Descrizione della Co2. Anidride carbonica, detta anche anidride carbonica, detta anche anidride carbonica... Produzione di anidride carbonica

Negli ultimi anni, le prospettive della CO 2 come refrigerante sono aumentate in modo significativo. L’anidride carbonica è uno dei pochi refrigeranti per sistemi di refrigerazione rilevante in termini di efficienza e sicurezza ambientale. L’uso dei refrigeranti tradizionali è limitato da varie normative e in tutto il mondo si tende a renderle più restrittive. A questo proposito, i refrigeranti naturali sono sempre più utilizzati. Stiamo avviando una rubrica dedicata all'utilizzo del refrigerante CO 2 nel campo della refrigerazione artificiale.

Il refrigerante CO 2 appartiene al gruppo dei cosiddetti refrigeranti naturali (ammoniaca, propano, butano, acqua, ecc.) che hanno un potenziale di riduzione dell'ozono pari a zero (ODP=0) ed è l'unità di riferimento per il calcolo del potenziale di riscaldamento globale (GWP=1 ). Ciascuno dei refrigeranti naturali ha i suoi svantaggi, ad esempio l’ammoniaca è tossica, il propano è infiammabile e l’acqua ha una gamma limitata di applicazioni. Al contrario, la CO2 non è tossica né infiammabile, anche se il suo impatto sull'ambiente non è chiaro. Da un lato, la CO 2 è contenuta nell'aria intorno a noi ed è necessaria per il flusso dei processi vitali. D'altra parte, si ritiene che un'elevata concentrazione di anidride carbonica nell'aria sia una delle cause del riscaldamento globale.

L'iniziativa per tornare all'uso della CO 2 nella tecnologia della refrigerazione arriva dai paesi scandinavi, dove le leggi limitano significativamente l'uso dei refrigeranti HFC e HCFC. L'ammoniaca è tradizionalmente utilizzata come refrigerante per gli impianti industriali, ma la sua quantità nel sistema è limitata. Questo non è un problema per gli impianti che operano ad alte e medie temperature (fino a -15/-25°C), dove la quantità di ammoniaca viene ridotta utilizzando un refrigerante secondario. Per temperature più basse, l'uso di un refrigerante secondario è inefficace a causa delle grandi perdite dovute alle differenze di temperatura; in questo caso viene utilizzata CO 2.

La figura sopra mostra il diagramma di fase della CO 2. Le linee curve che dividono il diagramma in sezioni separate definiscono i valori limite di pressione e temperatura per le varie fasi: liquida, solida, vapore o supercritica. I punti su queste curve determinano le pressioni e le temperature corrispondenti alle quali due fasi sono in equilibrio, ad esempio solido e vapore, liquido e vapore, solido e liquido.

A pressione atmosferica, la CO 2 esiste in fase solida o vapore. A questa pressione la fase liquida non esiste. A temperature inferiori a –78,4°C l’anidride carbonica si trova nella fase solida (“ghiaccio secco”). Quando la temperatura aumenta, la CO2 sublima nella fase vapore. Ad una pressione di 5,2 bar e ad una temperatura di –56,6°C il refrigerante raggiunge il cosiddetto punto triplo. A questo punto, tutte e tre le fasi esistono in uno stato di equilibrio. Alla temperatura di +31,1°C la CO 2 raggiunge il suo punto critico, dove le sue densità nella fase liquida e in quella vapore sono le stesse (figura sopra). Di conseguenza, la differenza tra le due fasi scompare e la CO 2 esiste in uno stato supercritico.

L'anidride carbonica può essere utilizzata come refrigerante in vari tipi di sistemi di refrigerazione, sia subcritici che transcritici. Quando si utilizza la CO 2 come refrigerante, è necessario tenere conto sia del punto triplo che del punto critico per tutti i tipi di sistemi di refrigerazione. Nel ciclo subcritico della CO 2 (figura sopra), l'intero intervallo di temperature e pressioni operative si trova tra il punto critico e quello triplo. I cicli di refrigerazione a CO 2 a stadio singolo sono simili ad altri refrigeranti, ma presentano alcuni svantaggi, principalmente legati alle limitazioni di temperatura e pressione.

I sistemi di refrigerazione a CO 2 transcritica sono attualmente utilizzati in applicazioni di refrigerazione di piccole dimensioni e commerciali, come sistemi di condizionamento mobili, piccole pompe di calore e sistemi di refrigerazione di supermercati. I sistemi transcritici non sono praticamente utilizzati nelle unità di refrigerazione industriale. La pressione operativa nel ciclo subcritico è tipicamente compresa tra 5,7 e 35 bar con una temperatura corrispondente compresa tra -55 e 0°C. Quando l'evaporatore viene sbrinato a gas caldo, la pressione di esercizio aumenta di circa 10 bar.

La CO 2 è maggiormente utilizzata nei sistemi in cascata delle unità di refrigerazione industriale. Ciò è dovuto al fatto che il campo di pressione operativa consente l'utilizzo di apparecchiature standard (compressori, regolatori e valvole).

Esistono diversi tipi di sistemi di refrigerazione a cascata di CO 2: sistemi di ebollizione diretta, sistemi di circolazione con pompa, sistemi di CO 2 con circuito della salamoia secondario o combinazioni di questi sistemi.

Applicazione dell'acido carbonico (anidride carbonica)

Attualmente, l'anidride carbonica in tutti i suoi stati è ampiamente utilizzata in tutti i settori dell'industria e nel complesso agroindustriale.

Allo stato gassoso (anidride carbonica)

Nell'industria alimentare

1. Per creare un'atmosfera batteriostatica e fungistatica inerte (a concentrazioni superiori al 20%):
· nella lavorazione di prodotti vegetali e animali;
· nel confezionamento di prodotti alimentari e medicinali per aumentarne significativamente la durata di conservazione;
· nell'erogazione di birra, vino e succhi come gas di spostamento.
2. Nella produzione di bibite e acque minerali (saturazione).
3. Nella preparazione della birra e nella produzione di champagne e vini spumanti (carbonatazione).
4. Preparazione di acqua e bevande gassate mediante sifoni e saturatori, per il personale dei negozi caldi e nel periodo estivo.
5. Utilizzo nei distributori automatici per la vendita di gas e acqua in bombole e per la vendita manuale di birra e kvas, acqua gassata e bevande.
6. Nella produzione di bevande a base di latte gassato e succhi gassati di frutta e bacche ("prodotti frizzanti").
7. Nella produzione di zucchero (defecazione - saturazione).
8. Per la conservazione a lungo termine di succhi di frutta e verdura preservando l'odore e il gusto di un prodotto appena spremuto saturando con CO2 e conservando ad alta pressione.
9. Intensificare i processi di precipitazione e rimozione dei sali dell'acido tartarico da vini e succhi (detartazione).
10. Per la preparazione dell'acqua potabile desalinizzata utilizzando il metodo di filtrazione. Per saturare l'acqua potabile priva di sale con ioni di calcio e magnesio.

