Come scegliere un purificatore d’aria

Oggi sono disponibili diversi tipi di dispositivi di pulizia dell’aria (ne potete trovare alcuni dei migliori qui), ciascuno progettato per rimuovere determinati tipi di inquinanti. Gli inquinanti che possono influire sulla qualità dell’aria in una casa rientrano, infatti, nelle due seguenti grandi categorie: il particolato e gli inquinanti gassosi.

Due sono i tipi di dispositivi di pulizia dell’aria che possono rimuovere il particolato dall’aria: i filtri meccanici dell’aria ed i purificatori d’aria elettronici. I filtri dell’aria in fase gas eliminano i gas e gli odori usando un materiale assorbente, come il carbone attivo. Altri tipi di depuratori sono i purificatori per irradiazione dei germi con raggi ultravioletti (UVGI); i purificatori per ossidazione fotocatalitica (PCO), che rimuovono gli inquinanti gassosi; gli ozonizzatori, che però possono essere pericolosi per la salute.

I depuratori d’aria elettronici sono, fondamentalmente, di due tipi: i generatori di ioni, o ionizzatori, che aspirano aria attraverso una sezione di ionizzazione, dopodiché alcuni atomi acquisicono una carica elettrica e vengono poi dispersi nell’aria, dove si attaccano alle particelle sospese facendole depositare più velocemente; i precipitatori elettrostatici, che hanno in più dei collettori – una serie di piastre piatte caricate in modo opposto – su cui le particelle cariche si accumulano.

Le principali tecnologie per la purificazione dell’aria domestica.

Alcuni criteri generali di scelta

Dunque, se la nostra preoccupazione è il particolato, dovremmo in teoria orientarci su filtri meccanici e purificatori d’aria elettronici (in tal caso, l’odore e molti degli inquinanti cancerogeni in fase gassosa prodotti, ad esempio, dal fumo di tabacco rimarranno nell’aria); mentre, se siamo preoccupati dagli inquinanti gassosi, dovremo orientarci su purificatori ad ossidazione catalitica e filtri ai carboni attivi; infine, se temiamo soprattutto germi e batteri, su purificatori per irradiazione ultravioletta.

Ma, oltre a comprendere i diversi tipi di dispositivi di pulizia dell’aria, i consumatori dovrebbero prendere in considerazione le loro prestazioni. Inoltre, per scegliere i dispositivi di pulizia dell’aria e usarli correttamente, è importante capire la differenza tra efficienza ed efficacia.

L’efficienza di un dispositivo di pulizia dell’aria, di solito espressa in percentuale, è una misura della capacità di rimuovere le particelle aerodisperse o gassose inquinanti dall’aria che lo attraversano. Invece, l’efficacia di un dispositivo di depurazione dell’aria è una misura della sua capacità di ridurre concentrazioni di inquinanti, sotto forma di particelle aerodisperse o gassose, in uno spazio occupato.

L’efficacia di un dispositivo depuratore d’aria nel rimuovere gli inquinanti da uno spazio occupato dipende da tre fattori: la sua efficienza, la quantità di aria filtrata e il percorso che l’aria pulita segue dopo aver lasciato il filtro. Ad esempio, un filtro può rimuovere il 99% di particelle dall’aria che lo attraversa, ma se la portata del flusso d’aria attraverso il filtro è solo di 0,3 metri cubi al minuto, in una stanza tipica il filtro sarà relativamente inefficace a rimuovere le particelle dall’aria.

I filtri ad alta efficienza rimuovono le particelle aerotrasportate più grandi e più piccole in modo più efficiente. Ma più alta è l’efficienza del filtro, maggiore è l’attenzione da prestare alla sua installazione sigillata perché l’aumentata resistenza al flusso d’aria è più probabile che crei delle perdite. L’efficacia di un filtro dell’aria può essere sostanzialmente ridotta se vi sono perdite d’aria attraverso il telaio del filtro installato male. Perciò, è importante misurare il livello degli inquinanti prima e dopo.

