Diossido di carbonio | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Struttura dell'anidride carbonica. |
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Identificazione | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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nome IUPAC | Diossido di carbonio | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Sinonimi |
Anidride carbonica, anidride carbonica |
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N o CAS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
N o ECHA | 100.004.271 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
N o EC | 204-696-9 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Codice ATC | V03 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
PubChem | 280 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CheBI | 16526 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
N o E | E290 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
SORRISI |
C (= O) = O , |
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InChi |
InChI: InChI = 1S / CO2 / c2-1-3 InChIKey: CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N |
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Aspetto | Gas compresso liquefatto, incolore e inodore | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Proprietà chimiche | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Formula |
C O 2 [Isomeri] |
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Massa molare | 44,0095 ± 0,0014 g / mol C 27,29%, O 72,71%, |
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Proprietà fisiche | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
T° fusione | −78,48 °C (sublimazione a 760 mmHg ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
T° ebollizione | −56,6 °C ( 5,12 atm ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
solubilità | in acqua a 20 °C : 88 ml / 100 ml sotto 1 bar di CO 2, ovvero 1,69 g/kg di acqua (3,35 g a 0 °C , 0,973 g a 40 °C e 0,576 g a 60 °C ) |
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Massa volumica |
1,87 kg m -3 ( gas a 15 ° C 1,013 bar ) più denso dell'aria equazione:
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Pressione di vapore saturante |
5.720 kPa ( 20 °C ) 569,1 mmHg ( -82 °C ); equazione:
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Viscosità dinamica | 0,07 mPa s a -78 ° C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Punto critico | 31,3 °C ; 72,9 atm e 0,464 g cm -3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Punto triplo | −56,6 ° C a 5,11 atm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Conduttività termica | 3.840 × 10 -5 cal cm -1 s -1 K -1 a 20 ° C |
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Velocità del suono | 259 m s −1 ( 0 ° C , 1 atm ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Termochimica | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Δ f H 0 gas | −393.52 kJ mol −1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Do p |
equazione:
equazione:
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Proprietà elettroniche | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 re energia di ionizzazione | 13,773 ± 0,002 eV (gas) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Cristallografia | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Classe di cristallo o gruppo spaziale | P42 / mnm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Parametri della maglia |
un = 3,535 Å b = 3,535 Å |
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Volume | 51.73 Å 3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Proprietà ottiche | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Indice di rifrazione | 1.00045 (1 atm) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Precauzioni | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
SGH | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Avvertimento H280 , P403 e P410 H280 : Contiene gas sotto pressione; può esplodere se riscaldato P403 : Conservare in luogo ben ventilato. P410 : Proteggere dalla luce solare. |
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WHMIS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
A, A : Temperatura critica del gas compresso = 31,1 ° C Divulgazione all'1,0% secondo l'elenco di divulgazione degli ingredienti |
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Trasporto | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
20 : gas asfissiante o gas che non presenta un rischio sussidiario Numero ONU : 1013 : ANIDRIDE CARBONICA Classe: 2.2 Codice di classificazione: 2A : Gas liquefatto, asfissiante; Etichetta: 2.2 : Gas non infiammabili, non tossici (corrisponde ai gruppi indicati con A o O maiuscola);
22 : gas liquefatto refrigerato, asfissiante Numero ONU : 2187 : ANIDRIDE CARBONICA LIQUIDA REFRIGERATA Classe: 2.2 Codice di classificazione: 3A : Gas liquefatto refrigerato, asfissiante; Etichetta: 2.2 : Gas non infiammabili, non tossici (corrisponde ai gruppi indicati con A o O maiuscola);
- Numero ONU : 1845 : ANIDRIDE CARBONICA, SOLIDO; o CARBON SNOW Classe: 9 Codice di classificazione: M11 : Altre sostanze che presentano un rischio durante il trasporto ma che non soddisfano la definizione di nessun'altra classe. Tag: 9 : Varie sostanze e articoli pericolosi |
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Unità di SI e STP se non diversamente indicato. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
L' anidride carbonica , nota anche come anidride carbonica o anidride carbonica è un composto inorganico la cui formula chimica è CO 2, La molecola avente una struttura lineare della forma O = C = O . Si presenta, nelle condizioni standard di temperatura e pressione , come un gas incolore, inodore, il codolo.