Nella produzione, stoccaggio e trasformazione dei prodotti agricoli

11. Per aumentare la durata di conservazione di prodotti alimentari, verdura e frutta in atmosfera controllata (2-5 volte).
12. Conservare i fiori recisi per 20 giorni o più in un'atmosfera di anidride carbonica.
13. Conservare cereali, pasta, cereali, frutta secca e altri prodotti alimentari in un'atmosfera di anidride carbonica per proteggerli dai danni di insetti e roditori.
14. Per il trattamento di frutta e bacche prima della conservazione, prevenendo lo sviluppo di marciumi fungini e batterici.
15. Per la saturazione ad alta pressione di verdure tagliate o intere, che esalta le note di sapore (“prodotti frizzanti”) e ne migliora la durata di conservazione.
16. Migliorare la crescita e aumentare la produttività delle piante nel suolo protetto.
Oggi, nelle aziende produttrici di ortaggi e fiori in Russia, la questione della concimazione delle piante in terreno protetto con anidride carbonica è una questione urgente. La carenza di CO2 è un problema più grave della carenza di nutrienti minerali. In media, una pianta sintetizza il 94% della sua massa di sostanza secca da acqua e anidride carbonica; la pianta riceve il restante 6% da fertilizzanti minerali! Il basso contenuto di anidride carbonica è ora un fattore che limita la resa (soprattutto nelle colture di piccolo volume). L'aria di una serra di 1 ettaro contiene circa 20 kg di CO2. Ai massimi livelli di illuminazione nei mesi primaverili ed estivi, il consumo di CO2 delle piante di cetriolo durante la fotosintesi può avvicinarsi a 50 kg h/ha (cioè fino a 700 kg/ha di CO2 per ore diurne). Il deficit che ne deriva è solo parzialmente coperto dall'afflusso di aria atmosferica attraverso le traverse e dalla fuoriuscita delle strutture di recinzione, nonché dalla respirazione notturna delle piante. Nelle serre interrate, un'ulteriore fonte di anidride carbonica è il terreno pieno di letame, torba, paglia o segatura. L'effetto dell'arricchimento dell'aria della serra con anidride carbonica dipende dalla quantità e dal tipo di queste sostanze organiche che subiscono la decomposizione microbiologica. Ad esempio, quando si aggiunge segatura inumidita con fertilizzanti minerali, il livello di anidride carbonica può inizialmente raggiungere valori elevati di notte e durante il giorno quando le traverse sono chiuse. Tuttavia, in generale, questo effetto non è sufficientemente ampio e soddisfa solo una parte del fabbisogno delle piante. Lo svantaggio principale delle fonti biologiche è la breve durata dell'aumento della concentrazione di anidride carbonica al livello desiderato, nonché l'impossibilità di regolare il processo di alimentazione. Spesso nelle serre interrate, nelle giornate soleggiate con ricambio d'aria insufficiente, il contenuto di CO2 a causa dell'assorbimento intensivo da parte delle piante può scendere al di sotto dello 0,01% e la fotosintesi praticamente si ferma! La mancanza di CO2 diventa il principale fattore che limita l'assimilazione dei carboidrati e, di conseguenza, la crescita e lo sviluppo delle piante. È possibile coprire completamente il deficit solo attraverso l'utilizzo di fonti tecniche di anidride carbonica.
17. Produzione di microalghe per bestiame. Quando l'acqua è satura di anidride carbonica negli impianti per la coltivazione autonoma delle alghe, il tasso di crescita delle alghe aumenta significativamente (4-6 volte).
18. Migliorare la qualità dell'insilato. Durante l'insilamento del mangime succulento, l'introduzione artificiale di CO2 nella massa vegetale impedisce la penetrazione dell'ossigeno dall'aria, il che contribuisce alla formazione di un prodotto di alta qualità con un rapporto favorevole di acidi organici, un alto contenuto di carotene e proteine digeribili .
19. Per la disinfestazione sicura di prodotti alimentari e non alimentari. Un'atmosfera contenente più del 60% di anidride carbonica entro 1-10 giorni (a seconda della temperatura) distrugge non solo gli insetti adulti, ma anche le loro larve e uova. Questa tecnologia è applicabile a prodotti con contenuto di acqua legata fino al 20%, come cereali, riso, funghi, frutta secca, noci e cacao, mangimi per animali e molto altro.
20. Per la distruzione totale di roditori simili a topi riempiendo brevemente tane, magazzini e camere con gas (una concentrazione sufficiente di 30% di anidride carbonica).
21. Per la pastorizzazione anaerobica dell'alimentazione animale, miscelata con vapore acqueo a una temperatura non superiore a 83 gradi C - in sostituzione della granulazione e dell'estrusione, che non richiede grandi costi energetici.
22. Per l'eutanasia del pollame e dei piccoli animali (suini, vitelli, pecore) prima della macellazione. Per l'anestesia dei pesci durante il trasporto.
23. Per l'anestesia delle api regine e dei bombi per accelerare l'inizio dell'ovodeposizione.
24. Saturare l'acqua potabile per i polli, riducendo significativamente l'impatto negativo delle elevate temperature estive sul pollame, aiuta ad addensare i gusci delle uova e a rafforzare le ossa.
25. Per saturare soluzioni di lavoro di fungicidi ed erbicidi per una migliore azione dei preparati. Questo metodo consente di ridurre il consumo di soluzione del 20-30%.

In medicina

26. a) miscelato con ossigeno come stimolante respiratorio (ad una concentrazione del 5%);
b) per bagni gassati secchi (ad una concentrazione del 15-30%) per abbassare la pressione sanguigna e migliorare il flusso sanguigno.
27. Crioterapia in dermatologia, bagni secchi e acquosi di anidride carbonica in balneoterapia, miscele respiratorie in chirurgia.

Nelle industrie chimiche e cartarie

28. Per la produzione di soda, sali di carbonio di ammonio (usati come fertilizzanti nella produzione agricola, additivi nell'alimentazione degli animali ruminanti, al posto del lievito nei prodotti da forno e nei dolciumi), biacca, urea, acidi idrossicarbossilici. Per la sintesi catalitica di metanolo e formaldeide.
29. Per la neutralizzazione delle acque reflue alcaline. Grazie all'effetto autotamponante della soluzione, la regolazione precisa del pH evita la corrosione delle apparecchiature e dei tubi di scarico e non vi è formazione di sottoprodotti tossici.
30. Nella produzione di carta per la lavorazione della pasta dopo sbiancamento alcalino (aumenta l'efficienza del processo del 15%).
31. Per aumentare la resa e migliorare le proprietà fisiche e meccaniche e la candeggiabilità della cellulosa durante la cottura con ossigeno e soda del legno.
32. Pulire gli scambiatori di calore dalle incrostazioni e prevenirne la formazione (una combinazione di metodi idrodinamici e chimici).

