L’allumina attivata è una forma di ossido di alluminio che è molto porosa e si lega a determinati liquidi e gas senza che la sua forma chimica o fisica cambi. A causa della sua elevata porosità, ha un elevato rapporto tra superficie e peso. È comunemente usato come essiccante, per il trattamento delle acque e come catalizzatore nelle operazioni di raffinazione e gas naturale.
Un essiccante è una sostanza con un’elevata affinità per l’acqua, che ha un effetto essiccante sulla sua atmosfera locale, come all’interno di un contenitore sigillato. Come essiccante, l’allumina attivata opera mediante il processo di adsorbimento. Questo non deve essere confuso con il processo di assorbimento più comunemente noto. L’assorbimento è un processo fisico mediante il quale un fluido viene aspirato e riempie gli spazi vuoti in un solido senza legarsi ad esso. L’adsorbimento, d’altra parte, è un processo in cui il fluido aspirato nei pori del materiale solido si lega effettivamente chimicamente con il materiale solido.
Quando esposte all’allumina attivata, le molecole d’acqua nell’aria si legheranno all’allumina, risultando in un’aria più secca. Se il materiale viene riscaldato, rilascerà nell’aria l’acqua ad esso legata. Questo processo di legame e rilascio dell’acqua può essere ripetuto all’infinito, rendendo questo materiale uno dei disseccanti più comuni.
Può anche adsorbire altri materiali come arsenico, fluoruro, rame e piombo. Questa capacità lo rende un candidato adatto per l’uso nelle operazioni di trattamento delle acque. In molti casi, è più conveniente di un impianto di trattamento dell’acqua all’avanguardia e su larga scala. Il trattamento delle acque con allumina attivata è spesso il metodo di scelta per le aree rurali e le piccole strutture comunali.
Piccole quantità di fluoro sono generalmente considerate benefiche per la salute dentale e, in alcune aree, il fluoro viene aggiunto di proposito alla rete idrica pubblica. Alte concentrazioni di fluoro, tuttavia, si trovano naturalmente nelle acque sotterranee in alcune località. Ciò pone un problema a livello locale perché un consumo eccessivo di fluoro può provocare fluorosi, una malattia degenerativa delle ossa. In alcune località, la tossina arsenico si trova anche in natura in concentrazioni pericolosamente elevate. Entrambe queste sostanze possono essere filtrate dall’acqua potabile a livelli accettabili mediante adsorbimento con allumina attivata.
Questo materiale viene anche utilizzato per pulire il deflusso delle acque piovane, i rifiuti minerari e per la bonifica di siti già contaminati. L’acqua piovana può raccogliere metalli solubili come rame e zinco da siti industriali, centri di riciclaggio e così via. I cumuli di sterili associati alle operazioni minerarie possono lisciviare sostanze come piombo e arsenico nei giochi d’acqua vicini. Sono in corso di individuazione anche siti da tempo contaminati da bonificare.
In tutte queste situazioni, l’allumina attivata può essere un modo conveniente per rimuovere dall’ambiente sostanze indesiderate o pericolose. La sua capacità di legarsi a queste sostanze permette di catturarle in forma stabile. Quando il materiale viene infine smaltito, le sostanze indesiderate non rifluiscono nell’ambiente ma rimangono invece legate all’allumina.
Anche le operazioni di gas naturale, le fonderie e le raffinerie fanno spesso uso di allumina attivata come cosiddetto catalizzatore Claus. Nelle reazioni chimiche, un catalizzatore è una sostanza che accelera una reazione senza essere essa stessa influenzata. L’allumina attivata funge da catalizzatore in un processo che recupera lo zolfo elementare dall’idrogeno solforato e dall’anidride solforosa prodotti come sottoprodotti delle operazioni industriali. Ciò impedisce a questi sottoprodotti di scarto, dannosi in quantità sufficientemente elevate, di contaminare l’ambiente.