Co2 opis. Ugljični dioksid, također poznat kao ugljični dioksid, također poznat kao ugljični dioksid... Proizvodnja ugljičnog dioksida
Poslednjih godina, izgledi za CO 2 kao rashladno sredstvo su značajno porasli. Ugljični dioksid je jedno od rijetkih rashladnih sredstava za rashladne sisteme koje je relevantno u smislu efikasnosti i ekološke sigurnosti. Upotreba tradicionalnih rashladnih sredstava ograničena je raznim propisima, a u cijelom svijetu postoji trend njihovog pooštravanja. U tom smislu sve se više koriste prirodna rashladna sredstva. Pokrećemo kolumnu posvećenu upotrebi CO 2 rashladnog sredstva u oblasti veštačkog hlađenja.
CO 2 rashladno sredstvo pripada grupi takozvanih prirodnih rashladnih sredstava (amonijak, propan, butan, voda itd.) koje ima nulti potencijal oštećenja ozona (ODP=0) i predstavlja referentnu jedinicu za izračunavanje potencijala globalnog zagrijavanja (GWP=1). ). Svako od prirodnih rashladnih sredstava ima svoje nedostatke, na primjer, amonijak je toksičan, propan je zapaljiv, a voda ima ograničen raspon primjena. Nasuprot tome, CO 2 nije toksičan ili zapaljiv, iako njegov utjecaj na okoliš nije jasan. S jedne strane, CO 2 je sadržan u zraku oko nas i neophodan je za tok životnih procesa. S druge strane, vjeruje se da je visoka koncentracija ugljičnog dioksida u zraku jedan od uzroka globalnog zagrijavanja.
Inicijativa za povratak na upotrebu CO 2 u rashladnoj tehnologiji dolazi iz skandinavskih zemalja, gdje zakoni značajno ograničavaju upotrebu HFC i HCFC rashladnih sredstava. Amonijak se tradicionalno koristi kao rashladno sredstvo za industrijske instalacije, ali je njegova količina u sistemu ograničena. To nije problem za instalacije koje rade na visokim i srednjim temperaturama (do -15/-25°C), gdje se količina amonijaka smanjuje korištenjem sekundarnog rashladnog sredstva. Za niže temperature upotreba sekundarnog rashladnog sredstva je neefikasna zbog velikih gubitaka zbog temperaturnih razlika; u ovom slučaju se koristi CO 2.
Slika iznad prikazuje fazni dijagram CO 2. Zakrivljene linije koje dijele dijagram na zasebne dijelove definiraju granične vrijednosti tlaka i temperature za različite faze: tekućinu, krutu, paru ili superkritičnu. Tačke na ovim krivuljama određuju pritiske i odgovarajuće temperature na kojima su dvije faze u ravnoteži, na primjer, čvrsta i para, tečnost i para, čvrsta i tečna.
Pri atmosferskom pritisku CO 2 postoji u čvrstoj ili parnoj fazi. Pri ovom pritisku tečna faza ne postoji. Na temperaturama ispod –78,4°C, ugljični dioksid je u čvrstoj fazi („suhi led“). Kako temperatura raste, CO 2 sublimira u parnu fazu. Pri pritisku od 5,2 bara i temperaturi od –56,6°C, rashladno sredstvo dostiže takozvanu trostruku tačku. U ovom trenutku, sve tri faze postoje u ravnotežnom stanju. Na temperaturi od +31,1°C CO 2 dostiže svoju kritičnu tačku, gde su mu gustine u tečnoj i parnoj fazi iste (slika iznad). Posljedično, razlika između dvije faze nestaje i CO 2 postoji u superkritičnom stanju.
Ugljični dioksid se može koristiti kao rashladno sredstvo u različitim vrstama rashladnih sistema, kako subkritičnih tako i transkritičnih. Kada koristite CO 2 kao rashladno sredstvo, i trostruka i kritična tačka moraju se uzeti u obzir za sve vrste rashladnih sistema. U subkritičnom CO 2 ciklusu (slika iznad), čitav raspon radnih temperatura i pritisaka leži između kritične i trostruke tačke. Jednostepeni rashladni ciklusi CO 2 slični su drugim rashladnim sredstvima, ali imaju neke nedostatke, prvenstveno vezane za ograničenja temperature i pritiska.
Transkritični CO 2 rashladni sistemi se trenutno koriste u malim i komercijalnim rashladnim aplikacijama, kao što su mobilni sistemi za klimatizaciju, male toplotne pumpe i sistemi za hlađenje supermarketa. Transkritični sistemi se praktički ne koriste u industrijskim rashladnim jedinicama. Radni pritisak u subkritičnom ciklusu je tipično u opsegu od 5,7 do 35 bara sa odgovarajućom temperaturom od -55 do 0°C. Kada se isparivač odmrzava vrućim plinom, radni tlak se povećava za približno 10 bara.
CO 2 se najviše koristi u kaskadnim sistemima industrijskih rashladnih uređaja. To je zbog činjenice da opseg radnog tlaka omogućava korištenje standardne opreme (kompresori, regulatori i ventili).
Postoje različiti tipovi kaskadnih rashladnih sistema CO 2: sistemi direktnog ključanja, cirkulacioni sistemi pumpe, sistemi CO 2 sa sekundarnim krugom slane vode ili kombinacije ovih sistema.
Primjena ugljične kiseline (ugljični dioksid)
Trenutno se ugljični dioksid u svim svojim državama široko koristi u svim sektorima industrije i agroindustrijskom kompleksu.
U gasovitom stanju (ugljični dioksid)
U prehrambenoj industriji
1. Za stvaranje inertne bakteriostatske i fungistatičke atmosfere (u koncentracijama iznad 20%):
· prilikom prerade biljnih i životinjskih proizvoda;
· prilikom pakovanja prehrambenih proizvoda i lijekova značajno produžiti njihov rok trajanja;
· prilikom točenja piva, vina i sokova kao potisnog gasa.
2. U proizvodnji bezalkoholnih pića i mineralnih voda (zasićenje).
3. U pivarstvu i proizvodnji šampanjca i pjenušavih vina (gazirana).
4. Priprema gazirane vode i pića pomoću sifona i saturatora, za osoblje u toplim radnjama i ljeti.
5. Upotreba u automatima za prodaju plina i vode u bocama i za ručnu prodaju piva i kvasa, gazirane vode i pića.
6. U proizvodnji gaziranih mliječnih napitaka i gaziranih voćnih i bobičastih sokova (“pjenušavi proizvodi”).
7. U proizvodnji šećera (defekacija - saturacija).
8. Za dugotrajno čuvanje sokova od voća i povrća uz očuvanje mirisa i ukusa sveže ceđenog proizvoda zasićenjem CO2 i skladištenjem pod visokim pritiskom.
9. Intenzivirati procese taloženja i uklanjanja soli vinske kiseline iz vina i sokova (detartacija).
10. Za pripremu desalinizirane vode za piće metodom filtracije. Za zasićenje vode za piće bez soli jonima kalcija i magnezija.