Nell'edilizia e in altri settori

33. Per l'indurimento chimico rapido di stampi per getti di acciaio e ghisa. L'apporto di anidride carbonica agli stampi di colata ne accelera l'indurimento di 20-25 volte rispetto all'essiccazione termica.
34. Come gas schiumogeno nella produzione di plastica porosa.
35. Per rinforzare i mattoni refrattari.
36. Per saldatrici semiautomatiche per la riparazione di carrozzerie di autovetture e passeggeri, riparazione di cabine di camion e trattori e per la saldatura elettrica di lamiere sottili di acciaio.
37. Nella produzione di strutture saldate con saldatura elettrica automatica e semiautomatica in un ambiente di anidride carbonica come gas protettivo. Rispetto alla saldatura con elettrodo a bastone, la comodità del lavoro aumenta, la produttività aumenta di 2-4 volte, il costo di 1 kg di metallo depositato in un ambiente di CO2 è più di due volte inferiore rispetto alla saldatura ad arco manuale.
38. Come mezzo protettivo in miscele con gas inerti e nobili durante la saldatura automatizzata e il taglio dei metalli, grazie al quale si ottengono cuciture di altissima qualità.
39. Carica e ricarica di estintori, per attrezzature antincendio. Negli impianti antincendio, per il riempimento degli estintori.
40. Bombole di ricarica per armi a gas e sifoni.
41. Come gas nebulizzatore in bombolette aerosol.
42. Per il riempimento di attrezzature sportive (palloni, palloni, ecc.).
43. Come mezzo attivo nei laser medici e industriali.
44. Per la calibrazione precisa degli strumenti.

Nel settore minerario

45. Per ammorbidire l'ammasso di roccia carbonifera durante l'estrazione di carbon fossile in formazioni rocciose.
46. Per effettuare operazioni di brillamento senza creare fiamma.
47. Aumentare l’efficienza della produzione petrolifera aggiungendo anidride carbonica ai giacimenti petroliferi.

Allo stato liquido (anidride carbonica a bassa temperatura)

Nell'industria alimentare

1. Per il congelamento rapido, a una temperatura di -18 gradi C e inferiore, di prodotti alimentari in congelatori a contatto. Insieme all'azoto liquido, l'anidride carbonica liquida è la più adatta per il congelamento a contatto diretto di vari tipi di prodotti. Come refrigerante a contatto, è interessante per il suo basso costo, la passività chimica e la stabilità termica, non corrode i componenti metallici, non è infiammabile e non è pericoloso per il personale. Al prodotto che si muove sul nastro trasportatore dagli ugelli viene fornita in determinate porzioni anidride carbonica liquida, che a pressione atmosferica si trasforma istantaneamente in una miscela di neve secca e anidride carbonica fredda, mentre i ventilatori mescolano costantemente la miscela di gas all'interno dell'apparecchio, che, in linea di massima è in grado di raffreddare il prodotto da +20°C a -78,5°C in pochi minuti. L’utilizzo dei congelatori rapidi a contatto presenta una serie di vantaggi fondamentali rispetto alla tradizionale tecnologia di congelamento:
Il tempo di congelamento è ridotto a 5-30 minuti; l'attività enzimatica nel prodotto cessa rapidamente;
· la struttura dei tessuti e delle cellule del prodotto è ben conservata, poiché cristalli di ghiaccio si formano di dimensioni molto più piccole e quasi contemporaneamente nelle cellule e nello spazio intercellulare dei tessuti;
· con il congelamento lento compaiono nel prodotto tracce di attività batterica, mentre con il congelamento rapido semplicemente non hanno il tempo di svilupparsi;
· la perdita di peso del prodotto dovuta al restringimento è solo dello 0,3-1% (contro il 3-6%);
· Le preziose sostanze aromatiche facilmente volatili verranno conservate in quantità molto maggiori. Rispetto al congelamento con azoto liquido, il congelamento con anidride carbonica:
· Non si osservano rotture del prodotto a causa di una differenza di temperatura eccessiva tra la superficie e il cuore del prodotto congelato
· durante il processo di congelamento la CO2 penetra nel prodotto e durante lo scongelamento lo protegge dall'ossidazione e dallo sviluppo di microrganismi. Frutta e verdura sottoposte a congelamento rapido e confezionamento in loco conservano più pienamente il loro gusto e valore nutritivo, tutte le vitamine e le sostanze biologicamente attive, il che rende possibile un loro ampio utilizzo per la produzione di prodotti per l'alimentazione dietetica e per bambini. È importante che i prodotti ortofrutticoli non standard possano essere utilizzati con successo per preparare costose miscele congelate. I congelatori rapidi che utilizzano anidride carbonica liquida sono compatti, semplici nel design e poco costosi da utilizzare (se è presente una fonte vicina di anidride carbonica liquida a buon mercato). I dispositivi esistono in versioni mobili e fisse, a spirale, a tunnel e ad armadio, che interessano i produttori agricoli e i trasformatori di prodotti. Sono particolarmente convenienti quando la produzione richiede il congelamento di vari prodotti alimentari e materie prime a diverse condizioni di temperatura (-10...-70 gradi C). Gli alimenti surgelati possono essere essiccati in condizioni di alto vuoto - liofilizzazione. I prodotti essiccati con questo metodo sono di alta qualità: conservano tutti i nutrienti, hanno una maggiore capacità riparativa, hanno un restringimento minimo e una struttura porosa e mantengono il loro colore naturale. I prodotti liofilizzati sono 10 volte più leggeri di quelli originali grazie alla rimozione dell'acqua da essi, si conservano per molto tempo in sacchetti sigillati (soprattutto quando i sacchetti sono pieni di anidride carbonica) e possono essere consegnati a buon mercato aree più remote.
2. Per il raffreddamento rapido di prodotti alimentari freschi, confezionati e non confezionati, a +2…+6 gradi C. Utilizzando impianti il cui funzionamento è simile al funzionamento dei congelatori: quando viene iniettata anidride carbonica liquida, si forma minuscola neve secca, con la quale il prodotto viene lavorato per un certo tempo. La neve secca è un mezzo efficace per ridurre rapidamente la temperatura, che non porta all'essiccazione del prodotto, come il raffreddamento ad aria, e non ne aumenta il contenuto di umidità, come accade quando si raffredda con ghiaccio d'acqua. Il raffreddamento a neve secca fornisce la riduzione della temperatura richiesta in pochi minuti, invece delle ore necessarie con il raffreddamento convenzionale. Il colore naturale del prodotto viene preservato e addirittura migliorato grazie alla leggera diffusione di CO2 al suo interno. Allo stesso tempo, la durata di conservazione dei prodotti aumenta in modo significativo, poiché la CO2 sopprime lo sviluppo di batteri sia aerobici che anaerobici e di muffe. È conveniente e redditizio refrigerare carne di pollame (tagliata o in carcasse), carne porzionata, salsicce e prodotti semilavorati. Le unità vengono utilizzate anche laddove la tecnologia richiede un rapido raffreddamento del prodotto durante o prima dello stampaggio, della pressatura, dell'estrusione, della macinazione o dell'affettatura. Dispositivi di questo tipo sono anche molto convenienti per l'uso negli allevamenti di pollame per il raffreddamento ultrarapido in linea da 42,7 gradi C a 4,4-7,2 gradi C di uova di gallina appena deposte.
3. Per rimuovere la buccia dalle bacche utilizzando il metodo di congelamento.
4. Per la crioconservazione di sperma ed embrioni di bovini e suini.