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Infine, si devono considerare: i costi di acquisto e di manutenzione (ad es. la frequente sostituzione dei filtri a carboni attivi può risultare onerosa); la minore efficacia ed il rumore prodotto dai purificatori d’aria portatili; il fatto che gli ionizzatori non sono progettati per rimuovere dall’aria le particelle cariche generate, che pertanto si depositano su pareti ed altre superfici presenti nelle stanze, etc.

Premesso che i dispositivi di pulizia dell’aria sono essenzialmente di due tipi – quelli progettati per essere montati in sistemi di climatizzazione ed i purificatori d’aria portatili – esistono diversi modi per misurare il funzionamento di tali dispositivi, che dipendono dal tipo di dispositivo e dalla configurazione di base.

La rimozione del particolato indoor

La maggior parte dei filtri meccanici dell’aria è in grado di catturare le particelle aerodisperse più grandi, come polvere, polline, acari della polvere e allergeni degli scarafaggi, alcune muffe e peli di animali. Tuttavia, poiché queste particelle si depositano piuttosto rapidamente, i filtri dell’aria non sono molto efficaci per rimuoverli completamente dalle aree indoor.

Sebbene le attività umane come camminare e passare l’aspirapolvere possano sollevare particelle, la maggior parte delle particelle più grandi si ridepositeranno prima che un filtro dell’aria possa rimuoverle. Un aspirapolvere dotato di un filtro HEPA (High Efficiency Particulate Air), o filtro di particolato ad alta efficienza, può essere comunque utile per filtrare gli allergeni depositatisi.

I filtri HEPA sono filtri che rimuovono dall’aria che li attraversa il 99,97% delle particelle della dimensione di 0,3 μm, ma non vengono di solito installati nei sistemi di climatizzazione residenziali, perché una tipica unità di trattamento dell’aria residenziale e la relativa conduttura non sarebbero in grado di accogliere tali filtri a causa delle loro dimensioni e dell’aumento della resistenza al flusso d’aria.

Tipica performance di un filtro HEPA 99,97%.

I consumatori possono scegliere un filtro dell’aria per la rimozione di particelle osservando la sua efficienza nel rimuovere particelle aerodisperse dal flusso d’aria. Negli Stati Uniti, questa efficienza è misurata dal cosiddetto “valore minimo di efficienza nella rimozione” (MERV) per i filtri dell’aria installati nella canalizzazione dell’aria degli impianti di climatizzazione canalizzati, lì molto diffusi.

Le classificazioni MERV (da un minimo di 1 ad un massimo di 20) consentono anche il confronto tra i filtri dell’aria realizzati da diverse società. I filtri con un MERV tra 7 e 13 sono probabilmente altrettanto efficaci dei veri filtri HEPA. I filtri d’aria piatti o a pannello con un MERV da 1 a 4 sono comunemente usati nei sistemi di climatizzazione residenziali e nei condizionatori d’aria.

Nella maggior parte dei casi, tali filtri vengono utilizzati per proteggere l’apparecchiatura di climatizzazione dall’accumulo di materiali indesiderati sulle superfici, come i motori dei ventilatori e le serpentine di riscaldamento o raffreddamento, e non per motivi diretti di qualità dell’aria interna. Hanno bassa efficienza sulle particelle aerotrasportate più piccole e media efficienza su quelle più grandi.

Non esiste, invece, una misurazione standard per l’efficacia dei depuratori d’aria elettronici. Sebbene possano rimuovere piccole particelle, possono essere inefficaci nella rimozione di particelle di grandi dimensioni. Inoltre, i depuratori d’aria elettronici possono produrre ozono, un irritante dei polmoni dannoso per la salute. La quantità di ozono prodotta varia tra i modelli.

In esperimenti recenti, gli ionizzatori sono risultati meno efficaci nel rimuovere particelle di polvere, fumo di tabacco, polline o spore fungine rispetto ai filtri per particolato ad alta efficienza o ai precipitatori elettrostatici. Tuttavia, è evidente da altri esperimenti che l’efficacia dei depuratori d’aria di particolato – inclusi i recipitatori elettrostatici, gli ionizzatori ed i filtri pieghettati – varia ampiamente.