U proizvodnji, skladištenju i preradi poljoprivrednih proizvoda
11. Povećati rok trajanja prehrambenih proizvoda, povrća i voća u kontrolisanoj atmosferi (2-5 puta).
12. Čuvanje rezanog cvijeća 20 dana ili više u atmosferi ugljičnog dioksida.
13. Čuvanje žitarica, tjestenine, žitarica, sušenog voća i drugih prehrambenih proizvoda u atmosferi ugljičnog dioksida kako bi ih zaštitili od oštećenja od insekata i glodara.
14. Za tretiranje voća i jagodičastog voća prije skladištenja, čime se sprječava razvoj gljivične i bakterijske truleži.
15. Za zasićenje rezanog ili cijelog povrća pod visokim pritiskom, čime se pojačavaju note okusa (“pjenušavi proizvodi”) i produžava njihov vijek trajanja.
16. Poboljšati rast i povećati produktivnost biljaka u zaštićenom tlu.
Danas, na farmama povrća i cvijeća u Rusiji, pitanje gnojidbe biljaka u zaštićenom tlu ugljičnim dioksidom je hitno pitanje. Nedostatak CO2 je ozbiljniji problem od nedostatka mineralnih nutrijenata. U prosjeku, biljka sintetizira 94% svoje suhe tvari iz vode i ugljičnog dioksida, a preostalih 6% biljka dobiva iz mineralnih gnojiva! Nizak sadržaj ugljičnog dioksida sada je faktor koji ograničava prinos (prvenstveno u usjevima male količine). Vazduh u stakleniku od 1 hektara sadrži oko 20 kg CO2. Pri maksimalnom osvjetljenju u proljetnim i ljetnim mjesecima, potrošnja CO2 u biljkama krastavca tokom fotosinteze može se približiti 50 kg h/ha (tj. do 700 kg/ha CO2 po danu). Nastali deficit je samo djelimično pokriven prilivom atmosferskog zraka kroz krmene grede i curenjem ogradnih konstrukcija, kao i noćnim disanjem biljaka. U prizemnim staklenicima dodatni izvor ugljičnog dioksida je tlo ispunjeno stajskim gnojem, tresetom, slamom ili piljevinom. Učinak obogaćivanja zraka staklenika ugljičnim dioksidom ovisi o količini i vrsti ovih organskih tvari koje podliježu mikrobiološkoj razgradnji. Na primjer, pri dodavanju piljevine navlažene mineralnim đubrivima, nivo ugljičnog dioksida u početku može dostići visoke vrijednosti noću, a danju kada su krmenice zatvorene. Međutim, generalno, ovaj učinak nije dovoljno velik i zadovoljava samo dio potreba biljaka. Glavni nedostatak bioloških izvora je kratkotrajnost povećanja koncentracije ugljičnog dioksida do željenog nivoa, kao i nemogućnost regulacije procesa hranjenja. Često u prizemnim staklenicima u sunčanim danima sa nedovoljnom razmjenom zraka, sadržaj CO2 kao rezultat intenzivne apsorpcije od strane biljaka može pasti ispod 0,01% i fotosinteza praktično prestaje! Nedostatak CO2 postaje glavni faktor koji ograničava asimilaciju ugljikohidrata i, shodno tome, rast i razvoj biljaka. Deficit je moguće potpuno pokriti samo korištenjem tehničkih izvora ugljičnog dioksida.
17. Proizvodnja mikroalgi za stočarstvo. Kada je voda zasićena ugljičnim dioksidom u instalacijama za autonomni uzgoj algi, stopa rasta algi se značajno povećava (4-6 puta).
18. Poboljšati kvalitet silaže. Prilikom siliranja sočne hrane, umjetno unošenje CO2 u biljnu masu sprječava prodiranje kisika iz zraka, što doprinosi stvaranju visokokvalitetnog proizvoda s povoljnim omjerom organskih kiselina, visokim sadržajem karotena i probavljivih proteina. .
19. Za sigurnu dezinsekciju prehrambenih i neprehrambenih proizvoda. Atmosfera koja sadrži više od 60% ugljičnog dioksida u roku od 1-10 dana (ovisno o temperaturi) uništava ne samo odrasle insekte, već i njihove ličinke i jaja. Ova tehnologija je primenljiva na proizvode sa sadržajem vezane vode do 20%, kao što su žitarice, pirinač, pečurke, sušeno voće, orasi i kakao, stočna hrana i još mnogo toga.
20. Za potpuno uništavanje mišolikih glodara kratkim punjenjem jazbina, skladišta i komora gasom (dovoljna koncentracija od 30% ugljičnog dioksida).
21. Za anaerobnu pasterizaciju stočne hrane, pomešane sa vodenom parom na temperaturi ne većoj od 83 stepena C - kao zamena za granulaciju i ekstruziju, koja ne zahteva velike troškove energije.
22. Za eutanaziju peradi i malih životinja (svinje, telad, ovce) prije klanja. Za anesteziju riba tokom transporta.
23. Za anesteziju pčelinjih matica i bumbara kako bi se ubrzao nastanak jajnih ćelija.
24. Zasititi vodu za piće za piliće, koja značajno smanjuje negativan uticaj povišenih ljetnih temperatura na živinu, pomaže zgušnjavanju ljuske jajeta i jačanju kostiju.
25. Zasititi radnim rastvorima fungicida i herbicida radi boljeg delovanja preparata. Ova metoda vam omogućava da smanjite potrošnju otopine za 20-30%.
U medicini
26. a) pomešan sa kiseonikom kao respiratorni stimulans (u koncentraciji od 5%);
b) za suhe gazirane kupke (u koncentraciji 15-30%) u cilju snižavanja krvnog pritiska i poboljšanja protoka krvi.
27. Krioterapija u dermatologiji, suhe i vodene kupke s ugljičnim dioksidom u balneoterapiji, smjese za disanje u hirurgiji.
U hemijskoj i papirnoj industriji
28. Za proizvodnju sode, amonijumove ugljene soli (koriste se kao đubrivo u biljnoj proizvodnji, aditivi u hrani za preživare, umesto kvasca u pekarskim proizvodima i konditorskim proizvodima od brašna), belo olovo, urea, hidroksikarboksilne kiseline. Za katalitičku sintezu metanola i formaldehida.
29. Za neutralizaciju alkalnih otpadnih voda. Zbog efekta samopuferiranja otopine, preciznom regulacijom pH izbjegava se korozija opreme i otpadnih cijevi, te nema stvaranja toksičnih nusproizvoda.
30. U proizvodnji papira za preradu celuloze nakon alkalnog beljenja (povećava efikasnost procesa za 15%).
31. Povećati prinos i poboljšati fizičko-mehanička svojstva i izbjeljivanje celuloze pri kuvanju drva sa kisikom i sodom.
32. Očistiti izmjenjivače topline od kamenca i spriječiti njegovo stvaranje (kombinacija hidrodinamičkih i hemijskih metoda).