Nel settore della refrigerazione

5. Da utilizzare come refrigerante alternativo nei sistemi di refrigerazione. L'anidride carbonica può fungere da refrigerante efficace perché ha una temperatura critica bassa (31,1 gradi C), una temperatura del punto triplo relativamente alta (-56 gradi C), una pressione del punto triplo elevata (0,5 mPa) e una pressione critica elevata (7,39 MPa). Come refrigerante presenta i seguenti vantaggi:
· prezzo molto basso rispetto ad altri refrigeranti;
· non tossico, non infiammabile e non esplosivo;
· compatibile con tutti i materiali isolanti elettrici e strutturali;
· non distrugge lo strato di ozono;
· contribuisce moderatamente all'aumento dell'effetto serra rispetto ai moderni refrigeranti alogenati. Una pressione critica elevata ha l'aspetto positivo di un rapporto di compressione basso, che si traduce in un'efficienza significativa del compressore, consentendo progetti di refrigerazione compatti ed economici. Allo stesso tempo, è necessario un ulteriore raffreddamento del motore elettrico del condensatore e il consumo di metallo dell'unità di refrigerazione aumenta a causa dell'aumento dello spessore dei tubi e delle pareti. È promettente l’utilizzo della CO2 negli impianti a due stadi a bassa temperatura per applicazioni industriali e semiindustriali, e soprattutto nei sistemi di condizionamento dell’aria per automobili e treni.
6. Per la macinazione congelata ad alte prestazioni di prodotti e sostanze morbidi, termoplastici ed elastici. Nei mulini criogenici, quei prodotti e sostanze che non possono essere macinati nella loro forma abituale, ad esempio gelatina, gomma, eventuali polimeri, pneumatici, vengono macinati rapidamente e con un basso consumo energetico in forma congelata. Per tutte le erbe e spezie, le fave di cacao e i chicchi di caffè è necessaria la macinazione a freddo in atmosfera secca e inerte.
7. Per testare impianti tecnici a basse temperature.

Nella metallurgia

8. Per il raffreddamento di leghe difficili da tagliare durante la lavorazione su torni.
9. Per formare un ambiente protettivo per l'abbattimento dei fumi nei processi di fusione o imbottigliamento di rame, nichel, zinco e piombo.
10. Durante la ricottura del filo di rame massiccio per i prodotti via cavo.

Nel settore minerario

11. Come esplosivo a bassa esplosione nell'estrazione del carbone, che non provoca l'accensione del metano e della polvere di carbone durante un'esplosione e non produce gas tossici.
12. Prevenzione di incendi ed esplosioni spostando l'aria da contenitori e miniere contenenti vapori e gas esplosivi con anidride carbonica.

Supercritico

Nei processi di estrazione

1. Catturare le sostanze aromatiche dai succhi di frutta e bacche, ottenendo estratti vegetali ed erbe officinali utilizzando anidride carbonica liquida. Nei metodi tradizionali di estrazione delle materie prime vegetali e animali vengono utilizzati vari tipi di solventi organici, che sono altamente specifici e raramente garantiscono l'estrazione dell'intero complesso di composti biologicamente attivi dalle materie prime. Inoltre, si pone sempre il problema della separazione dei residui di solvente dall'estratto, e i parametri tecnologici di questo processo possono portare alla distruzione parziale o addirittura completa di alcuni componenti dell'estratto, il che provoca un cambiamento non solo nella composizione, ma anche nel proprietà dell'estratto isolato. Rispetto ai metodi tradizionali, i processi di estrazione (nonché di frazionamento e impregnazione) che utilizzano anidride carbonica supercritica presentano numerosi vantaggi:
· carattere di risparmio energetico del processo;
· elevate caratteristiche di trasferimento di massa del processo dovute alla bassa viscosità e all'elevata capacità di penetrazione del solvente;
· elevato grado di estrazione dei componenti rilevanti ed elevata qualità del prodotto risultante;
· virtuale assenza di CO2 nei prodotti finiti;
· viene utilizzato un mezzo dissolvente inerte ad una temperatura che non minaccia la degradazione termica dei materiali;
· il processo non produce acque reflue e solventi di scarto; dopo la decompressione, la CO2 può essere raccolta e riutilizzata;
· è garantita la purezza microbiologica unica dei prodotti risultanti;
· mancanza di attrezzature complesse e di processi in più fasi;
· Viene utilizzato un solvente economico, non tossico e non infiammabile. Le proprietà selettive ed estrattive dell'anidride carbonica possono variare ampiamente con i cambiamenti di temperatura e pressione, il che rende possibile estrarre la maggior parte dello spettro dei composti biologicamente attivi attualmente conosciuti da materiali vegetali a basse temperature.
2. Per ottenere preziosi prodotti naturali: estratti CO2 di spezie, oli essenziali e sostanze biologicamente attive. L'estratto copia praticamente la materia vegetale originaria; per quanto riguarda la concentrazione delle sostanze che lo costituiscono si può affermare che non esistono analoghi tra gli estratti classici. I dati dell'analisi cromatografica mostrano che il contenuto di sostanze preziose supera decine di volte gli estratti classici. La produzione su scala industriale è stata padroneggiata:
· estratti di spezie ed erbe officinali;
· aromi di frutta;
· estratti e acidi del luppolo;
· antiossidanti, carotenoidi e licopeni (anche da materie prime di pomodoro);
· sostanze coloranti naturali (da frutti di peperoncino e altri);
lanolina di lana;
· cere vegetali naturali;
· oli di olivello spinoso.
3. Per l'estrazione di oli essenziali altamente purificati, in particolare dagli agrumi. Quando si estraggono oli essenziali con CO2 supercritica, vengono estratte con successo anche frazioni altamente volatili, che conferiscono a questi oli proprietà fissative, oltre a un aroma più completo.
4. Per eliminare la caffeina dal tè e dal caffè, la nicotina dal tabacco.
5. Per eliminare il colesterolo dagli alimenti (carne, latticini e uova).
6. Per la produzione di patatine a basso contenuto di grassi e prodotti a base di soia;
7. Per la produzione di tabacco di alta qualità con proprietà tecnologiche specifiche.
8. Per il lavaggio a secco dei vestiti.
9. Rimuovere i composti dell'uranio e gli elementi transuranici dai terreni contaminati radioattivamente e dalle superfici dei corpi metallici. Allo stesso tempo, il volume degli scarti idrici viene ridotto di centinaia di volte e non è necessario utilizzare solventi organici aggressivi.
10. Per una tecnologia di incisione PCB rispettosa dell'ambiente per la microelettronica, senza generare rifiuti liquidi tossici.

