Was Aktivkohle ist und warum sie filtert

Die schwarzen Körnchen in einem Aktivkohlefilter sehen nach gewöhnlichem Kohlengrus aus. Unter dem Mikroskop zeigt sich allerdings ein dichtes Labyrinth aus Poren und feinen Kanälen. Genau darin liegt die besondere Eigenschaft des Materials: Ein einziges Gramm Aktivkohle kann je nach Sorte eine innere Oberfläche von mehreren Hundert bis weit über tausend Quadratmetern besitzen.

Diese Fläche passt nicht außen auf das Kohlekorn. Sie steckt gefaltet, verzweigt und verschachtelt in seinem Inneren – wie ein winziger Wohnblock, bei dem auch jeder Flur, jede Treppe und jede Besenkammer vermietet ist.

Aktivkohle und ihre Poren

Aktivkohle besteht größtenteils aus Kohlenstoff. Als Ausgangsmaterial dienen kohlenstoffreiche Rohstoffe wie Holz, Torf, Braun- oder Steinkohle. Bei Aktivkohlefiltern für Selbstgedrehte kommt häufig Kokosnussschale zum Einsatz. Ihre harte Struktur eignet sich gut für belastbares Granulat mit vielen feinen Poren.

Zuerst wird der Rohstoff unter weitgehendem Ausschluss von Sauerstoff verkohlt. Anschließend folgt die Aktivierung, beispielsweise mit heißem Wasserdampf oder Kohlendioxid. Dabei werden vorhandene Poren geöffnet und weitere Hohlräume geschaffen. Aus schlichter Kohle wird ein Material mit enormer nutzbarer Oberfläche.

Aktivkohle gibt es als feines Pulver, körniges Granulat oder zu kleinen zylindrischen Pellets geformt. Im Jointfilter steckt meist gereinigtes und gesiebtes Granulat. Die genaue Körnung beeinflusst den Airflow, die Kontaktfläche und die Verteilung des Rauchs im Filter. Zu feines Material kann den Durchzug bremsen, zu grobes Granulat bietet bei gleichem Volumen unter Umständen weniger erreichbare Oberfläche.

Adsorption an der Oberfläche

Der zentrale Vorgang heißt Adsorption. Das kleine „d“ ist wichtig: Bei einer Absorption dringt ein Stoff in ein anderes Material ein, ähnlich wie Wasser in einen Schwamm. Bei der Adsorption lagern sich Moleküle an einer Oberfläche an.

Strömt ein Gas oder eine Flüssigkeit an Aktivkohle vorbei, gelangen passende Moleküle in deren Porensystem. Dort werden sie durch physikalische Anziehungskräfte an den Porenwänden festgehalten. Die Aktivkohle vernichtet diese Stoffe nicht und verwandelt sie auch nicht automatisch in harmlose Bestandteile. Sie bindet sie zunächst an ihrer Oberfläche.

Welche Moleküle hängen bleiben, hängt von mehreren Dingen ab:

• Größe und Verteilung der Poren
• chemische Beschaffenheit der Kohleoberfläche
• Art und Konzentration der Stoffe
• Temperatur und Feuchtigkeit
• Dauer des Kontakts
• Strömungsgeschwindigkeit durch das Granulat

Darum sagt die reine Menge an Aktivkohle noch nicht alles über einen Filter aus. Mehr Granulat bringt grundsätzlich mehr mögliche Kapazität. Entscheidend bleibt aber, ob dessen Poren zum jeweiligen Stoff passen und ob der Rauch gleichmäßig durch das Kohlebett zieht. Ein dicht gestopftes Röhrchen voller mäßig geeigneter Kohle ist nicht automatisch besser als ein sauber abgestimmter Slim-Filter.

Aktivkohle im Jointfilter

Rauch ist kein einheitliches Gas, sondern ein komplexes Aerosol aus gasförmigen Bestandteilen, feinen Partikeln und winzigen kondensierten Tröpfchen. Die Aktivkohle kümmert sich vor allem um bestimmte Stoffe aus der Gas- und Dampfphase. An Filterhülle, Granulat und Endkappen können zusätzlich Partikel und Kondensat hängen bleiben.

Ein klassischer Aktivkohlefilter besteht aus einer Papierhülse, dem Kohlegranulat und zwei Endkappen. Häufig bestehen diese Kappen aus perforierter Keramik. Sie halten die Körner im Filter, verteilen den Luftstrom und sind hitzebeständig. Bei identischen Kappen an beiden Seiten gibt es keine vorgeschriebene Eindrehrichtung.

Andere Modelle kombinieren Aktivkohle mit Zellulose. Die Zellulosebereiche fangen zusätzlich Feststoffe und Kohlestaub ab und verändern den Zugwiderstand. Solche Hybridfilter reagieren oft weniger empfindlich auf Kondensat an kleinen Keramiköffnungen, enthalten wegen der zusätzlichen Zellulose im selben Format aber entsprechend weniger Platz für Kohle.

Wie stark ein Filter einzelne Rauchbestandteile zurückhält, lässt sich nicht mit einer universellen Prozentzahl beantworten. Filterdurchmesser, Länge, Füllung, Kohlesorte, Feuchtigkeit und Zugtempo unterscheiden sich deutlich. Aktivkohle hält auch nicht wahllos jedes Molekül fest. Pauschale Aussagen wie „filtert alles Unerwünschte, lässt aber garantiert jeden Aroma- und Wirkstoff durch“ sind deshalb zu glatt für das, was im Filter tatsächlich passiert.

Wie sich Aktivkohle beim Rauchen auf Geschmack, Zug, Temperatur und das gesamte Gefühl der Tüte auswirkt, behandelt der Artikel „Was Aktivkohlefilter im Joint verändern“ ausführlicher.