U građevinarstvu i drugim industrijama
33. Za brzo hemijsko stvrdnjavanje kalupa za čelične i livene odlivke. Dovod ugljičnog dioksida u kalupe za livenje ubrzava njihovo stvrdnjavanje 20-25 puta u odnosu na termičko sušenje.
34. Kao pjenušavi plin u proizvodnji porozne plastike.
35. Za ojačanje vatrostalnih opeka.
36. Za poluautomatske aparate za zavarivanje za popravku karoserija putničkih i putničkih automobila, popravku kabina kamiona i traktora i za elektro zavarivanje proizvoda od tankog lima.
37. U proizvodnji zavarenih konstrukcija sa automatskim i poluautomatskim električnim zavarivanjem u okruženju ugljen-dioksida kao zaštitnog gasa. U poređenju sa zavarivanjem sa štapnom elektrodom, povećava se praktičnost rada, povećava se produktivnost 2-4 puta, trošak 1 kg deponovanog metala u okruženju CO2 je više od dva puta niži u odnosu na ručno elektrolučno zavarivanje.
38. Kao zaštitni medij u mješavinama sa inertnim i plemenitim plinovima pri automatiziranom zavarivanju i rezanju metala, zahvaljujući kojem se dobijaju vrlo kvalitetni šavovi.
39. Punjenje i dopunjavanje aparata za gašenje požara za opremu za gašenje požara. U sistemima za gašenje požara, za punjenje aparata za gašenje požara.
40. Limenke za punjenje plinskog oružja i sifona.
41. Kao gas za raspršivanje u aerosol bocama.
42. Za punjenje sportske opreme (lopte, lopte i sl.).
43. Kao aktivni medij u medicinskim i industrijskim laserima.
44. Za preciznu kalibraciju instrumenata.
U rudarskoj industriji
45. Za omekšavanje kamene mase uglja pri eksploataciji kamenog uglja u kamenim formacijama.
46. Za izvođenje miniranja bez stvaranja plamena.
47. Povećanje efikasnosti proizvodnje nafte dodavanjem ugljen-dioksida u rezervoare nafte.
U tečnom stanju (ugljični dioksid niske temperature)
U prehrambenoj industriji
1. Za brzo zamrzavanje, na temperaturi od -18 stepeni C i niže, prehrambenih proizvoda u kontaktnim zamrzivačima. Uz tekući dušik, tekući ugljični dioksid je najpogodniji za direktno kontaktno zamrzavanje različitih vrsta proizvoda. Kao kontaktno rashladno sredstvo, atraktivno je zbog niske cijene, kemijske pasivnosti i termičke stabilnosti, ne korodira metalne komponente, nije zapaljivo i nije opasno za osoblje. Proizvod koji se kreće po transportnoj traci iz mlaznica u određenim porcijama dovodi tekući ugljični dioksid koji se pri atmosferskom pritisku trenutno pretvara u mješavinu suhog snijega i hladnog ugljičnog dioksida, dok ventilatori neprestano miješaju mješavinu plinova unutar aparata, što, u principu, može da ohladi proizvod od +20 stepeni C do -78,5 stepeni C za nekoliko minuta. Upotreba kontaktnih brzih zamrzivača ima niz fundamentalnih prednosti u odnosu na tradicionalnu tehnologiju zamrzavanja:
Vrijeme zamrzavanja se smanjuje na 5-30 minuta; enzimska aktivnost u proizvodu brzo prestaje;
· struktura tkiva i ćelija proizvoda je dobro očuvana, jer se kristali leda formiraju mnogo manjih veličina i gotovo istovremeno u ćelijama i međućelijskom prostoru tkiva;
· pri polaganom zamrzavanju u proizvodu se pojavljuju tragovi bakterijske aktivnosti, dok kod šok zamrzavanja jednostavno nemaju vremena za razvoj;
· gubitak težine proizvoda kao rezultat skupljanja je samo 0,3-1% (nasuprot 3-6%);
· Lako isparljive vrijedne aromatične tvari će se sačuvati u mnogo većim količinama. U poređenju sa smrzavanjem tečnim dušikom, zamrzavanjem ugljičnim dioksidom:
· ne uočava se pucanje proizvoda zbog prevelike temperaturne razlike između površine i jezgre smrznutog proizvoda
· tokom procesa zamrzavanja CO2 prodire u proizvod i prilikom odmrzavanja ga štiti od oksidacije i razvoja mikroorganizama. Voće i povrće podvrgnuto brzom zamrzavanju i pakovanju na licu mesta najpotpunije zadržava ukus i nutritivnu vrednost, sve vitamine i biološki aktivne supstance, što omogućava široku upotrebu u proizvodnji proizvoda za dečiju i dijetnu ishranu. Važno je da se nestandardni proizvodi od voća i povrća mogu uspješno koristiti za pripremu skupih smrznutih smjesa. Brzi zamrzivači koji koriste tekući ugljični dioksid su kompaktni, jednostavnog dizajna i jeftini za rad (ako postoji u blizini izvor jeftinog tekućeg ugljičnog dioksida). Uređaji postoje u mobilnim i stacionarnim verzijama, spiralnim, tunelskim i ormarićima, koji su od interesa za poljoprivredne proizvođače i prerađivače proizvoda. Posebno su pogodni kada proizvodnja zahteva zamrzavanje raznih prehrambenih proizvoda i sirovina pri različitim temperaturnim uslovima (-10...-70 stepeni C). Brzo zamrznute namirnice se mogu sušiti u uslovima visokog vakuuma - sušenje zamrzavanjem. Proizvodi sušeni ovom metodom su visokog kvaliteta: zadržavaju sve hranjive tvari, imaju povećanu sposobnost obnavljanja, imaju minimalno skupljanje i poroznu strukturu te zadržavaju prirodnu boju. Liofilizirani proizvodi su 10 puta lakši od originalnih zbog uklanjanja vode iz njih, dugo se čuvaju u zatvorenim vrećama (posebno kada su vreće napunjene ugljičnim dioksidom) i mogu se jeftino dostaviti u najudaljenijih područja.
2. Za brzo hlađenje svežih prehrambenih proizvoda, upakovanih i neupakovanih, do +2…+6 stepeni C. Korištenjem instalacija čiji je rad sličan radu zamrzivača: pri ubrizgavanju tekućeg ugljičnog dioksida nastaje sitan suhi snijeg, kojim se proizvod obrađuje određeno vrijeme. Suvi snijeg je efikasno sredstvo za brzo snižavanje temperature, što ne dovodi do isušivanja proizvoda, kao što je hlađenje zrakom, i ne povećava njegov sadržaj vlage, kao što se dešava kod hlađenja vodenim ledom. Hlađenje na suhom snijegu omogućava potrebno smanjenje temperature za samo nekoliko minuta, umjesto sati potrebnih kod konvencionalnog hlađenja. Prirodna boja proizvoda je očuvana, pa čak i poboljšana zahvaljujući laganoj difuziji CO2 unutra. Istovremeno, rok trajanja proizvoda značajno se povećava, jer CO2 potiskuje razvoj i aerobnih i anaerobnih bakterija i gljivica plijesni. Pogodno je i isplativo hladiti meso peradi (rezano ili u trupovima), porcionirano meso, kobasice i poluproizvode. Jedinice se također koriste tamo gdje tehnologija zahtijeva brzo hlađenje proizvoda tokom ili prije oblikovanja, presovanja, ekstrudiranja, mljevenja ili rezanja. Uređaji ovog tipa su takođe veoma zgodni za upotrebu na farmama peradi za in-line ultra-brzo hlađenje od 42,7 stepeni C do 4,4-7,2 stepena C sveže iznesenih kokošjih jaja.