Nei processi di frazionamento

La separazione di una sostanza liquida da una soluzione, o la separazione di una miscela di sostanze liquide, si chiama frazionamento. Questi processi sono continui e quindi molto più efficienti della separazione delle sostanze dai substrati solidi.
11. Per raffinare e deodorare oli e grassi. Per ottenere olio commerciale è necessario eseguire tutta una serie di misure, come rimuovere la lecitina, muco, acido, sbiancamento, deodorizzazione e altre. Quando si estrae con CO2 supercritica, questi processi vengono eseguiti durante un ciclo tecnologico e la qualità dell'olio ottenuto in questo caso è molto migliore, poiché il processo avviene a temperature relativamente basse.
12. Ridurre il contenuto alcolico delle bevande. La produzione di bevande analcoliche tradizionali (vino, birra, sidro) è sempre più richiesta per ragioni etiche, religiose o dietetiche. Anche se queste bevande a basso contenuto alcolico sono spesso di qualità inferiore, il loro mercato è significativo e in rapida crescita, quindi il miglioramento di tale tecnologia è una questione molto interessante.
13. Per la produzione a risparmio energetico di glicerina ad elevata purezza.
14. Per la produzione a risparmio energetico di lecitina dall'olio di soia (con un contenuto di fosfatidilcolina di circa il 95%).
15. Per la depurazione a flusso continuo di acque reflue industriali da idrocarburi inquinanti.

Nei processi di impregnazione

Il processo di impregnazione, ovvero l'introduzione di nuove sostanze, è essenzialmente il processo inverso all'estrazione. La sostanza richiesta viene disciolta in CO2 supercritica, quindi la soluzione penetra nel substrato solido, quando la pressione viene rilasciata, l'anidride carbonica evapora istantaneamente e la sostanza rimane nel substrato.
16. Per una tecnologia di tintura rispettosa dell'ambiente per fibre, tessuti e accessori tessili. La verniciatura è un caso speciale di impregnazione. I coloranti vengono solitamente disciolti in un solvente organico tossico, quindi i materiali tinti devono essere lavati accuratamente, facendo evaporare il solvente nell'atmosfera o finire nelle acque reflue. Nella tintura supercritica non vengono utilizzati acqua e solventi; il colorante viene sciolto in CO2 supercritica. Questo metodo offre un'interessante opportunità per tingere contemporaneamente diversi tipi di materiali sintetici, come i denti di plastica e il rivestimento in tessuto di una cerniera.
17. Per una tecnologia rispettosa dell'ambiente, applicazione della vernice. Il colorante secco si dissolve in un flusso di CO2 supercritica e insieme ad esso vola fuori dall'ugello di una pistola speciale. L'anidride carbonica evapora immediatamente e la vernice si deposita sulla superficie. Questa tecnologia è particolarmente promettente per la verniciatura di automobili e attrezzature di grandi dimensioni.
18. Per l'impregnazione omogenea di strutture polimeriche con farmaci, garantendo così un rilascio costante e prolungato del farmaco nell'organismo. Questa tecnologia si basa sulla capacità della CO2 supercritica di penetrare facilmente in molti polimeri, saturarli, provocando l'apertura e il rigonfiamento dei micropori.

Nei processi tecnologici

19. La sostituzione del vapore acqueo ad alta temperatura con CO2 supercritica nei processi di estrusione, durante la lavorazione di materie prime simili a cereali, consente l'uso di temperature relativamente basse, l'introduzione di ingredienti lattiero-caseari e eventuali additivi sensibili al calore nella ricetta. L'estrusione di fluidi supercritici consente la creazione di nuovi prodotti con una struttura interna ultraporosa e una superficie liscia e densa.
20. Per la produzione di polimeri e polveri grasse. Un flusso di CO2 supercritica con alcuni polimeri o grassi disciolti in esso viene iniettato in una camera a pressione inferiore, dove vengono “condensati” sotto forma di polvere finemente dispersa completamente omogenea, fibre o pellicole più fini.
21. Per preparare l'essiccazione di verdure e frutti rimuovendo lo strato di cera cuticolare con un getto di CO2 supercritica.

Nei processi di reazione chimica

22. Un'area promettente di applicazione della CO2 supercritica è il suo utilizzo come mezzo inerte durante le reazioni chimiche di polimerizzazione e sintesi. In un ambiente supercritico la sintesi può avvenire mille volte più velocemente rispetto alla sintesi delle stesse sostanze nei reattori tradizionali. È molto importante per l'industria che un'accelerazione così significativa della velocità di reazione, dovuta alle elevate concentrazioni di reagenti in un mezzo supercritico con la sua bassa viscosità ed elevata diffusività, consenta di ridurre corrispondentemente il tempo di contatto dei reagenti. In termini tecnologici, ciò rende possibile sostituire i reattori statici chiusi con reattori a flusso che sono fondamentalmente più piccoli, più economici e più sicuri.

Nei processi termici

23. Come fluido di lavoro per le moderne centrali elettriche.
24. Come fluido di lavoro delle pompe di calore a gas che producono calore ad alta temperatura per sistemi di fornitura di acqua calda.

Allo stato solido (ghiaccio secco e neve)

Nell'industria alimentare

1. Per il congelamento a contatto di carne e pesce.
2. Per il congelamento rapido a contatto di frutti di bosco (ribes rosso e nero, uva spina, lamponi, aronia e altri).
3. Vendita di gelati e bibite in luoghi lontani dalla rete elettrica, raffreddati con ghiaccio secco.
4. Durante la conservazione, il trasporto e la vendita di prodotti alimentari congelati e refrigerati. È in fase di sviluppo la produzione di ghiaccio secco bricchettato e granulato per acquirenti e venditori di prodotti deperibili. Il ghiaccio secco è molto comodo per il trasporto e per la vendita di carne, pesce e gelato nella stagione calda: i prodotti rimangono congelati per molto tempo. Poiché il ghiaccio secco evapora (sublima), non si forma alcun liquido fuso e i contenitori per il trasporto rimangono sempre puliti. Gli autorifrigeratori possono essere dotati di un sistema di raffreddamento a ghiaccio secco di piccole dimensioni, caratterizzato dall'estrema semplicità del dispositivo e dall'elevata affidabilità operativa; il suo costo è molte volte inferiore al costo di qualsiasi unità di refrigerazione classica. Quando si trasporta su brevi distanze, un tale sistema di raffreddamento è il più economico.
5. Per preraffreddare i contenitori prima di caricare i prodotti. Soffiare la neve secca nell'anidride carbonica fredda è uno dei modi più efficaci per preraffreddare qualsiasi contenitore.
6. Per il trasporto aereo come refrigerante primario in contenitori isotermici con sistema di refrigerazione autonomo a due stadi (ghiaccio secco granulato - freon).

