Cos'è l'aria?

Con il termine "aria" si indica generalmente la miscela gassosa invisibile che compone l'atmosfera (azoto, ossigeno, idrogeno, biossido di carbonio, argon, neon, elio, ecc.) e che circonda il nostro pianeta. Le concentrazioni dei singoli gas variano a seconda dell'altezza, della vita animale e vegetale, della presenza di agenti inquinanti, ecc. A livello del mare, l'aria non inquinata è costituita per il 78,08% circa da azoto (N), per il 20,95% da ossigeno (O₂), per lo 0,03% da biossido di carbonio (CO₂) e per lo 0,94% da vapore acqueo e tracce di gas. Secondo la defi­nizione scientifica, l'aria secca atmosferica è composta dal 78,084% di azoto, dal 20,946% di ossigeno, dallo 0,934% di argon, dallo 0,033% di biossido di carbonio e dallo 0,003% di tracce di gas. Il termine "aria" tuttavia si adopera anche quando questa miscela è stata filtrata o sottoposta a pressione elevata. In quanto subacquei, preparatori di miscele respiratorie o tecnici delle attrez­zature ossigeno-dedicate, concentreremo la nostra atten­zione sull'aria filtrata ad alta pressione.

Purezza dell'aria

Negli Stati Uniti esistono diverse norme di purezza dell’aria compressa. Per esempio, nell'aria filtrata al grado E, come stabilito dalla U.S. Navy e dalla C.G.A. è possibile avere la presenza di oli e particelle fino a 5 mg/m³ e di idrocarbu­ri allo stato gassoso  fino a 25 ppm . La Canadese C.S.A. consente un massimo di 2 mg/m³ di idrocarburi condensati. Questi valori possono tuttavia provocare, dopo un certo numero di ricariche, l'accumulo di idrocar­buri.   All'interno di un tubo, basta una concentrazione di 2 mg/dm² di idrocarburi condensati per sostenere la com­bustione in aria. Se questo valore si trova nei condotti dopo la filtrazione, un sub che respirasse quest'aria assu­merebbe elevate concentrazioni di biossido di carbonio (CO₂) e di monossido di carbonio (CO), gas che riducono la soglia di profondità oltre la quale cominciano a verificarsi i problemi fisiologici legati all'esposizione all'azoto ed all'ossigeno.

Per il Code of Federal Regulations americano l'aria filtrata al grado E è adatta solo per immersioni fino a 125 piedi (circa 38 metri) di acqua salata. La con­clusione che se ne può trarre è che per miscelare i gas con l'ossigeno puro e per immergersi a profondità supe­riori ai limiti normali è preferibile disporre di aria non contaminata da oli od in cui ne sia presente la minor quantità possibile.

Analisi dell'aria

SiI raccomanda vivamente di utilizzare aria filtrata almeno al grado E per il Nitrox e tutte le miscele respira­bili con ossigeno superiore al 21%. I limiti del grado E sono esposti in figura 1.1. Inoltre si consiglia di analizzare l'aria prodotta dal compressore almeno ogni 3 mesi; ogniqualvolta si verifichi qualche sostanziale cambiamento dell'odore o del gusto; dopo la manuten­zione periodica del compressore, come per esempio una revisione.

Filtrazione dell'aria

Un ottimo sistema di filtrazione è essenziale per ottene­re aria respirabile di buona qualità. I processi di filtra­zione dell'aria sono molteplici: coalescenza, micro filtrazione e assorbimento. Queste diverse fasi si ottengono facendo passare l'aria attraverso filtri ad alta pressione collegati fra loro. Durante la prima fase della filtrazione l'aria passa attraverso una barriera porosa che toglie 1'80-90% dei liquidi pesanti (oli); in quella successiva l'aria passa attraverso microfiltri, che eliminano tutte le particelle solide rimanenti. L'ultima, quella più cruciale, prevede l'impiego di materiali assorbenti che eliminano il rimanente 2-10% di contaminanti (di solito in fase gassosa). Generalmente la cartuccia filtrante è costituita da setacci molecolari, ottenuti con carbone vegetale, allu­mina, essiccanti e carbone attivo, sovrapposti in combi­nazioni diverse. Alcune aziende commercializzano siste­mi di filtrazione che sembra possano eliminare tutti gli idrocarburi condensati e gassosi, grazie all'impiego di mezzi filtranti brevettati e, in alcuni casi, della filtrazione a doppio passaggio od a flusso inverso.
È molto importante cambiare le cartucce filtranti in base alla loro durata nominale, sulla quale tuttavia influiscono fattori quali temperatura, pressione, cicli d'impiego e flus­so (portata) di gas. Non è consigliabile ricorrere alla proce­dura di spostare una cartuccia da un filtro all'altro (per esempio dall'ultimo al primo) nella speranza di ridurre i costi, perché si potrebbero presentare due problemi: innanzitutto la composizione delle diverse cartucce è di cruciale importanza per l'efficienza del sistema e, in secon­do luogo, così facendo si potrebbero reintrodurre nel flusso d'aria contaminanti filtrati in precedenza, mettendo a rischio la purezza del prodotto finale. Oltre all'analisi tri­mestrale dei gas, gli operatori più professionali si basano anche sul numero di ricariche effettuate o sulle ore di funzionamento del compressore, per sostituire le cartuc­ce dei filtri. Il metodo più affidabile, tuttavia, è l'impiego di rilevatori visivi (per esempio a viraggio di colore) per il vapore acqueo ed i contaminanti, come il CO ed il CO₂ Per preparare miscele di gas arricchiti di ossigeno è con­sigliabile utilizzare filtri addizionali. Una ulteriore cartuc­cia filtrante dovrebbe essere dedicata alla preparazione di Nitrox o altre miscele di gas arricchite di ossigeno, per le quali si deve utilizzare aria non contaminata da olio, secondo lo standard del grado E.