I processi che utilizzano un carbone attivo rappresentano una moderna e sperimentata tecnologia spesso stato dell’arte per numerose necessità di purificazione. Nondimeno i principi fondamentali sono stati scoperti da lungo tempo e da allora in avanti il carbone attivo ha avuto una storia applicativa notevolmente ricca. Gli antichi Greci avevano già descritto l’uso del carbone di legna per attenuare gli effetti di avvelenamenti da alimenti. Al tempo di Cristoforo Colombo poi i naviganti usavano carbonizzare l’interno delle botti destinate a contenere l’acqua potabile; avevano appreso dall’esperienza che in tal modo l’acqua si conservava itesca più a lungo.

Questo benefico comportamento dei materiali carbonizzati è dovuto al processo di accumulo sulla superficie dei contaminanti, per lo più costituiti da composti organici: questo processo è comunemente indicato come adsorbimento. Era l’adsorbimento di composti organici che preveniva la crescita di microrganismi nelle botti dell’acqua utilizzate dai naviganti del passato. Allo stesso modo era l’adsorbimento delle tossine prodotte dai batteri infestanti i cibi che limitavano i danni di avvelenamento negli intestini degli antichi Greci.

La funzione di purificazione di un carbone attivo si sullo stesso principio dell’adsorbimento sui materiali carbonizzati. E’ la natura della superficie che fa avvenire l’adsorbimento ma, nel carbone attivo è proprio la dimensione di tale superficie che rende tale processo altamente efficace; la dimensione della superficie “attiva” il carbone. L’area superficiale di un carbone attivo è notevole, da 500 a 1500 m²/g ed anche oltre: un cucchiaino da tè di carbone attivo può facilmente eguagliare la superficie di un campo di calcio.

E’ tramite il processo di attivazione che questa superficie si forma. Il più comune processo consiste nella attivazione a vapore: ad una temperatura dell’ordine dei 1000°C le molecole di vapore bruciano selettivamente il materiale carbonizzato, creando così una miriade di pori all’interno della matrice carboniosa. Un altro processo consiste nell’attivazione chimica dove viene utilizzato acido fosforico per costruire, ad una temperatura più bassa, la struttura porosa del materiale carbonioso.
L’applicazione principale del carbone attivo è nella purificazione. E’ la grande struttura porosa della matrice carboniosa che permette al carbone attivo di “catturare” composti indesiderati da ogni tipo di fluido (liquido o gassoso) in maniera economica. Ma la presenza di una singolare struttura porosa permette di utilizzare il carbone attivo per altri usi oltre che per i processi di purificazione: per esempio come materiale di supporto per catalizzatori oppure per il recupero di metalli preziosi ed in particolare l’oro. E nuove possibilità di applicazione vengono trovate ancora oggi.