3. Da skinete kožicu sa bobičastog voća metodom zamrzavanja.
4. Za kriokonzervaciju sperme i embriona goveda i svinja.
U industriji hlađenja
5. Za upotrebu kao alternativno rashladno sredstvo u rashladnim sistemima. Ugljen-dioksid može poslužiti kao efikasno rashladno sredstvo jer ima nisku kritičnu temperaturu (31,1 stepen C), relativno visoku temperaturu trostruke tačke (-56 stepeni C), visok pritisak trostruke tačke (0,5 mPa) i visok kritični pritisak (7,39 mPa). Kao rashladno sredstvo ima sljedeće prednosti:
· vrlo niska cijena u odnosu na druga rashladna sredstva;
· netoksično, nezapaljivo i neeksplozivno;
· kompatibilan sa svim električnim izolacijskim i konstrukcijskim materijalima;
· ne uništava ozonski omotač;
· umjereno doprinosi povećanju efekta staklene bašte u odnosu na moderna halogenirana rashladna sredstva. Visok kritični pritisak ima pozitivan aspekt niskog omjera kompresije, što rezultira značajnom efikasnošću kompresora, omogućavajući kompaktne i jeftine dizajne rashladnih uređaja. Istovremeno je potrebno dodatno hlađenje elektromotora kondenzatora, a potrošnja metala rashladnog uređaja se povećava zbog povećanja debljine cijevi i zidova. Obećavajuća je upotreba CO2 u niskotemperaturnim dvostepenim instalacijama za industrijsku i poluindustrijsku primenu, a posebno u sistemima klimatizacije automobila i vozova.
6. Za visokoučinkovito smrznuto mljevenje mekih, termoplastičnih i elastičnih proizvoda i tvari. U kriogenim mlinovima, oni proizvodi i tvari koji se ne mogu samljeti u svom uobičajenom obliku, na primjer želatina, guma, bilo koji polimeri, gume, melju se brzo i uz malu potrošnju energije u smrznutom obliku. Hladno mlevenje u suvoj, inertnoj atmosferi neophodno je za sve bilje i začine, kakao zrna i zrna kafe.
7. Za ispitivanje tehničkih sistema na niskim temperaturama.
U metalurgiji
8. Za hlađenje teško rezanih legura kada se obrađuju na strugovima.
9. Formirati zaštitno okruženje za suzbijanje dima u procesima topljenja ili flaširanja bakra, nikla, cinka i olova.
10. Prilikom žarenja čvrste bakrene žice za kablovske proizvode.
U rudarskoj industriji
11. Kao eksploziv niske eksplozije u eksploataciji uglja, koji ne dovodi do paljenja metana i ugljene prašine prilikom eksplozije i ne proizvodi otrovne gasove.
12. Sprečavanje požara i eksplozija istiskivanjem vazduha iz kontejnera i rudnika koji sadrže eksplozivne pare i gasove sa ugljen-dioksidom.
Superkritično
U procesima ekstrakcije
1. Hvatanje aromatičnih supstanci iz voćnih i bobičastih sokova, dobijanje biljnih ekstrakata i ljekovitog bilja korištenjem tekućeg ugljičnog dioksida. U tradicionalnim metodama ekstrakcije biljnih i životinjskih sirovina koriste se različite vrste organskih rastvarača, koji su visoko specifični i rijetko osiguravaju ekstrakciju punog kompleksa biološki aktivnih spojeva iz sirovina. Štoviše, uvijek se javlja problem odvajanja ostataka otapala iz ekstrakta, a tehnološki parametri ovog procesa mogu dovesti do djelomičnog ili čak potpunog uništenja nekih komponenti ekstrakta, što uzrokuje promjenu ne samo u sastavu, već iu sastavu ekstrakta. svojstva izolovanog ekstrakta. U poređenju s tradicionalnim metodama, procesi ekstrakcije (kao i frakcioniranje i impregnacija) korištenjem superkritičnog ugljičnog dioksida imaju niz prednosti:
· energetski štedljiva priroda procesa;
· visoke karakteristike prijenosa mase procesa zbog niske viskoznosti i visoke sposobnosti prodiranja rastvarača;
· visok stepen ekstrakcije relevantnih komponenti i visok kvalitet dobijenog proizvoda;
· praktično odsustvo CO2 u gotovim proizvodima;
· koristi se inertni medijum za otapanje na temperaturi koja ne ugrožava termičku degradaciju materijala;
· proces ne proizvodi otpadne vode i otpadne rastvarače, nakon dekompresije CO2 se može prikupiti i ponovo koristiti;
· osigurana je jedinstvena mikrobiološka čistoća nastalih proizvoda;
· nedostatak složene opreme i višestepenog procesa;
· Koristi se jeftino, netoksično i nezapaljivo otapalo. Selektivna i ekstrakcijska svojstva ugljičnog dioksida mogu se uvelike razlikovati s promjenama temperature i tlaka, što omogućava ekstrakciju većine spektra trenutno poznatih biološki aktivnih spojeva iz biljnih materijala na niskim temperaturama.
2. Dobiti vrijedne prirodne proizvode - CO2 ekstrakte začina, eterična ulja i biološki aktivne supstance. Ekstrakt praktično kopira originalni biljni materijal, a što se tiče koncentracije njegovih sastavnih supstanci, možemo konstatovati da među klasičnim ekstraktima nema analoga. Podaci hromatografske analize pokazuju da sadržaj vrijednih supstanci desetine puta premašuje klasične ekstrakte. Savladana je proizvodnja u industrijskim razmjerima:
· ekstrakti začina i ljekovitog bilja;
· voćne arome;
· ekstrakti i kiseline iz hmelja;
· antioksidansi, karotenoidi i likopeni (uključujući sirovine paradajza);
· prirodne boje (od plodova crvene paprike i drugih);
lanolin od vune;
· prirodni biljni voskovi;
· ulja krkavine.
3. Za ekstrakciju visoko prečišćenih eteričnih ulja, posebno iz agruma. Prilikom ekstrakcije eteričnih ulja sa superkritičnim CO2, uspješno se ekstrahiraju i visoko hlapljive frakcije koje ovim uljima daju svojstva fiksiranja, kao i potpuniju aromu.
