Il Filtro HEPA: Cos’è e come funziona

Avrete sentito sicuramente parlare del filtro HEPA, soprattutto in quest’ultimo periodo, ad esempio quando avete acquistato un aspirapolvere o avete cercato informazioni su un purificatore d’aria.
Ma cosa significa questo termine e come funziona questa tecnologia così antica?

Sommario

Che cos’è un filtro HEPA

Con il termine HEPA, dall’inglese High Efficency Particulate Air, si indica un particolare sistema di filtrazione ad elevata efficienza di fluidi, liquidi o gas.
Il filtro HEPA è composto da foglietti filtranti di microfibre, migliaia di fibre di vetro che si intrecciano tra loro in più strati, separati da setti in alluminio. Questi strati di foglietti filtranti hanno il compito di bloccare le particelle inquinanti presenti nell’area da trattare.

filtro HEPA

I filtri HEPA vennero usati già durante la seconda guerra mondiale dagli scienziati con lo scopo di catturare le particelle radioattive rilasciate durante la creazione delle bombe atomiche.
Vennero poi certificati nel 1983, e da quel momento vennero impiegati come standard negli elettrodomestici casalinghi per le pulizie e la purificazione dell’aria nonché in un’ampia varietà di strutture sanitarie e applicazioni life science, in quanto sono in grado di controllare la diffusione di particelle aerotrasportate e organismi come virus e batteri. Molte organizzazioni di ingegneria professionale, infatti, raccomandano i filtri aria HEPA negli ospedali, nelle cliniche di controllo delle infezioni e in altre strutture sanitarie per eliminare microbi e altre particelle pericolose.

Funzionamento del filtro HEPA

Lo standard HEPA, nato in America, richiede che i filtri trattengano efficacemente una percentuale minima dell’85% delle particelle fino alla grandezza di 0,3 micron, a seconda delle classi di livello, come vedremo nel prossimo paragrafo.

composizione del filtro HEPA
Fonte Wikipedia

I filtri HEPA possono bloccare queste particelle in vari modi, utilizzando un flusso d’aria, a seconda della loro dimensione:

  • Intercettazione: le particelle di più grandi dimensioni vengono bloccate fisicamente dalle fibre del filtro
  • Impatto: le particelle di medie dimensioni seguono solo in parte il flusso di corrente e con l’impatto restano comunque intrappolate tra le maglie del filtro.
  • Diffusione: le particelle più piccole sbattono l’una contro l’altra e si comportano in modo più irregolare, ma vengono rallentate per diffusione ed abbattute per inerzia.

In un vero filtro HEPA questi metodi uniscono le forze per rimuovere gli elementi contaminanti.

Tipologie di filtro HEPA

I filtri HEPA fanno parte della categoria dei cosiddetti “filtri assoluti” e sono caratterizzati da una elevata efficienza di filtrazione, in accordo alle norme UNI EN 1822. 

Vengono classificati in base all’efficienza di filtrazione delle particelle di 0,3 µm, e per questo si possono raggruppare in 5 classi (da H10 ad H14) con caratteristiche prestazionali crescenti:

  • H10, trattiene non oltre l’85% del particolato
  • H11, almeno il 95%
  • H12, almeno il 99,5%
  • H13, almeno il 99,95%
  • H14, almeno il 99,995%

Bisogna inoltre fare attenzione quando ci si informa sul livello di filtraggio ai filtri EPA: manca una semplice H che però evidenzia la differenza di High Efficency dei filtri HEPA. Infatti il filtro Epa ha una capacità massima di catturare le particelle del 85%.
Particolare attenzione anche a diciture come: HEPA type, HEPA like, 99% HEPA.
Queste sigle potrebbero significare che il filtro in questione non soddisfa completamente il vero standard HEPA e potrebbe avere una qualità di filtraggio inferiore.
Alcune aziende per evitare equivoci usano il nome True HEPA.

Della categoria dei filtri assoluti fanno parte anche i filtri ULPA che presentano un’altissima efficienza di filtrazione, compresa tra il 99,9995% (U15) e il 99,999995% (U17).

Perché è utile l’utilizzo di un filtro HEPA?

inquinamento indoor

Come abbiamo visto il filtro HEPA è il miglior strumento per trattenere particelle inquinanti disperse nell’aria.
Soprattutto quando si parla di qualità dell’aria negli spazi chiusi, case, uffici ed altri edifici, è importante ricordare che l’aria indoor può essere dalle 5 alle 50 volte più inquinata rispetto a quella esterna. Questo accade perché le normali attività umane indoor (cottura dei cibi, pulizie con agenti chimici, ecc) e le sostanze presenti in tutti gli elementi d’arredo, si sommano agli inquinanti esterni che vengono intrappolati e si accumulano nelle mura delle nostre abitazioni o dei luoghi di lavoro.
Per approfondire questo argomento vi consigliamo la lettura del nostro articolo dedicato all’inquinamento indoor.
Il filtro HEPA è la soluzione ideale per risolvere questo problema ed evitare i pericolosi effetti che un’esposizione agli agenti inquinanti ha sulla nostra salute.