Durante i lavori di pulizia delle superfici

8. Pulizia di parti e componenti, motori da contaminanti mediante impianti di trattamento che utilizzano granuli di ghiaccio secco in un flusso di gas Per pulire le superfici di componenti e parti da contaminanti operativi. Recentemente si è registrata una grande richiesta di pulizia espressa non abrasiva di materiali, superfici asciutte e umide con un getto di ghiaccio secco finemente granulato (sabbiatura). Senza smontare le unità è possibile effettuare con successo:
· pulizia delle linee di saldatura;
· rimozione di vecchie pitture;
· pulizia stampi di fonderia;
· pulizia dei gruppi macchina da stampa;
· pulizia di attrezzature per l'industria alimentare;
· pulizia di stampi per la produzione di prodotti in poliuretano espanso.
· pulizia di stampi per la produzione di pneumatici per auto e altri prodotti in gomma;
· pulizia di stampi per la produzione di prodotti in plastica, compresa la pulizia di stampi per la produzione di bottiglie in PET; Quando i pellet di ghiaccio secco colpiscono una superficie, evaporano istantaneamente, creando una micro-esplosione che rimuove i contaminanti dalla superficie. Quando si rimuove materiale fragile come la vernice, il processo crea un'onda di pressione tra il rivestimento e il substrato. Quest'onda è abbastanza forte da rimuovere il rivestimento, sollevandolo dall'interno. Quando si rimuovono materiali appiccicosi o appiccicosi come olio o sporco, il processo di pulizia è simile a un forte getto d'acqua.
7. Per pulire dalle bave (burattatura) manufatti in gomma e plastica stampati.

Durante i lavori di costruzione

9. Nel processo di produzione di materiali da costruzione porosi con bolle di anidride carbonica della stessa dimensione, distribuite uniformemente su tutto il volume del materiale.
10. Per congelare i terreni durante la costruzione.
11. Installazione di tappi per il ghiaccio nei tubi con acqua (congelandoli dall'esterno con ghiaccio secco), durante lavori di riparazione su tubazioni senza scarico dell'acqua.
12. Per la pulizia dei pozzi artesiani.
13. Quando si rimuovono le superfici asfaltate nella stagione calda.

In altri settori

14. Ricezione di basse temperature fino a meno 100 gradi (quando si mescola ghiaccio secco con etere) per testare la qualità del prodotto, per lavori di laboratorio.
15. Per il montaggio a freddo di componenti nell'ingegneria meccanica.
16. Nella produzione di qualità duttili di acciai legati e inossidabili, leghe di alluminio ricotto.
17. Durante la frantumazione, macinazione e conservazione del carburo di calcio.
18. Creare pioggia artificiale e ottenere precipitazioni aggiuntive.
19. Dispersione artificiale di nuvole e nebbia, lotta contro la grandine.
20. Generare fumo innocuo durante spettacoli e concerti. Ottenere un effetto fumo sui palchi pop durante le esibizioni degli artisti utilizzando ghiaccio secco.

In medicina

21. Per il trattamento di alcune malattie della pelle (crioterapia).

I processi più comuni per la formazione di questo composto sono la decomposizione di resti animali e vegetali, la combustione di vari tipi di combustibile e la respirazione di animali e piante. Ad esempio, una persona emette nell’atmosfera circa un chilogrammo di anidride carbonica al giorno. Il monossido e il biossido di carbonio possono formarsi anche in natura inanimata. L'anidride carbonica viene rilasciata durante l'attività vulcanica e può essere prodotta anche da fonti di acqua minerale. L'anidride carbonica si trova in piccole quantità nell'atmosfera terrestre.

Le peculiarità della struttura chimica di questo composto gli consentono di partecipare a numerose reazioni chimiche, la cui base è l'anidride carbonica.

Formula

Nel composto di questa sostanza, l'atomo di carbonio tetravalente forma un legame lineare con due molecole di ossigeno. L'aspetto di tale molecola può essere rappresentato come segue:

La teoria dell'ibridazione spiega la struttura della molecola di anidride carbonica come segue: i due legami sigma esistenti si formano tra gli orbitali sp degli atomi di carbonio e i due orbitali 2p dell'ossigeno; Gli orbitali p del carbonio, che non prendono parte all'ibridazione, sono legati insieme ad orbitali simili dell'ossigeno. Nelle reazioni chimiche l'anidride carbonica si scrive come: CO 2.

Proprietà fisiche

In condizioni normali, l’anidride carbonica è un gas incolore e inodore. È più pesante dell'aria, motivo per cui l'anidride carbonica può comportarsi come un liquido. Ad esempio, può essere versato da un contenitore all'altro. Questa sostanza è leggermente solubile in acqua: in un litro d'acqua a 20 ⁰C si sciolgono circa 0,88 litri di CO 2 . Una leggera diminuzione della temperatura cambia radicalmente la situazione: 1,7 litri di CO 2 possono dissolversi nello stesso litro d'acqua a 17⁰C. Con un forte raffreddamento, questa sostanza precipita sotto forma di fiocchi di neve: si forma il cosiddetto "ghiaccio secco". Questo nome deriva dal fatto che a pressione normale la sostanza, bypassando la fase liquida, si trasforma immediatamente in un gas. L'anidride carbonica liquida si forma a una pressione appena superiore a 0,6 MPa e a temperatura ambiente.

Proprietà chimiche

Quando interagisce con forti agenti ossidanti, l'anidride carbonica 4 mostra proprietà ossidanti. La reazione tipica di questa interazione è:

C + CO2 = 2CO.

Pertanto, con l'aiuto del carbone, l'anidride carbonica viene ridotta alla sua modifica bivalente: il monossido di carbonio.

In condizioni normali, l’anidride carbonica è inerte. Ma alcuni metalli attivi possono bruciare al suo interno, rimuovendo l’ossigeno dal composto e rilasciando gas di carbonio. Una reazione tipica è la combustione del magnesio:

2Mg + CO2 = 2MgO + C.

Durante la reazione si formano ossido di magnesio e carbonio libero.

Nei composti chimici, la CO 2 mostra spesso le proprietà di un tipico ossido acido. Ad esempio, reagisce con basi e ossidi basici. Il risultato della reazione sono i sali dell'acido carbonico.

Ad esempio, la reazione di un composto di ossido di sodio con anidride carbonica può essere rappresentata come segue:

Na2O + CO2 = Na2CO3;

2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O;

NaOH + CO2 = NaHCO3.

Soluzione di acido carbonico e CO2

L'anidride carbonica nell'acqua forma una soluzione con un piccolo grado di dissociazione. Questa soluzione di anidride carbonica è chiamata acido carbonico. È incolore, debolmente espresso e ha un sapore aspro.

Registrazione di una reazione chimica:

CO2 + H2O ↔ H2CO3.