4. Za uklanjanje kofeina iz čaja i kafe, nikotina iz duvana.
5. Za uklanjanje holesterola iz hrane (meso, mlečni proizvodi i jaja).
6. Za proizvodnju nemasnog čipsa i proizvoda od soje;
7. Za proizvodnju visokokvalitetnog duvana sa određenim tehnološkim svojstvima.
8. Za hemijsko čišćenje odeće.
9. Uklanjanje jedinjenja uranijuma i transuranijumskih elemenata iz radioaktivno kontaminiranog tla i sa površina metalnih tela. Istovremeno, količina otpadne vode smanjuje se stotinama puta, a nema potrebe za korištenjem agresivnih organskih rastvarača.
10. Za ekološki prihvatljivu tehnologiju jetkanja PCB-a za mikroelektroniku, bez stvaranja toksičnog tečnog otpada.
U procesima frakcionisanja
Odvajanje tekuće tvari iz otopine, odnosno odvajanje mješavine tekućih tvari naziva se frakcioniranje. Ovi procesi su kontinuirani i stoga mnogo efikasniji od odvajanja supstanci od čvrstih supstrata.
11. Za rafiniranje i dezodorisanje ulja i masti. Za dobijanje komercijalnog ulja potrebno je provesti čitav niz mjera, kao što su uklanjanje lecitina, sluzi, kiseline, izbjeljivanje, dezodoracija i dr. Kod ekstrakcije sa superkritičnim CO2 ovi procesi se odvijaju u toku jednog tehnološkog ciklusa, a kvalitet ulja dobijenog u ovom slučaju je znatno bolji, jer se proces odvija na relativno niskim temperaturama.
12. Smanjiti sadržaj alkohola u pićima. Proizvodnja tradicionalnih bezalkoholnih pića (vino, pivo, jabukovača) je u sve većoj potražnji iz etičkih, vjerskih ili dijetetskih razloga. Iako su ova niskoalkoholna pića često slabijeg kvaliteta, njihovo tržište je značajno i brzo raste, pa je unapređenje takve tehnologije vrlo atraktivno pitanje.
13. Za štedljivu proizvodnju glicerina visoke čistoće.
14. Za štedljivu proizvodnju lecitina iz sojinog ulja (sa sadržajem fosfatidil holina od oko 95%).
15. Za protočno prečišćavanje industrijskih otpadnih voda od ugljovodoničnih zagađivača.
U procesima impregnacije
Proces impregnacije – uvođenje novih supstanci, u suštini je obrnut proces ekstrakcije. Potrebna tvar se otapa u superkritičnom CO2, zatim otopina prodire u čvrstu podlogu, kada se pritisak otpusti, ugljični dioksid trenutno isparava, a supstanca ostaje u supstratu.
16. Za ekološki prihvatljivu tehnologiju bojenja vlakana, tkanina i tekstilnih dodataka. Slikanje je poseban slučaj impregnacije. Boje se obično otapaju u toksičnom organskom rastvaraču, tako da se obojeni materijali moraju temeljito oprati, uzrokujući da otapalo ili ispari u atmosferu ili završi u otpadnoj vodi. U superkritičnom bojenju ne koriste se voda i rastvarači, boja se rastvara u superkritičnom CO2. Ova metoda pruža zanimljivu priliku za bojenje različitih vrsta sintetičkih materijala u isto vrijeme, kao što su plastični zubi i platnena podstava patent zatvarača.
17. Za ekološki prihvatljivu tehnologiju, nanošenje boje. Suha boja se otapa u mlazu superkritičnog CO2 i zajedno s njom izleti iz mlaznice specijalnog pištolja. Ugljični dioksid odmah isparava, a boja se taloži na površini. Ova tehnologija je posebno obećavajuća za farbanje automobila i velike opreme.
18. Za homogenizovanu impregnaciju polimernih struktura lekovima, čime se obezbeđuje stalno i produženo oslobađanje leka u telu. Ova tehnologija se zasniva na sposobnosti superkritičnog CO2 da lako prodre kroz mnoge polimere, zasiti ih, uzrokujući otvaranje i bubrenje mikropora.
U tehnološkim procesima
19. Zamjena visokotemperaturne vodene pare sa superkritičnim CO2 u procesima ekstruzije, pri preradi sirovina nalik zrnu, omogućava korištenje relativno niskih temperatura, uvođenje mliječnih sastojaka i svih toplotno osjetljivih aditiva u recepturu. Ekstruzija superkritičnog fluida omogućava stvaranje novih proizvoda sa ultra-poroznom unutrašnjom strukturom i glatkom, gustom površinom.
20. Za proizvodnju polimernih i masnih prahova. Struja superkritičnog CO2 sa otopljenim nekim polimerima ili mastima ubrizgava se u komoru sa nižim pritiskom, gde se „kondenzuju“ u obliku potpuno homogenog fino dispergovanog praha, najfinijih vlakana ili filmova.
21. Pripremiti za sušenje zelenila i voća uklanjanjem sloja kutikularnog voska mlazom superkritičnog CO2.
U procesima hemijskih reakcija
22. Obećavajuća oblast primene superkritičnog CO2 je njegova upotreba kao inertnog medija tokom hemijskih reakcija polimerizacije i sinteze. U superkritičnom okruženju, sinteza se može dogoditi hiljadu puta brže od sinteze istih supstanci u tradicionalnim reaktorima. Za industriju je veoma važno da tako značajno ubrzanje brzine reakcije, zbog visokih koncentracija reagensa u superkritičnom mediju sa niskim viskozitetom i visokom difuzivnošću, omogućava odgovarajuće smanjenje vremena kontakta reagensa. U tehnološkom smislu, to omogućava zamjenu statičkih zatvorenih reaktora protočnim reaktorima koji su suštinski manji, jeftiniji i sigurniji.
U termičkim procesima
23. Kao radni fluid za savremene elektrane.
24. Kao radni fluid gasnih toplotnih pumpi koje proizvode toplotu visoke temperature za sisteme za snabdevanje toplom vodom.
U čvrstom stanju (suvi led i snijeg)
U prehrambenoj industriji
1. Za kontaktno zamrzavanje mesa i ribe.
2. Za kontaktno brzo zamrzavanje bobičastog voća (crvena i crna ribizla, ogrozd, malina, aronija i dr.).
3. Prodaja sladoleda i bezalkoholnih pića na mestima udaljenim od električne mreže, hlađenim suvim ledom.
4. Prilikom skladištenja, transporta i prodaje smrznutih i rashlađenih prehrambenih proizvoda. Razvija se proizvodnja briketiranog i granuliranog suhog leda za kupce i prodavce kvarljivih proizvoda. Suhi led je veoma pogodan za transport i prodaju mesa, ribe i sladoleda po toplom vremenu - proizvodi ostaju zamrznuti veoma dugo. Pošto suvi led samo isparava (sublimira), nema otopljene tečnosti, a transportni kontejneri uvek ostaju čisti. Autofrižideri mogu biti opremljeni malim sistemom za hlađenje suvim ledom, koji se odlikuje izuzetnom jednostavnošću uređaja i visokom operativnom pouzdanošću; njegova cijena je višestruko niža od cijene bilo koje klasične rashladne jedinice. Kod transporta na kratke udaljenosti takav sistem hlađenja je najekonomičniji.