CO 2viene utilizzato dall'anabolismo delle piante per produrre biomassa attraverso la fotosintesi , processo che consiste nel ridurre l' anidride carbonica ad opera dell'acqua , grazie all'energia luminosa ricevuta dal Sole e catturata dalla clorofilla , liberando l' ossigeno per produrre monosaccaridi , e prima di glucosio dal ciclo di Calvin . CO 2viene rilasciato, attraverso il ciclo di Krebs , dal catabolismo di piante , animali , funghi (funghi, o funghi ) e microrganismi . Questo è particolarmente catabolismo ossidare l' lipidi e carboidrati acqua e biossido di carbonio con l' ossigeno del dell'aria per generare energia e potere riducente, rispettivamente in forma di ATP e NADH + H + . CO 2è quindi una parte fondamentale del ciclo del carbonio sul nostro pianeta. Viene prodotto anche dalla combustione di combustibili fossili quali carbone , gas naturale e petrolio , oltre che da quella di tutta la materia organica in genere. È un sottoprodotto indesiderato nei processi industriali su larga scala.
Quantità significative di CO 2vengono respinti anche dai vulcani e da altri fenomeni geotermici come i geyser .
Nel gennaio 2021, l' atmosfera terrestre conteneva 415,13 ppmv (parti per milione in volume) di CO 2o 0,04153%. Questo livello era di 283,4 ppmv nel 1839 secondo le carote di ghiaccio prelevate dall'Antartide , un aumento complessivo di circa il 46% in 182 anni.
CO 2è un importante gas serra , trasparente nella luce visibile ma assorbente nel raggio dell'infrarosso , tanto che tende a bloccare la riemissione nello spazio dell'energia termica ricevuta al suolo sotto l'effetto della radiazione solare . È responsabile di circa il 26% dell'effetto serra sul lavoro nell'atmosfera terrestre ( il vapore acqueo fornisce il 60%); aumentando la sua concentrazione è in parte responsabile per il riscaldamento osservato in tutto il pianeta negli ultimi decenni del XX ° secolo. Inoltre, l' acidificazione derivante dalla dissoluzione di anidride carbonica atmosferica potrebbe compromettere la sopravvivenza di molti organismi marini prima della fine del XXI ° secolo.
A pressione atmosferica, sublima a -78,5 ° C (passaggio da stato solido a stato gassoso), ma non si scioglie (passaggio da stato solido a stato liquido).
La fase liquida può esistere solo ad una pressione minima di 519 kPa ( cioè 5,12 atm ), e in un intervallo di temperatura da -56,6 ° C ( punto triplo ) a un massimo di 31,1 ° C a 7,38 MPa ( cioè 72,8 atm ) ( critico punto ).
Pressione di vapore saturante
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Transizione | Temperatura | Calore latente |
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Vaporizzazione | 0 °C | 234,5 kJ kg −1 |
Vaporizzazione | -16,7 ° C | 276,8 kJ kg −1 |
Vaporizzazione | −28,9 °C | 301,7 kJ kg −1 |
Fusione | −56,6 °C | 199 kJ kg −1 |
Ci sarebbero almeno cinque fasi molecolari solide (esistenti a pressione "bassa", inferiore a 30-60 GPa) e tre fasi polimeriche solide (a pressioni più elevate) di CO 2. :
CO 2si dissolve in acqua e forma acido carbonico H 2 CO 3 : CO2 (acquosa)+ H 2 O (l) H 2 CO 3 (acquosa), con K h = [H 2 CO 3] / [CO 2] 1,70 × 10 -3 a 25 ° C .
È anche liposolubile (solubile in sostanze grasse).
L'acido carbonico è solo moderatamente stabile e si scompone facilmente in H 2 Oe CO 2. D'altra parte, quando l'anidride carbonica si dissolve in una soluzione acquosa basica (soda, potassio, ecc.), la base deprotona l'acido carbonico per formare uno ione idrogenocarbonato HCO-
3, detto anche ione bicarbonato , quindi ione carbonato CO2–
3. In questo modo la solubilità della CO 2è notevolmente aumentato. Il carbonato di potassio K 2 CO 3ad esempio ha una solubilità di 1,12 kg/l di acqua a 20 °C .
È così che il calcare si dissolve in acqua, nell'intervallo di pH in cui l'idrogenocarbonato acido è stabile, producendo una soluzione di idrogenocarbonato(i) (di calcio e magnesio…). È quindi probabile che precipiti quando la CO 2disciolto viene degassato, come nella formazione di stalagmiti e stalattiti . Il calcare ha quindi, in presenza di CO 2, una solubilità che diminuisce con l'aumentare della temperatura, come i gas e diversamente dalla maggior parte dei solidi (la cui solubilità generalmente aumenta con la temperatura).