L'equilibrio viene spostato piuttosto fortemente a sinistra: solo circa l'1% dell'anidride carbonica iniziale viene convertito in acido carbonico. Maggiore è la temperatura, minore è il numero di molecole di acido carbonico nella soluzione. Quando il composto bolle, scompare completamente e la soluzione si disintegra in anidride carbonica e acqua. La formula strutturale dell'acido carbonico è presentata di seguito.

Proprietà dell'acido carbonico

L'acido carbonico è molto debole. Nelle soluzioni si scompone negli ioni idrogeno H+ e nei composti HCO 3 -. Gli ioni CO 3 si formano in quantità molto piccole.

L'acido carbonico è dibasico, quindi i sali da esso formati possono essere medi e acidi. Nella tradizione chimica russa, i sali medi sono chiamati carbonati, mentre i sali forti sono chiamati bicarbonati.

Reazione qualitativa

Un modo possibile per rilevare il gas di anidride carbonica è modificare la limpidezza della malta di calce.

Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 ↓ + H2O.

Questa esperienza è nota da un corso di chimica scolastica. All'inizio della reazione si forma una piccola quantità di precipitato bianco, che successivamente scompare quando l'anidride carbonica viene fatta passare attraverso l'acqua. Il cambiamento di trasparenza avviene perché durante il processo di interazione, un composto insolubile - carbonato di calcio - viene convertito in una sostanza solubile - bicarbonato di calcio. La reazione procede lungo questo percorso:

CaCO3 + H2O + CO2 = Ca(HCO3)2.

Produzione di anidride carbonica

Se è necessario ottenere una piccola quantità di CO2, è possibile avviare la reazione dell'acido cloridrico con carbonato di calcio (marmo). La notazione chimica per questa interazione è simile alla seguente:

CaCO3 + HCl = CaCl2 + H2O + CO2.

Anche a questo scopo vengono utilizzate reazioni di combustione di sostanze contenenti carbonio, ad esempio l'acetilene:

CH4 + 2O2 → 2H2O + CO2 -.

Un apparato Kipp viene utilizzato per raccogliere e immagazzinare la sostanza gassosa risultante.

Per le esigenze dell’industria e dell’agricoltura, la scala di produzione di anidride carbonica deve essere ampia. Un metodo popolare per questa reazione su larga scala è quello di bruciare il calcare, che produce anidride carbonica. La formula di reazione è riportata di seguito:

CaCO3 = CaO + CO2.

Applicazioni dell'anidride carbonica

L’industria alimentare, dopo la produzione su larga scala di “ghiaccio secco”, è passata a un metodo fondamentalmente nuovo di conservazione degli alimenti. È indispensabile nella produzione di bevande gassate e acqua minerale. Il contenuto di CO 2 nelle bevande conferisce loro freschezza e ne aumenta notevolmente la durata di conservazione. E la carburazione delle acque minerali consente di evitare la muffa e il sapore sgradevole.

In cucina viene spesso utilizzato il metodo di estinzione dell'acido citrico con l'aceto. L'anidride carbonica rilasciata durante questo processo conferisce morbidezza e leggerezza ai prodotti dolciari.

Questo composto viene spesso utilizzato come additivo alimentare per aumentare la durata di conservazione dei prodotti alimentari. Secondo gli standard internazionali per la classificazione degli additivi chimici contenuti nei prodotti, è codificato E 290,

L'anidride carbonica in polvere è una delle sostanze più diffuse incluse nelle miscele estinguenti. Questa sostanza si trova anche nella schiuma degli estintori.

È meglio trasportare e immagazzinare l'anidride carbonica in bombole di metallo. A temperature superiori a 31⁰C, la pressione nella bombola può raggiungere il livello critico e la CO 2 liquida entrerà in uno stato supercritico con un forte aumento della pressione operativa fino a 7,35 MPa. Il cilindro metallico può resistere a una pressione interna fino a 22 MPa, quindi l'intervallo di pressione a temperature superiori a trenta gradi è considerato sicuro.

Soda, vulcano, Venere, frigorifero: cosa hanno in comune? Diossido di carbonio. Abbiamo raccolto per te le informazioni più interessanti su uno dei composti chimici più importanti sulla Terra.

Cos'è l'anidride carbonica

L’anidride carbonica è conosciuta principalmente allo stato gassoso, cioè come anidride carbonica con la semplice formula chimica CO2. In questa forma esiste in condizioni normali - a pressione atmosferica e temperature "ordinarie". Ma a una pressione maggiore, superiore a 5.850 kPa (come, ad esempio, la pressione ad una profondità del mare di circa 600 m), questo gas si trasforma in liquido. E quando viene fortemente raffreddato (meno 78,5°C), cristallizza e diventa il cosiddetto ghiaccio secco, ampiamente utilizzato in commercio per conservare gli alimenti congelati nei frigoriferi.

L’anidride carbonica liquida e il ghiaccio secco vengono prodotti e utilizzati nelle attività umane, ma queste forme sono instabili e si disintegrano facilmente.

Ma il gas di anidride carbonica è onnipresente: viene rilasciato durante la respirazione di animali e piante ed è una parte importante della composizione chimica dell'atmosfera e dell'oceano.

Proprietà dell'anidride carbonica

L'anidride carbonica CO2 è incolore e inodore. In condizioni normali non ha sapore. Tuttavia, se si inalano elevate concentrazioni di anidride carbonica, si potrebbe avvertire un sapore acido in bocca, causato dal fatto che l'anidride carbonica si dissolve nelle mucose e nella saliva, formando una debole soluzione di acido carbonico.

A proposito, è la capacità dell'anidride carbonica di dissolversi nell'acqua che viene utilizzata per produrre acqua gassata. Le bolle della limonata sono la stessa anidride carbonica. Il primo apparecchio per saturare l'acqua con CO2 fu inventato nel 1770 e già nel 1783 l'intraprendente svizzero Jacob Schweppes iniziò la produzione industriale di soda (il marchio Schweppes esiste ancora).

L'anidride carbonica è 1,5 volte più pesante dell'aria, quindi tende a “depositarsi” nei suoi strati inferiori se la stanza è poco ventilata. È noto l'effetto “caverna del cane”, dove la CO2 viene rilasciata direttamente dal terreno e si accumula a un'altezza di circa mezzo metro. Un adulto, entrando in una grotta del genere, nel pieno della sua crescita non avverte l'eccesso di anidride carbonica, ma i cani si ritrovano direttamente in uno spesso strato di anidride carbonica e vengono avvelenati.

La CO2 non supporta la combustione, motivo per cui viene utilizzata negli estintori e nei sistemi antincendio. Il trucco di spegnere una candela accesa con il contenuto di un bicchiere apparentemente vuoto (ma in realtà anidride carbonica) si basa proprio su questa proprietà dell'anidride carbonica.