5. Za prethodno hlađenje kontejnera prije utovara proizvoda. Duvanje suhog snijega u hladnom ugljičnom dioksidu jedan je od najefikasnijih načina za prethodno hlađenje bilo koje posude.
6. Za vazdušni transport kao primarno rashladno sredstvo u izotermnim kontejnerima sa autonomnim dvostepenim rashladnim sistemom (granulirani suvi led - freon).
Tokom radova na čišćenju površine
8. Čišćenje delova i komponenti, motora od zagađivača korišćenjem postrojenja za prečišćavanje korišćenjem granula suvog leda u struji gasa.Za čišćenje površina komponenti i delova od operativnih zagađivača. U posljednje vrijeme postoji velika potražnja za neabrazivnim ekspresnim čišćenjem materijala, suhih i mokrih površina mlazom fino granuliranog suhog leda (pjeskarenje). Bez rastavljanja jedinica možete uspješno izvesti:
· čišćenje linija za zavarivanje;
· uklanjanje stare boje;
· čišćenje livačkih kalupa;
· čišćenje jedinica štamparskih mašina;
· čišćenje opreme za prehrambenu industriju;
· čišćenje kalupa za proizvodnju proizvoda od poliuretanske pjene.
· čišćenje kalupa za proizvodnju automobilskih guma i ostalih proizvoda od gume;
· čišćenje kalupa za proizvodnju plastičnih proizvoda, uključujući čišćenje kalupa za proizvodnju PET boca; Kada kuglice suvog leda udare u površinu, one momentalno ispare, stvarajući mikro-eksploziju koja uklanja zagađivače sa površine. Prilikom uklanjanja krhkih materijala kao što je boja, proces stvara val pritiska između premaza i podloge. Ovaj val je dovoljno jak da ukloni premaz, podižući ga iznutra. Prilikom uklanjanja ljepljivih ili ljepljivih materijala kao što su ulje ili prljavština, proces čišćenja je sličan jakom mlazu vode.
7. Za čišćenje štancanih gumenih i plastičnih proizvoda od neravnina (tumbanja).
Tokom građevinskih radova
9. U procesu proizvodnje poroznih građevinskih materijala sa istom veličinom mjehurića ugljičnog dioksida, ravnomjerno raspoređenih po cijeloj zapremini materijala.
10. Za zamrzavanje tla tokom izgradnje.
11. Ugradnja čepova za led u cijevi sa vodom (smrzavanje sa vanjske strane suhim ledom), prilikom remontnih radova na cjevovodima bez ispuštanja vode.
12. Za čišćenje arteških bunara.
13. Prilikom uklanjanja asfaltnih površina po vrućem vremenu.
U drugim industrijama
14. Primanje niskih temperatura do minus 100 stepeni (prilikom mešanja suvog leda sa etrom) za ispitivanje kvaliteta proizvoda, za laboratorijske radove.
15. Za hladno ugradnju dijelova u mašinstvu.
16. U proizvodnji duktilnih vrsta legiranih i nerđajućih čelika, žarenih legura aluminijuma.
17. Prilikom drobljenja, mljevenja i konzerviranja kalcijum karbida.
18. Stvoriti vještačku kišu i dobiti dodatne padavine.
19. Vještačko raspršivanje oblaka i magle, suzbijanje grada.
20. Stvaranje bezopasnog dima tokom nastupa i koncerata. Postizanje efekta dima na pop scenama tokom nastupa umjetnika korištenjem suhog leda.
U medicini
21. Za liječenje određenih kožnih oboljenja (krioterapija).
Najčešći procesi za nastanak ovog spoja su truljenje životinjskih i biljnih ostataka, sagorijevanje raznih vrsta goriva i disanje životinja i biljaka. Na primjer, jedna osoba dnevno emituje oko kilogram ugljičnog dioksida u atmosferu. Ugljični monoksid i dioksid se također mogu formirati u neživoj prirodi. Ugljični dioksid se oslobađa tokom vulkanske aktivnosti, a može se proizvesti i iz izvora mineralne vode. Ugljični dioksid se nalazi u malim količinama u Zemljinoj atmosferi.
Osobitosti hemijske strukture ovog spoja omogućavaju mu sudjelovanje u mnogim kemijskim reakcijama, čija je osnova ugljični dioksid.
Formula
U spoju ove tvari, četverovalentni atom ugljika formira linearnu vezu s dva molekula kisika. Pojava takve molekule može se predstaviti na sljedeći način:
Teorija hibridizacije objašnjava strukturu molekula ugljičnog dioksida na sljedeći način: dvije postojeće sigma veze se formiraju između sp orbitala atoma ugljika i dvije 2p orbitale kisika; P-orbitale ugljika, koje ne učestvuju u hibridizaciji, povezane su u sprezi sa sličnim orbitalama kisika. U hemijskim reakcijama ugljični dioksid se piše kao: CO2.
Fizička svojstva
U normalnim uslovima, ugljen dioksid je gas bez boje i mirisa. Teži je od vazduha, zbog čega se ugljen-dioksid može ponašati kao tečnost. Na primjer, može se sipati iz jedne posude u drugu. Ova supstanca je slabo rastvorljiva u vodi - oko 0,88 litara CO 2 rastvori se u jednom litru vode na 20 ⁰C. Blago smanjenje temperature radikalno mijenja situaciju - 1,7 litara CO 2 može se otopiti u istoj litri vode na 17⁰C. S jakim hlađenjem ova tvar se taloži u obliku snježnih pahuljica - formira se takozvani "suhi led". Ovo ime dolazi od činjenice da se pri normalnom pritisku tvar, zaobilazeći tečnu fazu, odmah pretvara u plin. Tečni ugljični dioksid nastaje pri pritisku malo iznad 0,6 MPa i na sobnoj temperaturi.
Hemijska svojstva
U interakciji sa jakim oksidantima, 4-ugljični dioksid pokazuje oksidirajuća svojstva. Tipična reakcija ove interakcije je:
C + CO 2 = 2CO.
Tako se uz pomoć uglja ugljični dioksid reducira na njegovu dvovalentnu modifikaciju - ugljični monoksid.
U normalnim uslovima, ugljen dioksid je inertan. Ali neki aktivni metali mogu izgorjeti u njemu, uklanjajući kisik iz spoja i oslobađajući ugljični plin. Tipična reakcija je sagorevanje magnezijuma:
2Mg + CO 2 = 2MgO + C.
Tokom reakcije nastaju magnezijev oksid i slobodni ugljenik.
U hemijskim jedinjenjima, CO 2 često pokazuje svojstva tipičnog kiselog oksida. Na primjer, reagira s bazama i bazičnim oksidima. Rezultat reakcije su soli ugljične kiseline.
Na primjer, reakcija spoja natrijevog oksida s ugljičnim dioksidom može se predstaviti na sljedeći način:
Na 2 O + CO 2 = Na 2 CO 3;
2NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O;
NaOH + CO 2 = NaHCO 3.
Rastvor ugljične kiseline i CO 2
Ugljični dioksid u vodi formira otopinu s malim stupnjem disocijacije. Ova otopina ugljičnog dioksida naziva se ugljična kiselina. Bezbojan je, slabo izražen i kiselkastog je ukusa.