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Abbiamo parlato diverse volte delle dimensioni delle particelle trattenute dal filtro HEPA, fino alla grandezza di 0,3 micron. Ma cosa significa concretamente questo dato?
Per capire le dimensioni di cui stiamo parlando basti pensare che un granello di sabbia ha un diametro di 90 micron.
Si tratta quindi di particelle invisibili all’occhio umano e più piccole esse sono, più sono pericolose per la nostra salute, in quanto riescono a superare l’apparato respiratorio ed entrare in profondità nei polmoni, fino ad andare in circolo.
Si parla di particolato per indicare l’insieme delle sostanze solide o gassose sospese in aria che variano in dimensione, composizione ed origine. Possono avere dimensioni che variano da pochi nanometri a 100 µm.
Per semplificare possiamo distinguerlo in:

  • particolato grossolano (superiore a 10 µm) di cui fanno parte pollini e spore, polvere grossolana
  • particolato fine (inferiore a 10 µm) tra cui ritroviamo metalli pesanti, solfati, nitrati, ammonio, carbonio organico e da combustione…
  • particolato ultrafine (inferiore a 0,1 µm) di dimensione paragonabili a quelle delle molecole biologiche, anche detta polvere respirabile, cioè in grado di penetrare profondamente nei polmoni fino agli alveoli.

A seguire abbiamo realizzato una tabella per esemplificare e capire ancora meglio la dimensione di alcune particelle inquinanti.

Filtro HEPA e virus

Vogliamo dedicare un paragrafo a questo argomento molto attuale: può un filtro HEPA trattenere i virus?
Partiamo dall’analizzare il meccanismo di propagazione dei virus nell’aria: esso è riconosciuto essere legato alla propagazione di droplet (goccioline) sulle quali si annida.
Esistono due meccanismi di trasmissione di un virus per via aerea:

  1. Trasmissione attraverso droplet di grandi dimensioni (>10 micron), che vengono rilasciate e si
    depositano su superfici a non oltre 1-2 m dalla persona infetta. Le goccioline provengono dalla tosse e dagli
    starnuti.
  2. Trasmissione irrorata attraverso piccole particelle (<5 micron), che possono rimanere sospese nell‘aria per ore e possono essere trasportate su lunghe distanze. Queste sono anche generate da tosse, starnuti e dall‘azione del parlare.
donna allergica in casa

I virus hanno dimensioni normalmente riconosciute tra 0,02 e 0,30 micron.
Ad esempio, il nuovo Coronavirus ha dimensioni tra 0,10 e 0,15 micron come evidenziato da uno studio dell’Università San Raffaele.
Come abbiamo visto la propagazione avviene perché queste nanoparticelle vengono aerotrasportate aderendo alle particelle di dimensioni maggiori.
La loro velocità di sedimentazione, cioè il loro tempo di percorrenza medio, aumenta in modo proporzionale al diametro della particella a cui sono unite, accrescendo di conseguenza il rischio di venire in contatto con le persone presenti nello stesso spazio chiuso.
Da qui l’importanza di ridurre il particolato aerodisperso per ottenere una sostanziale riduzione della contaminazione microbiologica tramite l’impiego di sistemi di filtrazione ad elevata efficienza, appunto i filtri HEPA, per trattenere sia i contaminanti microbiologici di dimensioni anche inferiori al micron, che le particelle di diametro maggiore a cui essi sono adesi.

Conclusione

Premesso quanto sopra ricapitoliamo i punti essenziali:

  1. I virus hanno morfologia rotondeggiante e dimensioni che variano da 0,02 e 0,30 micron di diametro;
  2. La trasmissione di virus da un individuo ad un altro avviene attraverso micro goccioline che emaniamo durante la normale respirazione e parlando, ma che si moltiplicano nei colpi di tosse o con gli starnuti. Queste micro goccioline possono essere di dimensioni più grossolane, droplets ( > di 10 micron) o più fini (< a 5 micron) nel caso di aerosol.
  3. Le caratteristiche fisiche dei filtri HEPA garantiscono un’efficacia meccanica di trattenere particelle fino alla dimensione di 0,3 micron. Come abbiamo visto ad esempio un filtro HEPA in classe H13, secondo la norma EN1822, ha un‘efficienza minima del 99,95% su particelle fino alla dimensione di 0,3 micron;

Alla luce di questi dati possiamo concludere che i filtri HEPA rappresentano quindi un grande contributo nel prevenire contagi in ambienti indoor, sono efficaci nel mantenere un’aria salubre, nonché gli unici riconosciuti sicuri dalla comunità scientifica.

Etere e l’efficacia del filtro HEMACA

filtro hemaca Filair

Il filtro del dispositivo Etere di Filair vanta della tecnologia HEMACA, brevettata a livello europeo: è un filtro per l’aria formato da 3 strati con filtro Hepa H13 certificato, magneti al neodimio e uno strato di carbone attivo.
Il filtro HEMACA è l’unico in grado di trattenere particelle metalliche e cariche elettrostaticamente fino alla dimensione di 0,2 micron grazie alla presenza dello strato magnetico e di abbattere fino al 99,97% delle polveri sottili fino dimensione di 0,3 micron grazie alla presenza dello strato Hepa H13 certificato.

filtro hemaca

Nel grafico a seguire, è possibile verificare il risultato di prove di laboratorio, con il confronto di efficacia del filtro Hemaca con un normale filtro senza lo strato di magneti: i risultati mostrano che il filtro HEMACA ha ottenuto migliori performance di purificazione dell’aria rispetto a filtri commerciali, nell’abbattere concentrazioni di polveri con dimensioni comprese tra 0,3 – 0,5 micron.

Nel dettaglio le prove microbiologiche, effettuate per vari flussi d’aria, hanno evidenziato una buona capacità di entrambi i filtri nel contenere la carica microbica a valle degli stessi, potenzialmente da attribuire al filtro H13

Ma nel complesso, il filtro con tecnologia HEMACA di proprietà di Fil Air srl ha mostrato un’efficienza di filtraggio superiore ad un filtro tradizionale sprovvisto dello strato ai magneti al neodimio.

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