Che cos'è un mezzo poroso?
Un mezzo poroso è una sostanza che contiene pori o spazi tra materiale solido attraverso il quale possono passare liquidi o gas. Esempi di mezzi porosi presenti in natura includono sabbia, terra e alcuni tipi di pietra, come pomice e arenaria. Spugne, ceramiche e schiuma reticolata sono anche fabbricate per l'uso come mezzi porosi. Le possibili applicazioni di questi materiali nella scienza, nell'industria e nella vita di tutti i giorni sono vaste, sebbene siano forse più comunemente usate come filtri.
Fisicamente, un mezzo poroso può essere distinto da altri materiali - compresi altri mezzi porosi - per la sua porosità o la dimensione dei suoi pori. I materiali con bassa porosità sono meno permeabili e in genere hanno pori più piccoli, rendendo più difficile il passaggio di gas o liquidi, mentre i materiali con elevata porosità hanno grandi pori e sono facilmente permeati. La porosità è una considerazione importante nel filtraggio, poiché se le particelle devono essere rimosse da un mezzo poroso, i pori devono essere abbastanza piccoli da intrappolarli efficacemente. I geologi considerano anche la porosità della pietra circostante e del suolo quando conducono osservazioni di serbatoi di petrolio e gas naturale. Il gas naturale intrappolato nella pietra a bassa porosità è noto come "gas stretto" ed è più difficile da accedere rispetto ad altre riserve.
La porosità varia da una bassa percentuale di scisto denso e arenaria a circa il 50% in sabbia e fino al 70% in argilla. I materiali artificiali possono essere ancora più porosi. Ad esempio, la schiuma reticolata, un mezzo poroso utilizzato nei filtri per condizionatori d'aria e negli applicatori cosmetici, ha una porosità fino al 98%.
Una delle applicazioni più comuni dei media porosi nella scienza e nell'industria è la filtrazione. Negli impianti di produzione, questi materiali possono essere utilizzati per filtrare gas o liquidi meccanicamente, intrappolando particelle o chimicamente, rimuovendo selettivamente determinati composti. La sostanza da filtrare viene filtrata attraverso il mezzo poroso e viene purificata mentre passa attraverso i pori del materiale. Esempi di usi industriali di questo metodo includono il trattamento delle acque e la raffinazione del petrolio.
I mezzi porosi sono spesso utilizzati anche nei sistemi di acquacoltura e acquario domestico. I filtri a carbone, che sono costituiti da carbone attivo poroso, vengono utilizzati negli acquari per assorbire composti organici e metalli indesiderati dall'acqua. Il carbone attivo è un esempio di filtrazione chimica, ma anche la filtrazione meccanica è un'opzione possibile. In quest'ultimo sistema, una spugna porosa filtra meccanicamente il particolato, creando un ambiente più pulito per gli organismi nel serbatoio.