Pertanto, se si hanno in casa – o si intende utilizzare – dei purificatori d’aria elettronici, è bene avere anche dei misuratori di qualità dell’aria che rilevino i livelli di particolato e di ozono, in modo da essere sicuri che, nel tentativo di migliorare la qualità dell’aria con prodotti di dubbia qualità e spesso venduti a caro prezzo da venditori senza scrupoli, non la stiamo invece involontariamente peggiorando.

La rimozione degli inquinanti gassosi e biologici

Esistono molti diversi dispositivi di filtrazione dell’aria in fase gas che rimuovono gas e odori da processi fisici o chimici, ma purtroppo non esiste un sistema di misurazione standard per l’efficacia di questi filtri, come ad esempio quelli installati in alcuni impianti di climatizzazione domestici di alto livello. Inoltre, i filtri in fase gas sono molto meno usati nelle case rispetto ai filtri dell’aria per particolato.

La durata utile dei filtri in fase gas può essere breve, perché il materiale filtrante può rapidamente sovraccaricarsi e potrebbero dover essere sostituiti spesso. Vi è anche la preoccupazione che, a pieno carico, questi filtri possano rilasciare di nuovo nell’aria gli inquinanti intrappolati. Infine, è improbabile che un sistema di filtrazione in fase gas progettato e costruito correttamente sia adatto a un tipico sistema di climatizzazione domestico oppure a un purificatore d’aria portatile.

Il comportamento di un filtro assorbente dipende da molti fattori che possono influenzare la rimozione di gas contaminanti: velocità del flusso d’aria e velocità attraverso il mezzo assorbente; concentrazione di contaminanti; presenza di altri contaminanti gassosi; superficie totale disponibile del mezzo assorbente; caratteristiche fisiche e chimiche degli inquinanti e del mezzo assorbente; efficienza di rimozione e capacità di rimozione; temperatura e umidità relativa del flusso di gas.

I test sulla rimozione di inquinanti gassosi con carbone attivo in genere sono stati condotti usando solo alte concentrazioni di inquinanti (come ad esempio, alcuni composti organici volatili, o COV), così poche informazioni sono disponibili sull’efficacia del carbonio nella rimozione di sostanze chimiche presenti in basse concentrazioni (dell’ordine di poche parti per miliardo, o ppb) che normalmente si trovano nell’aria indoor, ma i filtri usati di solito per il controllo di odori potrebbero essere insufficienti.

Schema di un purificatore d’aria domestico a carboni attivi per la rimozione di odori.

Non esiste un sistema di misurazione standard neppure per valutare l’efficacia dei purificatori d’aria per ossidazione fotocatalitica (PCO), che rimuovono gli inquinanti gassosi. Tuttavia, l’uso di questi depuratori nelle case è limitato, perché i catalizzatori attualmente disponibili sono inefficaci nel distruggere completamente gli inquinanti gassosi dall’aria indoor, e producono invece nuovi inquinanti interni che possono causare irritazione agli occhi, alla gola e al naso.

Infatti, a parte il consumo di energia relativamente grande di un’unità PCO – che rende le stime dei costi operativi di questa tecnologia significativamente superiori a quelli della tecnologia a carboni attivi – i dispositivi PCO installati nei depuratori d’aria portatili, nei test ai quali sono stati sottoposti, non hanno rimosso efficacemente ogni composto organico volatile (COV) presente alle basse concentrazioni alle quali sono normalmente presenti nell’aria indoor.

Inoltre, l’ossidazione fotocatalitica di determinati COV può creare sottoprodotti che sono inquinanti indoor se i parametri di progettazione del sistema e la composizione del metallo catalizzatore non si abbinano al composto destinato alla decomposizione, in particolare in presenza di composti reattivi multipli, come quelli che si trovano comunemente negli ambienti residenziali. Ad esempio, due studi sulla degradazione di 4 COV clorurati hanno trovato sottoprodotti che comprendono fosgene e cloruri.