Anidride carbonica in natura: fonti naturali

L’anidride carbonica si forma in natura da varie fonti:

Respirazione di animali e piante.
Ogni scolaretto sa che le piante assorbono l'anidride carbonica CO2 dall'aria e la utilizzano nei processi di fotosintesi. Alcune casalinghe cercano di compensare le carenze con un'abbondanza di piante da interno. Tuttavia, le piante non solo assorbono, ma rilasciano anche anidride carbonica in assenza di luce: questo fa parte del processo di respirazione. Pertanto, una giungla in una camera da letto poco ventilata non è una buona idea: i livelli di CO2 aumenteranno ancora di più di notte.
Attività vulcanica.
L'anidride carbonica fa parte dei gas vulcanici. Nelle aree ad alta attività vulcanica, la CO2 può essere rilasciata direttamente dal terreno, da crepe e fessure chiamate mofet. La concentrazione di anidride carbonica nelle valli con mofet è così alta che molti piccoli animali muoiono quando arrivano lì.
Decomposizione della materia organica.
L'anidride carbonica si forma durante la combustione e il decadimento della materia organica. Grandi emissioni naturali di anidride carbonica accompagnano gli incendi boschivi.

L'anidride carbonica viene “immagazzinata” in natura sotto forma di composti di carbonio nei minerali: carbone, petrolio, torba, calcare. Enormi riserve di CO2 si trovano in forma disciolta negli oceani del mondo.

Il rilascio di anidride carbonica da un serbatoio aperto può portare a una catastrofe limnologica, come è accaduto, ad esempio, nel 1984 e nel 1986. nei laghi Manoun e Nyos in Camerun. Entrambi i laghi si sono formati sul sito di crateri vulcanici: ora sono estinti, ma nelle profondità il magma vulcanico rilascia ancora anidride carbonica, che sale nelle acque dei laghi e in esse si dissolve. Come risultato di una serie di processi climatici e geologici, la concentrazione di anidride carbonica nelle acque ha superato un valore critico. Un'enorme quantità di anidride carbonica è stata rilasciata nell'atmosfera, che è caduta lungo i pendii delle montagne come una valanga. Circa 1.800 persone sono rimaste vittime dei disastri limnologici sui laghi del Camerun.

Fonti artificiali di anidride carbonica

Le principali fonti antropiche di anidride carbonica sono:

emissioni industriali associate ai processi di combustione;
trasporto automobilistico.

Nonostante il fatto che la quota di trasporti rispettosi dell’ambiente nel mondo sia in crescita, la stragrande maggioranza della popolazione mondiale non avrà presto l’opportunità (o il desiderio) di passare alle nuove auto.

La deforestazione attiva per scopi industriali porta anche ad un aumento della concentrazione di anidride carbonica CO2 nell'aria.

La CO2 è uno dei prodotti finali del metabolismo (la scomposizione del glucosio e dei grassi). Viene secreto nei tessuti e trasportato dall'emoglobina ai polmoni, attraverso i quali viene espirato. L'aria espirata da una persona contiene circa il 4,5% di anidride carbonica (45.000 ppm) - 60-110 volte di più rispetto all'aria inalata.

L’anidride carbonica svolge un ruolo importante nella regolazione del flusso sanguigno e della respirazione. Un aumento dei livelli di CO2 nel sangue provoca la dilatazione dei capillari, consentendo il passaggio di più sangue, che fornisce ossigeno ai tessuti e rimuove l’anidride carbonica.

Il sistema respiratorio viene stimolato anche dall'aumento dell'anidride carbonica e non dalla mancanza di ossigeno, come potrebbe sembrare. In realtà, la mancanza di ossigeno non viene avvertita dal corpo per molto tempo ed è del tutto possibile che nell'aria rarefatta una persona perda conoscenza prima di sentire la mancanza d'aria. La proprietà stimolante della CO2 viene utilizzata nei dispositivi di respirazione artificiale: dove l'anidride carbonica viene miscelata con l'ossigeno per “avviare” il sistema respiratorio.

L’anidride carbonica e noi: perché la CO2 è pericolosa

L'anidride carbonica è necessaria per il corpo umano proprio come l'ossigeno. Ma proprio come con l’ossigeno, un eccesso di anidride carbonica nuoce al nostro benessere.

Un'elevata concentrazione di CO2 nell'aria porta all'intossicazione dell'organismo e provoca uno stato di ipercapnia. Con l'ipercapnia, una persona sperimenta difficoltà di respirazione, nausea, mal di testa e può persino perdere conoscenza. Se il contenuto di anidride carbonica non diminuisce, si verifica la carenza di ossigeno. Il fatto è che sia l'anidride carbonica che l'ossigeno si muovono in tutto il corpo con lo stesso "trasporto": l'emoglobina. Normalmente “viaggiano” insieme, attaccandosi a punti diversi della molecola di emoglobina. Tuttavia, l’aumento delle concentrazioni di anidride carbonica nel sangue riduce la capacità dell’ossigeno di legarsi all’emoglobina. La quantità di ossigeno nel sangue diminuisce e si verifica l'ipossia.

Tali conseguenze dannose per l'organismo si verificano quando si inala aria con un contenuto di CO2 superiore a 5.000 ppm (questa può essere ad esempio l'aria nelle miniere). A dire il vero, nella vita ordinaria non incontriamo praticamente mai un'aria del genere. Tuttavia, una concentrazione molto più bassa di anidride carbonica non ha l’effetto migliore sulla salute.

Secondo alcuni risultati, anche 1.000 ppm di CO2 causano stanchezza e mal di testa nella metà dei soggetti. Molte persone iniziano a provare senso di soffocamento e disagio anche prima. Con un ulteriore aumento critico della concentrazione di anidride carbonica fino a 1.500 – 2.500 ppm, il cervello è “pigro” nel prendere l’iniziativa, elaborare le informazioni e prendere decisioni.

E se un livello di 5.000 ppm è quasi impossibile nella vita di tutti i giorni, allora 1.000 e anche 2.500 ppm possono facilmente far parte della realtà dell’uomo moderno. Il nostro studio ha dimostrato che nelle aule scolastiche raramente ventilate, i livelli di CO2 rimangono al di sopra di 1.500 ppm per la maggior parte del tempo, e talvolta superano i 2.000 ppm. Ci sono tutte le ragioni per credere che la situazione sia simile in molti uffici e persino in appartamenti.

I fisiologi considerano 800 ppm un livello di anidride carbonica sicuro per il benessere umano.

Un altro studio ha trovato un legame tra i livelli di CO2 e lo stress ossidativo: maggiore è il livello di anidride carbonica, più soffriamo di stress ossidativo, che danneggia le cellule del nostro corpo.

Anidride carbonica nell'atmosfera terrestre

Nell’atmosfera del nostro pianeta c’è solo circa lo 0,04% di CO2 (pari a circa 400 ppm), e più recentemente era ancora meno: l’anidride carbonica ha superato la soglia delle 400 ppm solo nell’autunno del 2016. Gli scienziati attribuiscono l’aumento dei livelli di CO2 nell’atmosfera all’industrializzazione: a metà del XVIII secolo, alla vigilia della rivoluzione industriale, era solo di circa 270 ppm.