbon for Drinking Water Treatment. Verfügbar unter: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK234593/

³ Sujiono, E. H., Zabrian, D., Zurnansyah, Mulyati, Zharvan, V., Samnur, & Humairah, N. A. (2022). Herstellung und Charakterisierung von Aktivkohle aus Kokosnussschalen durch chemische Aktivierung für die Abwasserbehandlung. Results in Chemistry, 4, 100291. doi:10.1016/j.rechem.2022.100291

⁴ Maximoff, S. N., Mittal, R., Kaushik, A., & Dhau, J. S. (2022). Leistungsbewertung von Aktivkohle-Sorbentien für die Innenraumluftreinigung bei normalen Ereignissen und Waldbränden. Chemosphere, 304, 135314. doi:10.1016/j.chemosphere.2022.135314

⁵ Swenberg JA, Moeller BC, Lu K, Rager JE, Fry RC, Starr TB. Formaldehyd-Karzinogenitätsforschung: 30 Jahre und mehr für Wirkungsweise, Epidemiologie und Krebsrisikobewertung. Toxicol Pathol. 2013 Feb;41(2):181-9. doi: 10.1177/0192623312466459. Epub 2012 Nov 16. PMID: 23160431; PMCID: PMC3893912.

⁶ McMichael AJ. Karzinogenität von Benzol, Toluol und Xylol: epidemiologische und experimentelle Belege. IARC Sci Publ. 1988;(85):3-18. PMID: 3053447.

⁷ Lim, D.-H., Son, Y.-S., Kim, Y.-H., Kukkar, D., & Kim, K.-H. (2022). Flüchtige organische Verbindungen, die im Hauptstromrauch von Zigaretten mit Geschmackskapseln freigesetzt werden. Environmental Research, 209, 112866. doi:10.1016/j.envres.2022.112866

⁸ Lu F, Yu M, Chen C, Liu L, Zhao P, Shen B, Sun R. The Emission of VOCs and CO from Heated Tobacco Products, Electronic Cigarettes, and Conventional Cigarettes, and Their Health Risk. Toxics. 2021 Dec 28;10(1):8. doi: 10.3390/toxics10010008. PMID: 35051050; PMCID: PMC8781168.