¿Para qué sirve y cómo funciona el filtro antibacteriano HEPA?

Los filtros HEPA son recomendados para combatir el smog, el polvo, los ácaros, los virus, los hongos y muchas otras partículas y microorganismos que circulan en el aire. Su amplio rango de acción hace que sean cada vez más populares, convirtiéndose en un elemento casi indispensable en aspiradoras modernas, aires acondicionados de automóviles y, por supuesto, purificadores de aire. Pero ¿cómo funcionan los filtros HEPA y qué hay detrás de su gran éxito?

Prehistoria de los filtros HEPA

Filtros HEPA para purificar el aire, aunque hace poco tiempo eran utilizados casi exclusivamente en lugares con altos requisitos de limpieza del aire, siendo un equipamiento esencial en la industria alimentaria, electrónica, farmacéutica, así como en laboratorios estériles y salas de procedimientos y operaciones, hoy en día son algo común, con lo que una persona común se encuentra casi a diario. Permitiendo, entre otras cosas, una limpieza más efectiva del hogar y proporcionando un alto nivel de confort diario a personas que sufren de asma o alergias molestas, inicialmente fueron un invento militar, creado no pensando en hogares comunes, sino en resistir intensos bombardeos en refugios.

La historia de los filtros HEPA modernos comenzó en 1940 en Estados Unidos, con el inicio del Proyecto Manhattan, un programa de investigación científica estadounidense cuyo objetivo era construir una bomba atómica. Debido a la aparición de pequeñas partículas radiactivas en los laboratorios, liberadas al aire durante los experimentos con materiales radioactivos, surgió la necesidad de desarrollar filtros altamente especializados que pudieran capturar eficazmente cualquier partícula o microorganismo dañino. Los dispositivos construidos con este fin, que garantizan el más alto nivel de seguridad y capturan más del 99% de las impurezas, fueron bautizados con el acrónimo HEPA, que significa High Efficiency Particulate Air.

¿Qué es un filtro HEPA?

Ya sabemos de dónde vienen los filtros HEPA, pero ¿qué es realmente lo que se esconde detrás del término High Efficiency Particulate Air Filter? La traducción más simple sería simplemente "filtro de aire de alta eficiencia para partículas", lo que significa que es un dispositivo capaz de capturar con una eficacia superior al 99,95% partículas sólidas de tamaño 0,3 micrómetros, es decir, partículas que no alcanzan ni siquiera el grosor de un cabello humano, cuyo diámetro promedio es de 50 micrómetros. Esto hace que los filtros HEPA puedan retener no solo todo tipo de polvo, sino también contaminantes realmente microscópicos, entre los que se incluyen esporas de moho y otros hongos dañinos para la salud, aerosoles atmosféricos como el smog, así como polen de plantas, alérgenos animales y bacterias y virus transmitidos por vía aérea.

Curiosamente, aunque la eficiencia de los filtros HEPA se evalúa en función de su capacidad para eliminar partículas de 0,3 micrómetros del aire, están construidos de tal manera que pueden capturar de manera confiable partículas mucho más pequeñas, pero igualmente dañinas, como polen y microorganismos. Esto se debe a que, debido a sus propiedades físicas específicas, las partículas con un diámetro de aproximadamente 0,3 micrómetros son las más difíciles de capturar y causan más problemas durante la filtración del aire, mientras que las bacterias y virus incluso más pequeños son fácilmente atrapados en la red de fibras del filtro. Todo esto gracias a la estructura adecuada de las finas láminas utilizadas para atrapar contaminantes, que permite capturar sustancias peligrosas para la salud de tres maneras diferentes.

¿Cómo filtra el HEPA el aire?