Snimanje hemijske reakcije:
CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3.
Ravnoteža je prilično snažno pomaknuta ulijevo - samo oko 1% početnog ugljičnog dioksida se pretvara u ugljičnu kiselinu. Što je temperatura viša, to je manje molekula ugljične kiseline u otopini. Kada spoj proključa, potpuno nestaje, a otopina se raspada na ugljični dioksid i vodu. Strukturna formula ugljične kiseline prikazana je u nastavku.
Svojstva ugljične kiseline
Ugljena kiselina je veoma slaba. U rastvorima se raspada na vodikove ione H+ i jedinjenja HCO 3 -. CO 3 - joni se formiraju u vrlo malim količinama.
Ugljena kiselina je dvobazna, tako da soli koje njome nastaju mogu biti srednje i kisele. U ruskoj hemijskoj tradiciji srednje soli se nazivaju karbonati, a jake soli se nazivaju bikarbonati.
Kvalitativna reakcija
Jedan od mogućih načina za otkrivanje plina ugljičnog dioksida je promjena bistrine krečnog maltera.
Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O.
Ovo iskustvo je poznato iz školskog kursa hemije. Na početku reakcije nastaje mala količina bijelog taloga, koji kasnije nestaje kada se ugljični dioksid propušta kroz vodu. Promjena transparentnosti nastaje jer se tokom procesa interakcije nerastvorljivo jedinjenje - kalcijum karbonat - pretvara u rastvorljivu supstancu - kalcijum bikarbonat. Reakcija se odvija ovim putem:
CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca(HCO 3) 2.
Proizvodnja ugljičnog dioksida
Ako trebate dobiti malu količinu CO2, možete započeti reakciju hlorovodonične kiseline sa kalcijum karbonatom (mermerom). Hemijska oznaka za ovu interakciju izgleda ovako:
CaCO 3 + HCl = CaCl 2 + H 2 O + CO 2.
U tu svrhu također se koriste reakcije sagorijevanja tvari koje sadrže ugljik, na primjer acetilena:
CH 4 + 2O 2 → 2H 2 O + CO 2 -.
Kipp aparat se koristi za sakupljanje i skladištenje nastale gasovite supstance.
Za potrebe industrije i poljoprivrede, obim proizvodnje ugljičnog dioksida mora biti veliki. Popularna metoda za ovu veliku reakciju je spaljivanje krečnjaka, koji proizvodi ugljični dioksid. Formula reakcije je data u nastavku:
CaCO 3 = CaO + CO 2.
Primjena ugljičnog dioksida
Prehrambena industrija, nakon velike proizvodnje „suvog leda“, prešla je na fundamentalno novi način skladištenja hrane. Neophodan je u proizvodnji gaziranih pića i mineralne vode. Sadržaj CO 2 u pićima daje im svježinu i značajno produžava njihov vijek trajanja. A karbidizacija mineralnih voda omogućava vam da izbjegnete pljesnivost i neprijatan okus.
U kulinarstvu se često koristi metoda gašenja limunske kiseline sirćetom. Ugljični dioksid koji se oslobađa tokom ovog procesa daje mekanost i lakoću konditorskim proizvodima.
Ovaj spoj se često koristi kao aditiv za hranu za produženje roka trajanja prehrambenih proizvoda. Prema međunarodnim standardima za klasifikaciju hemijskih aditiva sadržanih u proizvodima, kodiran je E 290,
Ugljični dioksid u prahu jedna je od najpopularnijih supstanci uključenih u smjese za gašenje požara. Ova supstanca se također nalazi u pjeni za gašenje požara.
Ugljični dioksid je najbolje transportirati i skladištiti u metalnim bocama. Na temperaturama iznad 31⁰C, pritisak u cilindru može dostići kritično i tečni CO 2 će preći u superkritično stanje sa naglim porastom radnog pritiska na 7,35 MPa. Metalni cilindar može izdržati unutrašnji pritisak do 22 MPa, tako da se opseg pritiska na temperaturama iznad trideset stepeni smatra sigurnim.
Soda, vulkan, Venera, frižider - šta im je zajedničko? Ugljen-dioksid. Za vas smo prikupili najzanimljivije informacije o jednom od najvažnijih hemijskih jedinjenja na Zemlji.
Šta je ugljični dioksid
Ugljični dioksid je poznat uglavnom u svom plinovitom stanju, tj. kao ugljen dioksid sa jednostavnom hemijskom formulom CO2. U ovom obliku postoji u normalnim uslovima - na atmosferskom pritisku i "običnim" temperaturama. Ali pri povećanom pritisku, iznad 5.850 kPa (kao što je, na primjer, pritisak na morskoj dubini od oko 600 m), ovaj plin se pretvara u tekućinu. A kada se jako ohladi (minus 78,5°C), kristalizuje se i postaje takozvani suvi led, koji se naširoko koristi u trgovini za čuvanje smrznutih namirnica u frižiderima.
Tečni ugljični dioksid i suhi led se proizvode i koriste u ljudskim aktivnostima, ali su ti oblici nestabilni i lako se raspadaju.
Ali plin ugljični dioksid je sveprisutan: oslobađa se tijekom disanja životinja i biljaka i važan je dio kemijskog sastava atmosfere i oceana.
Svojstva ugljičnog dioksida
Ugljični dioksid CO2 je bezbojan i bez mirisa. U normalnim uslovima nema ukus. Međutim, ako udišete visoke koncentracije ugljičnog dioksida, možete osjetiti kiselkast okus u ustima, uzrokovan otapanjem ugljičnog dioksida na sluznicama i u pljuvački, stvarajući slabu otopinu ugljične kiseline.
Inače, za proizvodnju gazirane vode koristi se sposobnost ugljičnog dioksida da se otopi u vodi. Mjehurići limunade su isti ugljični dioksid. Prvi aparat za zasićenje vode CO2 izumljen je davne 1770. godine, a već 1783. poduzetni Švicarac Jacob Schweppes započeo je industrijsku proizvodnju sode (marka Schweppes još uvijek postoji).
Ugljični dioksid je 1,5 puta teži od zraka, pa ima tendenciju da se "taloži" u svojim donjim slojevima ako je prostorija slabo ventilirana. Poznat je efekat „pećine za pse“, gde se CO2 oslobađa direktno iz zemlje i akumulira se na visini od oko pola metra. Odrasla osoba, koja ulazi u takvu pećinu, na vrhuncu svog rasta ne osjeća višak ugljičnog dioksida, ali psi se nađu direktno u debelom sloju ugljičnog dioksida i truju se.
CO2 ne podržava sagorevanje, zbog čega se koristi u aparatima za gašenje požara i sistemima za gašenje požara. Trik gašenja zapaljene svijeće sa sadržajem navodno prazne čaše (a zapravo ugljičnog dioksida) temelji se upravo na ovom svojstvu ugljičnog dioksida.