In determinate condizioni (alta pressione + bassa temperatura) CO 2possono essere intrappolati nelle cosiddette clatrati gabbie acqua . È uno dei possibili mezzi di separazione industriale della CO 2contenuto in un gas di pre o post combustione . È anche uno dei mezzi previsti per il sequestro della CO 2studiato lo stoccaggio industriale o geologico, eventualmente correlato alla desalinizzazione dell'acqua di mare (teoricamente può anche essere sostituito dal metano idrato di metano ).
L'anidride carbonica è uno dei primi gas (insieme al vapore acqueo ) ad essere descritto come una sostanza distinta dall'aria. Nel XVII ° secolo , il chimico e medico fiammingo Jan Baptist van Helmont hanno osservato che brucia il carbone in un recipiente chiuso, la massa delle ceneri risultante è inferiore a quello del carbone. La sua interpretazione fu che la massa mancante si fosse tramutata in una sostanza invisibile che chiamò " gas " o spiritus sylvestre ("spirito selvaggio").
Le proprietà dell'anidride carbonica furono studiate in maggior dettaglio nel 1750 dal chimico e fisico scozzese Joseph Black . Scoprì che riscaldando o versando un acido sul calcare (roccia composta da carbonato di calcio ), il risultato era l'emissione di un gas, che chiamò "aria fissa", minando la teoria del flogisto ancora insegnata a quel tempo. Osservò che è più denso dell'aria e che non può sostenere né una fiamma, né la vita di un animale. Black ha anche scoperto che quando l'anidride carbonica viene introdotta in una soluzione di calcare ( idrossido di calcio ), si ottiene un precipitato di carbonato di calcio. Ha usato questo fenomeno per illustrare che l'anidride carbonica è prodotta dalla respirazione animale e dalla fermentazione microbica.
Nel 1772 , il chimico inglese Joseph Priestley pubblicò un'opera intitolata Impregnating Water with Fixed Air in cui descriveva un processo di versamento di acido solforico (o "olio di vetriolo" come veniva chiamato a quel tempo) su gesso per produrre carbonio. biossido, quindi costringendo il gas a dissolversi in una ciotola d'acqua. Aveva appena "inventato" l'acqua frizzante . Il processo fu poi ripreso da Johann Jacob Schweppe che fondò, nel 1790 , a Londra un impianto di produzione di soda noto come Schweppes .
Nel 1781 , il chimico francese Antoine Lavoisier mise in evidenza il fatto che questo gas è il prodotto della combustione del carbonio con l' ossigeno .
L'anidride carbonica fu liquefatta per la prima volta nel 1823 da Humphry Davy e Michael Faraday . La prima descrizione dell'anidride carbonica in fase solida fu scritta da Charles Thilorier (fr) , che nel 1834 aprì un contenitore pressurizzato di anidride carbonica liquefatta e scoprì che il raffreddamento prodotto dalla rapida evaporazione del liquido generato nella "neve "CO 2.
L'anidride carbonica è commercializzata in forme diverse per una varietà di usi, in un mercato dominato da grandi aziende come Messer , Air Liquide e Air Products . Per l'industria alimentare, lo standard di riferimento in Europa è pubblicato dalla European Industrial Gases Association (de ). In Francia, rappresenta il 70% del consumo.
L' Agenzia Internazionale per l'Energia ha pubblicato un rapporto sugli usi della CO 2 a settembre 2019, che stima in 230 Mt/anno , di cui 130 Mt/anno per la produzione di fertilizzanti e 80 Mt/anno per il recupero potenziato di petrolio e gas naturale. L'obiettivo di questa relazione è quello di valutare il loro potenziale per contribuire a compensare CO 2 emissioni.. Conclude che questo potenziale è basso nel breve termine e rimarrà nel lungo periodo molto inferiore a quello della cattura e sequestro dell'anidride carbonica ; le strade più promettenti sono gli usi nei materiali da costruzione, nella produzione di polimeri e nelle serre.
CO 2 ha molti usi, tra cui:
In forma liquida, è usato come:
Se utilizzato come refrigerante , CO 2porta il nome della nomenclatura industriale "R744". Il suo uso come refrigerante ha avuto la tendenza a diventare più democratico negli ultimi anni: è considerato un "refrigerante naturale" e il suo potenziale di riscaldamento globale è molto basso rispetto ai refrigeranti "tradizionali".