La parte adecuada del filtro HEPA es un complejo pliegue de una hoja de gran formato de fibras aleatoriamente dispuestas de vidrio o plástico, que gracias a su estructura aleatoria e irregular, crea un laberinto complicado de canales de aire en los que las partículas que intentan pasar al otro lado se pierden y se detienen. No se trata solo de "tamizar" partículas grandes, como la mezcla de PM10 de 10 micrómetros que forma parte del smog, sino también de llevar a una situación en la que las contaminantes tan pequeñas que se encuentran entre las fibras también quedan atrapadas dentro del filtro. Para lograr este buen efecto, los filtros HEPA están diseñados para atrapar partículas dañinas para los humanos de varias maneras:

1. Filtración por impacto

Este es el proceso de captura menos complicado, utilizado para detener las partículas más grandes transportadas por el aire, como sustancias tóxicas producidas por la combustión de combustibles sólidos y líquidos. Este método utiliza una disposición densa de fibras de filtro para atrapar partículas dañinas de manera similar a cómo funciona una red, evitando que pasen a través de aberturas demasiado pequeñas y bloqueando entre las diferentes hebras. HEPA es muy eficaz en la captura de todo tipo de polen, lo que lo convierte en una excelente solución para personas que sufren de alergias estacionales.

2. Filtración por captura

En el caso de partículas con un tamaño inferior a 1 micrón, los métodos de filtración estándar dejan de funcionar, ya que estas partículas pueden pasar fácilmente a través de los agujeros que permiten el flujo de aire a través del filtro. Afortunadamente, a pesar de su pequeño tamaño, todavía tienen cierto peso y, al ser arrastradas por el viento, no pueden seguir el ritmo de los frecuentes cambios de dirección en el laberinto formado por las fibras irregulares, chocando eventualmente con una de las hebras del filtro y adhiriéndose a su superficie. En esta etapa, el filtro HEPA atrapa principalmente bacterias y esporas de ácaros presentes en el polvo, lo que tiene un impacto significativo en la salud de las personas que se encuentran en la habitación.

3. Filtración por difusión

El último método de filtración se aplica a partículas que no superan los 0,3 micrómetros de diámetro, es decir, varios tipos de virus (incluido el coronavirus). Conocido como difusión, utiliza el fenómeno del movimiento Browniano, es decir, la forma caótica en que las partículas se mueven tan pequeñas que, al flotar en el aire, rebotan en las moléculas y cambian constantemente su trayectoria de vuelo. Por esta razón, aunque al moverse con el flujo de aire podrían atravesar el filtro, vuelan en zigzag complicado e irregular, cayendo sobre fibras igualmente caóticas y quedando atrapadas dentro del filtro.

¿Cómo reconocer un filtro HEPA eficaz?

En realidad, muchos filtros HEPA tienen una eficacia del 100% contra diferentes tipos de partículas, luchando solo con las más problemáticas, de tamaño 0,3 µm, cuya filtración se produce en el límite entre la captura y la difusión, lo que les permite escapar. Sin embargo, incluso en estos casos, cada filtro HEPA debe tener al menos un 99,95% de eficacia, lo que es suficiente para su uso en hospitales, laboratorios, industria farmacéutica y plantas de producción de alimentos. Por supuesto, las instalaciones altamente especializadas que forman parte de la industria nuclear, pirotécnica o energética y que deben cumplir con requisitos extremadamente estrictos, deben estar equipadas con filtros ULPA similares a los filtros HEPA, que pueden capturar hasta el 99,999995% de las partículas. Sin embargo, en condiciones normales, incluso los filtros EPA con una eficacia del 85% al 99,5%, instalados en aspiradoras, aumentan significativamente el nivel de higiene del aire.

Independientemente de su eficacia, es importante recordar que, con el paso del tiempo, los filtros pierden su eficacia. Aunque existen modelos diseñados para una limpieza regular, la mayoría de los purificadores, aspiradoras y aires acondicionados, debido al riesgo de dañar las microfibras durante el lavado, todavía utilizan filtros HEPA reemplazables, que duran entre 12 y 24 meses antes de tener que ser reemplazados por uno nuevo. A los precios actuales, los filtros de aire tienen un costo de solo alrededor de 50 zlotys, lo que es realmente un gasto pequeño, teniendo en cuenta los enormes beneficios que los filtros HEPA brindan a diario a las personas alérgicas, con enfermedades respiratorias y a aquellos que viven y trabajan en áreas urbanas expuestas a la contaminación del aire.

Ryszard Kurek