Ugljični dioksid u prirodi: prirodni izvori
Ugljični dioksid nastaje u prirodi iz različitih izvora:
- Disanje životinja i biljaka.
Svaki školarac zna da biljke upijaju ugljični dioksid CO2 iz zraka i koriste ga u procesima fotosinteze. Neke domaćice pokušavaju nadoknaditi nedostatke obiljem sobnih biljaka. Međutim, biljke ne samo da apsorbiraju, već i oslobađaju ugljični dioksid u nedostatku svjetlosti - to je dio procesa disanja. Stoga, džungla u spavaćoj sobi sa lošom ventilacijom nije dobra ideja: nivoi CO2 će se još više povećati noću. - Vulkanska aktivnost.
Ugljični dioksid je dio vulkanskih plinova. U područjima sa visokom vulkanskom aktivnošću, CO2 se može osloboditi direktno iz zemlje - iz pukotina i pukotina koje se nazivaju mofeti. Koncentracija ugljičnog dioksida u dolinama s mofetima je toliko visoka da mnoge male životinje uginu kada tamo dođu. - Razgradnja organske materije.
Ugljični dioksid nastaje tokom sagorijevanja i raspadanja organske tvari. Velike prirodne emisije ugljičnog dioksida prate šumske požare.
Ugljični dioksid se u prirodi „pohranjuje“ u obliku ugljičnih spojeva u mineralima: uglju, nafti, tresetu, krečnjaku. Ogromne rezerve CO2 nalaze se u otopljenom obliku u svjetskim okeanima.
Ispuštanje ugljičnog dioksida iz otvorenog rezervoara može dovesti do limnološke katastrofe, kao što se dogodilo, na primjer, 1984. i 1986. godine. u jezerima Manoun i Nyos u Kamerunu. Oba jezera su nastala na mjestu vulkanskih kratera - sada su izumrli, ali u dubinama vulkanska magma i dalje oslobađa ugljični dioksid, koji se diže u vode jezera i otapa se u njima. Kao rezultat niza klimatskih i geoloških procesa, koncentracija ugljičnog dioksida u vodama premašila je kritičnu vrijednost. U atmosferu je ispuštena ogromna količina ugljičnog dioksida koji se poput lavine spuštao niz planinske padine. Oko 1.800 ljudi postalo je žrtve limnoloških katastrofa na kamerunskim jezerima.
Umjetni izvori ugljičnog dioksida
Glavni antropogeni izvori ugljičnog dioksida su:
- industrijske emisije povezane s procesima sagorijevanja;
- automobilski transport.
Unatoč činjenici da udio ekološki prihvatljivog transporta u svijetu raste, velika većina svjetske populacije neće uskoro imati priliku (ili želju) da se prebaci na nove automobile.
Aktivna sječa šuma u industrijske svrhe također dovodi do povećanja koncentracije ugljičnog dioksida CO2 u zraku.
CO2 je jedan od krajnjih proizvoda metabolizma (razgradnja glukoze i masti). Izlučuje se u tkivima i hemoglobinom transportuje do pluća, kroz koja se izdiše. Vazduh koji osoba izdahne sadrži oko 4,5% ugljen-dioksida (45.000 ppm) - 60-110 puta više nego u vazduhu koji udiše.
Ugljični dioksid igra veliku ulogu u regulaciji protoka krvi i disanja. Povećanje razine CO2 u krvi uzrokuje širenje kapilara, omogućavajući prolazak veće količine krvi, koja isporučuje kisik u tkiva i uklanja ugljični dioksid.
Dišni sistem je također stimuliran povećanjem ugljičnog dioksida, a ne nedostatkom kisika, kako se čini. U stvarnosti, nedostatak kiseonika organizam ne oseća dugo i sasvim je moguće da će u razređenom vazduhu čovek izgubiti svest pre nego što oseti nedostatak vazduha. Stimulativno svojstvo CO2 koristi se u uređajima za umjetno disanje: gdje se ugljični dioksid miješa s kisikom kako bi „pokrenuo“ respiratorni sistem.
Ugljični dioksid i mi: zašto je CO2 opasan
Ugljični dioksid je neophodan ljudskom tijelu baš kao i kisik. Ali baš kao i kod kisika, višak ugljičnog dioksida šteti našoj dobrobiti.
Visoka koncentracija CO2 u zraku dovodi do intoksikacije organizma i izaziva stanje hiperkapnije. Sa hiperkapnijom, osoba doživljava otežano disanje, mučninu, glavobolju, pa čak može i izgubiti svijest. Ako se sadržaj ugljičnog dioksida ne smanji, dolazi do gladovanja kisikom. Činjenica je da se i ugljični dioksid i kisik kreću po tijelu na istom "transportu" - hemoglobinu. Normalno, oni "putuju" zajedno, vezujući se za različita mjesta na molekulu hemoglobina. Međutim, povećane koncentracije ugljičnog dioksida u krvi smanjuju sposobnost kisika da se veže za hemoglobin. Količina kisika u krvi se smanjuje i dolazi do hipoksije.
Ovakve nezdrave posljedice po organizam nastaju pri udisanju zraka sa sadržajem CO2 većim od 5.000 ppm (to može biti npr. zrak u rudnicima). Iskreno rečeno, u običnom životu praktički nikada ne nailazimo na takav zrak. Međutim, mnogo niža koncentracija ugljičnog dioksida ne utječe najbolje na zdravlje.
Prema nekim nalazima, čak 1.000 ppm CO2 uzrokuje umor i glavobolju kod polovine ispitanika. Mnogi ljudi počnu osjećati začepljenost i nelagodu još ranije. S daljnjim povećanjem koncentracije ugljičnog dioksida na 1.500 – 2.500 ppm kritično, mozak je “lijen” da preuzme inicijativu, obrađuje informacije i donosi odluke.
I ako je nivo od 5.000 ppm gotovo nemoguć u svakodnevnom životu, onda 1.000, pa čak i 2.500 ppm lako može biti dio stvarnosti modernog čovjeka. Naši su pokazali da u školskim učionicama sa retko ventilacijom nivoi CO2 ostaju iznad 1.500 ppm veći deo vremena, a ponekad i skaču iznad 2.000 ppm. Postoje svi razlozi za vjerovanje da je slična situacija u mnogim uredima, pa čak i stanovima.
Fiziolozi smatraju da je 800 ppm siguran nivo ugljičnog dioksida za dobrobit ljudi.
Druga studija je otkrila vezu između nivoa CO2 i oksidativnog stresa: što je viši nivo ugljičnog dioksida, to više patimo od oksidativnog stresa, koji oštećuje stanice našeg tijela.
Ugljični dioksid u Zemljinoj atmosferi
U atmosferi naše planete ima samo oko 0,04% CO2 (ovo je otprilike 400 ppm), a nedavno je bilo i manje: ugljični dioksid je tek u jesen 2016. prešao granicu od 400 ppm. Naučnici pripisuju porast nivoa CO2 u atmosferi industrijalizaciji: sredinom 18. veka, uoči industrijske revolucije, iznosio je samo oko 270 ppm.
Učitavanje...