Papier, Keramik, Zellulose und Glas

Ein gefalteter Papier- oder Kartontip erfüllt vor allem mechanische Aufgaben. Er gibt dem Joint Stabilität, hält Krümel aus dem Mund und sorgt dafür, dass das Ende offen bleibt. Eine nennenswerte Adsorptionswirkung besitzt die glatte Papierfläche nicht. Das Falten selbst ist eine kleine Wissenschaft mit erfreulich niedrigen Eintrittshürden; mehr dazu steht in „Filter Tips selber falten oder fertig kaufen“.

Zellulosefilter arbeiten mit einem Fasergeflecht. Darin bleiben Aerosoltröpfchen und Partikel mechanisch hängen. Sie funktionieren also anders als reine Aktivkohle, lassen sich aber gut mit ihr kombinieren.

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Keramik kann als wiederverwendbarer Tip dienen oder lediglich die Endkappe eines Aktivkohlefilters bilden. Bei einem Akti mit Keramikkappen übernimmt die Kohle die Adsorption; die Keramik hält das Granulat an seinem Platz und leitet den Rauch durch ihre Bohrungen. Eine Keramikkappe macht einen leeren Tip noch nicht zum Aktivkohlefilter.

Glastips punkten mit festem Mundstück, glatter Oberfläche und Wiederverwendbarkeit. Sie können den Rauchweg verlängern und nehmen bei der Session sichtbares Kondensat auf. Eine vergleichbare Adsorptionsfläche bieten sie nicht. Dafür lassen sie sich reinigen und geschmacklich recht neutral wiederverwenden. Es sind schlicht verschiedene Werkzeuge: Papier stützt, Zellulose hält mechanisch zurück, Glas und Keramik formen beziehungsweise kühlen den Rauchweg, Aktivkohle bindet ausgewählte Moleküle an ihrer Oberfläche.

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Sättigung und Durchzug

Die Oberfläche der Aktivkohle ist groß, aber nicht unendlich. Mit jeder Nutzung werden weitere Plätze in den Poren belegt. Sind genügend wirksame Stellen besetzt, sinkt die Aufnahmefähigkeit und zunehmend mehr Moleküle passieren den Filter. In der Filtertechnik heißt dieser Moment Durchbruch.

Bei einem Jointfilter lässt sich die Beladung nicht zuverlässig an der Farbe erkennen – die Kohle war schließlich schon vorher schwarz. Auch ein freier Durchzug beweist nicht, dass noch volle Adsorptionskapazität vorhanden ist. Umgekehrt kann ein Filter dichtmachen, obwohl seine Oberfläche chemisch noch nicht vollständig belegt ist.

Der übliche Übeltäter ist Kondensat. Heißer, feuchter Rauch trifft auf einen kalten Filter, Flüssigkeit schlägt sich im Granulat oder an den Öffnungen nieder und der Airflow wird zäh. Besonders draußen bei niedrigen Temperaturen kann das schnell gehen. Sehr feuchtes Material, ein extrem straff gerollter Joint und heftiges Ziehen verschärfen das Problem. Wasser belegt außerdem Poren und behindert den Zugang zu Teilen der Kohleoberfläche.

Aktivkohlefilter sollten deshalb trocken, möglichst verschlossen und bei normaler Raumtemperatur gelagert werden. Die kleinen Jointfilter sind für den einmaligen Gebrauch gedacht. Industrielle Aktivkohle lässt sich mit hohen Temperaturen, Dampf oder Vakuum regenerieren; einen benutzten Akti auf der Heizung zu trocknen ist davon ungefähr so weit entfernt wie ein Clipper von einem Schweißbrenner.

Aktivkohle in Medizin, Wasser und Luft

Dasselbe Oberflächenprinzip wird weit außerhalb des Headshops genutzt. In der Wasseraufbereitung bindet granulierte Aktivkohle unter anderem bestimmte organische Spuren-, Geruchs- und Geschmacksstoffe. In Lüftungsanlagen und Atemschutzfiltern dient sie zur Adsorption geeigneter gasförmiger Verbindungen und Dämpfe.

Medizinische Aktivkohle wird bei bestimmten Vergiftungen eingesetzt, um passende Stoffe im Verdauungstrakt zu binden. Dafür gelten allerdings andere Reinheitsanforderungen, Körnungen und Einsatzbedingungen. Kohle für Wasserfilter, Lüftungsanlagen, medizinische Anwendungen und Jointfilter ist daher nicht beliebig austauschbar. Schwarz ist hier nur die gemeinsame Garderobe.

Filtergröße und Bauart

Beim Drehen bestimmen Durchmesser und Länge nicht nur die Optik. Ein breiterer oder längerer Filter bietet mehr Raum für Granulat und meist einen offeneren Zug. Slim- und Extra-Slim-Formate passen besser zu schmalen Tüten, verlangen aber eine sorgfältige Abstimmung von Körnung, Füllmenge und Endkappen.

Keramikkappen, Zelluloseenden, reine Kohlefüllungen und Hybridaufbauten fühlen sich beim Ziehen unterschiedlich an. In der Shop-Kategorie „Filtertips (Aktiv)“ lassen sich diese Bauarten und Formate direkt vergleichen. Den größeren Zusammenhang mit Papers, klassischen Tips, Cones und Drehzubehör zeigt „Rolling Papers, Filter Tips und Zubehör für den perfekten Joint“. BongoBong ist als deutscher Online-Headshop seit 1998 in dieser Produktwelt unterwegs – lange genug, um zu wissen, dass beim Filter am Ende nicht die lauteste Packung entscheidet, sondern der Durchzug, der zum eigenen Dreh passt.