A pressione atmosferica, l'anidride carbonica non è mai in forma liquida. Passa direttamente dalla forma solida alla forma gassosa ( sublimazione ).
L'anidride carbonica in forma solida ha molti nomi: "ghiaccio secco", "ghiaccio secco", "ghiaccio secco", "ghiaccio secco". Deriva dalla solidificazione della CO 2liquido. Si ottiene ghiaccio secco che viene poi compresso per ottenere ghiaccio secco.
Nella sua fase solida, questo ghiaccio secco sublima senza lasciare residui, con un'entalpia di sublimazione di 573 kJ kg -1 (o 25,2 kJ mol -1 ), a -78,5 ° C e a 1 atm . È stato quindi trovato rapidamente molteplici usi come refrigerante.
È commercializzato in diverse presentazioni a seconda del suo utilizzo:
L'anidride carbonica solida è presente anche sotto forma di neve di anidride carbonica ai poli del pianeta Marte , dove ricopre le calotte glaciali (per lo più composte da acqua) e le loro periferie durante l'inverno locale , nonché sotto forma di anidride carbonica ghiaccio a latitudine più bassa, a tarda notte nelle prime sorgenti locali (fotografie scattate dai lander Viking , dal rover Sojourner , dal lander Phoenix e numerose immagini HRSC ). Importanti depositi sono geologicamente sequestrati al polo sud.
Oltre il suo punto critico, l'anidride carbonica entra in una fase chiamata supercritica . La curva di equilibrio liquido-gas viene interrotta nel punto critico, garantendo alla fase supercritica un continuum di proprietà fisico-chimiche senza cambiamento di fase. È una fase densa come un liquido ma che assicura proprietà di trasporto (viscosità, diffusione) vicine a quelle di un gas. L'anidride carbonica supercritica viene utilizzata come solvente verde, gli estratti sono privi di tracce di solvente.
In questa forma funge da:
È un sottoprodotto di processi industriali su larga scala. Un esempio è la produzione di acido acrilico che viene prodotta in quantità di oltre cinque milioni di tonnellate all'anno. La sfida nello sviluppo di questi processi è quello di trovare un adeguato condizioni di catalizzatore e di processo che la formazione del prodotto ingrandire e ridurre CO 2 di produzione..
L'anidride carbonica è una molecola molto stabile, con un'entalpia standard di formazione di -393,52 kJ mol -1 . Il carbonio ha una carica parziale positiva, che rende la molecola debolmente elettrofila . Ad esempio, un carbanione sarà in grado di effettuare un'addizione nucleofila su CO 2e formare un acido carbossilico dopo idrolisi. Inoltre, CO 2può essere utilizzato per formare carbonati organici , in aggiunta agli epossidici .
Infine, CO 2può essere ridotto, ad esempio, a monossido di carbonio mediante elettrochimica con un potenziale redox di -0,53 V rispetto all'elettrodo a idrogeno standard o mediante idrogenazione .
L'aria esterna contiene circa lo 0,04% di CO 2 nel 2019 (412 ppm a gennaio 2019).
A partire da una certa concentrazione nell'aria, questo gas è pericoloso o addirittura mortale a causa del rischio di asfissia o acidosi , sebbene la CO 2non è chimicamente tossico. Il valore limite di esposizione è del 3% su un periodo di quindici minuti. Questo valore non deve mai essere superato. Oltre a ciò, gli effetti sulla salute sono tanto più gravi quanto il contenuto di CO 2è aumentato. Quindi, al 2% di CO 2nell'aria, l'ampiezza respiratoria aumenta. Al 4% (o 100 volte la concentrazione attuale nell'atmosfera), la frequenza respiratoria accelera. Al 10% possono comparire disturbi visivi, tremori e sudorazione. Al 15%, è un'improvvisa perdita di coscienza . Al 25%, l'arresto respiratorio provoca la morte.
L'inalazione di anidride carbonica concentrata provoca il blocco della ventilazione, a volte descritto come una violenta sensazione di strangolamento, mancanza di respiro, difficoltà respiratoria o oppressione toracica , che può portare rapidamente alla morte se l'esposizione è prolungata.