Non esiste un sistema di misurazione standard neppure per valutare l’efficacia dei purificatori d’aria per irradiazione dei germi con raggi ultravioletti (UVGI). I tipici apparecchi di questo tipo utilizzati nelle case hanno un’efficacia limitata nell’uccidere batteri e muffe. Infatti, la distruzione efficace di alcuni virus e della maggior parte delle spore di muffe e dei batteri di solito richiede un’esposizione ai raggi ultravioletti (UV) molto più alta di quella fornita da una tipica unità domestica.

In compenso, secondo due studi scientifici, le lampade UV funzionanti installate in sistemi di climatizzazione per irradiare le superfici delle unità di trattamento d’aria non producono un aumento delle concentrazioni di ozono, dei composti organici volatili (COV) o di altre sostanze chimiche come sottoprodotto. Ricordiamo che tali lampade vengono usate sia dai purificatori UVGI che PCO.

Il grande “equivoco” degli ozonizzatori

Vi sono poi i generatori di ozono, o ozonizzatori, venduti spacciandoli come purificatori d’aria. Essi producono intenzionalmente gas ozono, dannoso per la salute. Spesso i venditori di generatori di ozono rilasciano dichiarazioni e distribuiscono materiale che inducono il pubblico a credere che questi dispositivi siano sempre sicuri ed efficaci nel controllare l’inquinamento dell’aria interna, ma – come sottolinea l’EPA statunitense – “già da quasi un secolo i professionisti della salute hanno confutato queste affermazioni”.

Alcuni esempi di ozonizzatori prodotti in Cina. (fonte: Alibaba)

I produttori e venditori di dispositivi di ozono usano spesso termini fuorvianti per descrivere l’ozono, come “ossigeno energizzato” o “aria pura”, i quali suggeriscono che l’ozono sia un tipo sano di ossigeno. L’ozono è invece un gas tossico con proprietà chimiche e tossicologiche molto diverse dall’ossigeno normale presente nell’aria. Perciò, occorre limitare l’esposizione umana all’ozono, e diverse agenzie nazionali di protezione dell’ambiente hanno stabilito limiti o raccomandazioni a riguardo.

Alcuni produttori o venditori suggeriscono che l’ozono renderà innocuo quasi ogni contaminante chimico producendo una reazione chimica i cui soli sottoprodotti sono anidride carbonica, ossigeno e acqua. Ciò è falso. Infatti, per molte delle sostanze chimiche comunemente presenti negli ambienti interni, il processo di reazione con l’ozono può richiedere mesi o anni. Per gli scopi pratici, l’ozono non reagisce con tali sostanze chimiche, e non è efficace nel rimuovere monossido di carbonio e formaldeide.

In secondo luogo, per molte delle sostanze chimiche con cui l’ozono reagisce prontamente, la reazione può formare una varietà di sottoprodotti dannosi o irritanti e corrosivi. Ad esempio, in un esperimento di laboratorio che ha mescolato l’ozono con le sostanze chimiche provenienti da tappetini nuovi, la reazione ha prodotto una varietà di aldeidi e la concentrazione totale di sostanze chimiche organiche nell’aria è aumentata piuttosto che diminuire dopo l’introduzione dell’ozono.

Infine, l’ozono non rimuove il particolato dall’aria (ad esempio polvere e polline), comprese le particelle che causano la maggior parte delle allergie. Anzi, può produrre particelle ultrafini (<0,1 μm) derivanti dalla reazione dell’ozono con sostanze chimiche indoor, come quelle provenienti da prodotti per la pulizia della casa, deodoranti per ambienti, alcune vernici, pavimenti in legno o tappetini. Le particelle ultrafini possono essere collegate ad effetti avversi sulla salute in alcune popolazioni sensibili.

 

Riferimenti bibliografici

• Residential air cleaning devices, https://www.epa.gov/sites/production/files/2014-08/documents/residential_air_cleaning_devices.pdf
• Guide to home air cleaners, https://www.epa.gov/indoor-air-quality-iaq/guide-air-cleaners-home
• HEPA, https://en.wikipedia.org/wiki/HEPA