Como funcionam os filtros

Devido aos problemas dos sistemas SCBA, qualquer respirador terá um filtro purificador. Como o filtro remove produtos químicos venenosos e bactérias mortais do ar?

Qualquer filtro de ar pode usar técnicas diferentes:

  • filtração de partículas
  • absorção ou adsorção química
  • reação química para neutralizar um produto químico


Um cartucho de filtro descartável comum para um respirador: quando você inala o ar, ele flui através da entrada à esquerda, através de um filtro de particulados, através de um filtro de carvão ativado, através de outro filtro de particulados (para reter o pó de carvão) e, por fim, através da saída à direita no interior da máscara. Quando o filtro de particulados é obstruído ou o carvão ativado se satura, é preciso substituir o cartucho.

Filtração de partículas é a mais simples das três técnicas. Se você já usou um pano ou lenço sobre sua boca para impedir que a poeira chegasse a seus pulmões, você criou um filtro de particulados improvisado. Um filtro de particulados bem fino é útil em uma máscara de gás projetada para proteger de uma ameaça biológica. A bactéria ou o esporo do antraz pode ter o tamanho mínimo de um mícron. A maioria dos filtros de particulados biológicos remove partículas de tamanhos tão pequenos quanto 0,3 mícron. Qualquer filtro de particulados acabará se obstruindo em algum momento, portanto você terá que substituí-lo quando a respiração se tornar difícil.

Uma ameaça química necessita de uma abordagem diferente porque os produtos químicos vêm na forma de névoas ou vapores que não podem ser retidos pela filtração de particulados. A abordagem mais comum para qualquer produto químico orgânico (sejam fumos de tinta ou uma toxina como o gás Sarin) é o carvão ativado.

Carvão é carbono (veja esta Pergunta do Dia - em inglês - para detalhes sobre como o carvão é feito). O carvão ativado é o carvão que foi tratado com oxigênio para abrir milhões de poros minúsculos entre os átomos de carbono. Veja abaixo o que diz a Enciclopédia Britânica.

    "O uso de técnicas especiais de fabricação resulta em carvões altamente porosos que possuem áreas de superfície de 300 a 2000 m2 por grama. Estes, chamados de carvões ativados, são amplamente usados para absorver substâncias odoríferas ou coloridas de gases ou líquidos."

Aqui a palavra absorver é importante. Quando um material absorve algo, ele se prende ao outro por atração química. A enorme área superficial do carvão ativado proporciona incontáveis locais de adesão. Quando determinados produtos químicos passam próximos da superfície de carbono, eles se fixam a essa superfície e ficam presos.

O carvão ativado é ótimo para aprisionar as impurezas derivadas do carbono (produtos químicos orgânicos) e do cloro. Muitos outros produtos químicos não são atraídos pelo carbono (sódio e nitratos, por exemplo), de forma que passam direto pelo filtro. Um filtro de carvão ativado removerá determinadas impurezas, ignorará outras e, assim que os locais de adesão forem preenchidos, o filtro deixará de funcionar. Nesse caso, será necessário substituí-lo.

Algumas vezes, o carvão ativado pode ser tratado com outros produtos químicos para melhorar sua capacidade de absorção para uma toxina específica. 

A terceira técnica envolve reações químicas. Por exemplo, durante os ataques com gás cloro na Primeira Guerra Mundial, os exércitos usavam máscaras contendo produtos químicos concebidos para reagir com o cloro e neutralizá-lo. A destruição por reação química foi adotada em alguns dos primeiros equipamentos de proteção como o 'capacete hypo' de 1915 (o cloro era removido pela reação com tiosulfato de sódio) e nas máscaras britânicas e alemãs de 1916 (o fosgênio era removido pela reação com a hexametiltetramina).

Nos respiradores industriais, pode-se escolher a partir de uma variedade de filtros dependendo do produto químico que se precisa eliminar. Os diferentes filtros são codificados por cores pelas normas da NIOSH (Instituto Nacional para Saúde e Segurança Ocupacional dos EUA) para ácidos e amônia.