Secondo ANSES, gli studi riportano “concentrazioni associate agli effetti intrinseci sulla salute della CO 2(soglia intorno ai 10.000 ppm corrispondente alla comparsa di acidosi respiratoria (calo del pH sanguigno), primo effetto critico della CO 2)” . L'acidosi respiratoria può verificarsi fino all'1% (10.000 ppm ) di CO 2nell'aria, se respirato per trenta minuti o più da un adulto sano con un carico fisico moderato, e possibilmente prima in individui vulnerabili o sensibili. Questi tassi “sono superiori ai valori limite regolamentari e/o normativi per la qualità del rinnovo dell'aria in Francia e a livello internazionale, che di solito variano tra 1.000 e 1.500 ppm di CO 2. ". Un piccolo studio sperimentale (che ha coinvolto 22 adulti) ha concluso che la CO 2 ha avuto un effettosulla psicomotricità e la funzione intellettuale (processo decisionale, problem solving) da 1000 ppm (studio di Satish et al. , 2012), ma questo studio deve essere confermato da studi con un potere statistico più elevato. ANSES osserva che alla fine ci sono pochi studi epidemiologici su questo gas comune, compresi i possibili effetti CMR (cancerogeno, mutageno e tossico per la riproduzione).
L'anidride carbonica essendo un gas incolore e pesante che si accumula nei fogli, è difficile da rilevare da una persona inesperta.
Gli esseri umani trascorrono sempre più tempo in un'atmosfera ristretta (circa l'80-90% delle volte in un edificio o in un veicolo). Secondo ANSES e vari attori in Francia, il tasso di CO 2nell'aria interna degli edifici (legata all'occupazione umana o animale e alla presenza di impianti di combustione ), ponderata per il rinnovo dell'aria, è “normalmente compresa tra 350 e 2.500 ppm circa” .
Nelle case, nelle scuole, negli asili nido e negli uffici, non esiste una relazione sistematica tra i livelli di CO 2e altri inquinanti e CO 2indoor non è statisticamente un buon predittore di inquinanti legati al traffico stradale (o aereo...) esterno. CO 2è il parametro che cambia più rapidamente (con l'igrometria e il tasso di ossigeno quando esseri umani o animali sono raccolti in un ambiente chiuso o poco ventilato. Nei paesi poveri molti focolari aperti sono fonti di CO 2e CO emessa direttamente nel luogo della vita. Oppure rimani tutto il giorno in aria con un tasso di CO 2raggiungere o superare i 600 ppm degrada le nostre capacità cognitive (pensare, ragionare, ricordare, decidere). Piccoli cambiamenti nei livelli di CO 2 , secondo uno studio pubblicato su Environmental Health Perspectivesnell'aria influenzano fortemente il nostro pensiero complesso e le nostre capacità decisionali. Questo livello di 600 ppm viene spesso raggiunto nell'aria interna dove spesso supera i 1000 ppm , più volte al giorno con ad esempio un contenuto medio di 3110 mg/m 3 di CO 2nelle aule studiate; a scapito delle capacità di apprendimento dei bambini).
Un caso particolare è quello dei palazzetti dello sport dove lo sforzo fisico implica un fabbisogno aggiuntivo di ossigeno e un aumento di CO2 .scaduti dai giocatori (e dagli spettatori). Ad esempio, durante le partite di hockey su ghiaccio , CO 2aumenta da 92 a 262 ppm durante una partita (per lo più giocata da maschi adulti). Al centro della pista di pattinaggio, il livello di CO 2supera i 1000 ppm in ogni partita (soglia massima raccomandata dall'Istituto norvegese di sanità pubblica). Le misurazioni in situ mostrano che un giocatore respira aria più arricchita di CO 2che gli spettatori, e che la CO 2scende durante i tempi di riposo e sale durante il tempo di gioco. La notte dopo una partita, in una sala da hockey chiusa, ci vogliono quasi una dozzina di ore per riguadagnare un livello di CO 2basso (600-700 ppm ), che è ancora al di sopra del normale. Inoltre, nei paesi freddi, temperati o caldi, molti palazzetti dello sport sono climatizzati; per ragioni di risparmio energetico non hanno un costante o sufficiente rinnovo dell'aria esterna. Nel corso di una partita di hockey su ghiaccio, donne e bambini emettono meno CO 2rispetto agli uomini, ma nella stessa stanza, il grado di aumento del livello di CO 2nell'aria del palazzetto dello sport è paragonabile, e in tutti i casi studiati la pausa tra due partite non riduce la concentrazione di CO 2abbastanza perché l'inizio del secondo periodo sia debole come l'inizio del primo. Quando il numero di spettatori aumenta, il livello di CO 2nella stanza aumenta ancora di più. Il numero di aperture / chiusure di porte che conducono verso l'esterno influenza anche il rinnovo dell'aria e quindi la CO 2 rate.in palestra. Gli studi hanno dimostrato una diminuzione delle prestazioni cognitive e del processo decisionale o dell'apprendimento quando la CO 2è aumentato. Pochi studi si sono concentrati sull'effetto di questa stessa CO 2 sulla prestazione sportiva di un individuo o della sua squadra.
