Cum se obține CO₂ și la ce se folosește?

Dioxidul de carbon (CO₂) este o substanță chimică esențială în multe procese naturale și industriale. Deși adesea este asociat cu schimbările climatice și poluarea, CO₂ joacă și un rol crucial în mai multe industrii, fiind folosit pentru o varietate de aplicații. În acest articol, vom explora modul în care se obține CO₂, precum și utilizările sale diverse.

Ce este CO₂?

Dioxidul de carbon este un gaz incolor, inodor și insipid, care se formează în mod natural ca rezultat al respirației organismelor vii, al proceselor de descompunere și al arderii combustibililor fosili. Formula chimică a CO₂ indică faptul că fiecare moleculă de dioxid de carbon conține un atom de carbon legat de doi atomi de oxigen. Acesta este un component important al atmosferei Pământului, dar și un gaz cu efect de seră, ceea ce înseamnă că poate contribui la încălzirea globală atunci când se acumulează în cantități mari.

Cum se obține CO₂?

Dioxidul de carbon poate fi obținut prin mai multe metode, atât naturale, cât și industriale. Cele mai comune metode de obținere a CO₂ sunt următoarele:

1. Fermentația alcoolică

Una dintre cele mai vechi metode de producere a CO₂ este fermentația alcoolică. Acest proces are loc atunci când drojdia descompune zaharurile pentru a produce alcool etilic și dioxid de carbon. Este folosit în industria alimentară și a băuturilor, în special pentru producerea de bere, vin și alte băuturi alcoolice. În timpul fermentației, CO₂ este eliberat ca un produs secundar.

2. Arderea combustibililor fosili

Un alt mod frecvent de obținere a CO₂ este prin arderea combustibililor fosili, cum ar fi cărbunele, petrolul și gazele naturale. În această reacție, carbonul din combustibil se combină cu oxigenul din aer pentru a produce dioxid de carbon. Acesta este principalul motiv pentru care arderea combustibililor fosili contribuie la creșterea emisiilor de CO₂ în atmosferă, ceea ce are un impact asupra schimbărilor climatice.

3. Captarea CO₂ din industrii

Industriile care produc CO₂ ca produs secundar, cum ar fi producția de oțel sau de ciment, pot captura acest gaz și îl pot stoca pentru a-l utiliza ulterior. În acest caz, dioxidul de carbon este capturat din fluxul de gaze industriale, proces ce ajută la reducerea emisiilor de CO₂ în atmosferă.

4. Reacția chimică a carbonatului de calciu

Un alt mod de a obține CO₂ este prin reacția chimică a carbonatului de calciu (CaCO₃) cu acidul sulfuric (H₂SO₄). Aceasta produce dioxid de carbon, apă și sulfat de calciu (gips). Această metodă este utilizată în anumite industrii pentru a produce CO₂ purificat.

5. Producerea CO₂ prin descompunerea termică

Descompunerea termică a carbonatului de calciu (CaCO₃) la temperaturi ridicate produce dioxid de carbon și oxide de calciu. Această metodă este utilizată în fabricarea cimentului și în alte procese industriale.

Utilizările CO₂

Deși dioxidul de carbon este adesea privit negativ din cauza impactului său asupra mediului, el este utilizat în numeroase aplicații industriale și comerciale care sunt esențiale pentru economia globală. Iată câteva dintre cele mai importante utilizări ale CO₂:

1. Industria alimentară și băuturi

Una dintre cele mai frecvente utilizări ale CO₂ este în industria alimentară și a băuturilor. În această industrie, CO₂ este folosit pentru:

• Carbonatarea băuturilor: CO₂ este un ingredient esențial în crearea băuturilor carbogazoase, cum ar fi sucurile carbogazoase și apa minerală.
• Conservarea alimentelor: Dioxidul de carbon este folosit și în procesul de ambalare a alimentelor pentru a prelungi termenul de valabilitate al acestora. CO₂ ajută la prevenirea creșterii microorganismelor și a mucegaiurilor, păstrând alimentele mai proaspete pentru o perioadă mai lungă.
• Congelarea rapidă a alimentelor: În industria alimentară, CO₂ este utilizat în formă lichidă sau solidă (gheață carbonică) pentru congelarea rapidă a alimentelor, proces cunoscut sub denumirea de „congelare cu gheață uscată”.

2. Industria chimică

CO₂ este folosit pe scară largă în industria chimică pentru a produce o gamă largă de substanțe chimice, inclusiv:

• Plastice și polimeri: CO₂ este folosit pentru a produce materiale plastice și polimeri, cum ar fi policarbonatul și poliuretanul, prin reacții chimice cu diverse substanțe.
• Solvenți și agenti de extracție: Dioxidul de carbon este folosit ca solvent supercritic în extracția substanțelor din plante sau în alte procese de extracție, datorită capacității sale de a dizolva substanțe fără a le degrada.

3. Industria medicală

Dioxidul de carbon are și aplicații importante în medicină, mai ales în proceduri precum:

• Anestezia medicală: CO₂ este folosit în unele tipuri de anestezie pentru a ajuta la relaxarea mușchilor și pentru a ajuta la ventilația pulmonară în timpul intervențiilor chirurgicale.
• Crioterapie: CO₂ este utilizat în crioterapie, o procedură care utilizează gheață carbonică pentru a trata leziuni sau pentru a îmbunătăți circulația.

4. Industria petrolieră

În industria petrolieră, CO₂ este utilizat pentru:

• Recuperarea îmbunătățită a petrolului: Dioxidul de carbon este injectat în rezervoare de petrol pentru a ajuta la extragerea unei cantități mai mari de petrol din acestea, prin reducerea vâscozității petrolului și sporirea fluxului acestuia.
• Geotermală și stocarea CO₂: CO₂ este folosit și în geotermală pentru a stimula producția de energie termică și pentru a ajuta la captarea și stocarea carbonului în scopul reducerii emisiilor de gaze cu efect de seră.

5. Industria energetică

Dioxidul de carbon este folosit în procesele de captare și stocare a carbonului (CCS) pentru a reduce emisiile de CO₂ în atmosferă. Aceste tehnologii sunt esențiale pentru combaterea schimbărilor climatice și pentru a ajuta industriile să respecte reglementările de mediu. De asemenea, CO₂ este utilizat în producția de energie prin intermediul tehnologiilor de turbine pe gaz.

Concluzie

Dioxidul de carbon (CO₂) este un gaz esențial în multe procese industriale, dar și în natura noastră. De la industria alimentară și băuturi, până la utilizarea sa în sectorul energetic și medical, CO₂ joacă un rol semnificativ în economie și în viața noastră cotidiană. În timp ce emisiile sale excesive pot contribui la schimbările climatice, gestionarea și utilizarea CO₂ într-un mod responsabil și eficient pot contribui la dezvoltarea unor soluții tehnologice inovatoare și ecologice pentru viitor.

Înțelegerea modului în care se obține și se utilizează CO₂ este un pas important în identificarea soluțiilor pentru reducerea impactului său asupra mediului și în promovarea unor industrii mai sustenabile.