Negli alloggiNon è regolato nell'aria di casa; ma deve essere misurato come “indicatore del confinamento e della qualità del rinnovo dell'aria” in alcuni luoghi confinati, sulla base di standard che l'ANSES ritiene non abbiano alcun fondamento sanitario.
In edifici non residenzialiIn Francia, il regolamento sanitario dipartimentale (RSD) raccomanda di non superare la soglia di 1000 ppm (parte per milione) "in condizioni di normale occupazione", con una tolleranza di 1300 ppm nei luoghi in cui è vietato fumare ( "senza un esplicito base sanitaria per questi due valori" secondo ANSES.
Un decreto di 5 gennaio 2012impone il monitoraggio della qualità dell'aria interna in alcuni stabilimenti che ricevono un pubblico sensibile come i bambini; propone il calcolo di un "indice di confinamento" chiamato "indice di Icone" (proposto dal Centro scientifico e tecnico per l'Edilizia (CSTB) sulla base della frequenza di superamento della CO 2 livelli.rispetto alle due soglie di 1000 e 1700 ppm nelle aule .
Nei luoghi di lavoro , il tema della sicurezza e della prevenzione legato al rischio di avvelenamento da anidride carbonica è una delle principali preoccupazioni al fine di limitare il rischio di infortuni sul lavoro . A causa della mancanza di dati epidemiologici, tuttavia, non è stato ritenuto rilevante in Francia come indicatore della qualità sanitaria dell'aria interna dall'ANSES, che non fornisce un valore guida per la qualità dell'aria interna (IGAI) per questo inquinante.
In alte concentrazioni che si avvicinano al 50-100%, come quelle che si trovano nelle chiazze di anidride carbonica prodotte dall'uomo sul posto di lavoro, può esserci un effetto di stupore nervoso e immediata perdita di coscienza , seguita da morte rapida in assenza di aiuto esterno. Questi incidenti presentano un alto rischio di un secondo incidente , poiché i testimoni possono correre in aiuto della vittima senza pensare alla propria sicurezza e diventare anche vittime di intossicazione.
L'anidride carbonica è normalmente presente nell'atmosfera terrestre solo in tracce. Viene misurato tramite un indice , denominato “ Annual Greenhouse Gas Index ” (AGGI) dal 1979 da una rete di circa cento stazioni a terra e in mare, situate dall'Artico al Polo Sud.
Dalla rivoluzione industriale , a causa della combustione costante di grandissime quantità di carbonio fossile , mentre è continuata la diminuzione degli incendi , delle foreste e delle aree con vegetazione, il tasso di CO 2nell'aria aumenta regolarmente (a gennaio 2021: 415,13 ppm in volume, o anche 632,96 ppm in massa. Ciò corrisponde a una massa totale di CO 2atmosferica di circa 3.258 × 10 15 kg (circa tremila gigatonnellate ) . Questo contenuto era di 283,4 ppmv nel 1839 dalle carote di ghiaccio prelevate dalla regione di Poinsett cap in Antartide , un aumento complessivo di circa il 42% in 177 anni. La CO 2 rateatmosferica prevista per la fine del XXI ° secolo è stimato tra 540 e 970 ppmv da simulazioni selezionati (modello ISAM e modello di Berna-CC). L'anno 1990 (che corrisponde ad un surplus di circa 2,1 W/m 2 rispetto al 1980 ) è l'anno di riferimento utilizzato per il protocollo di Kyoto (ha quindi un “indice AGGI” di 1). È stato costituito un gruppo di ricerca specifico sul ciclo del carbonio e sui gas serra.
Al tempo t , il contenuto di CO 2differisce in ciascun emisfero, con regolari variazioni stagionali in ciascun emisfero (cfr. schema "a dente di sega" nel grafico a destra, che mostra un calo di CO 2nella stagione della vegetazione e un aumento in inverno). Esistono anche variazioni regionali, in particolare a livello dello strato limite atmosferico , cioè negli strati prossimi al suolo.
Livelli di CO2 sono generalmente più alti nelle aree urbane e nelle abitazioni (fino a dieci volte il livello di fondo).
Poco dopo la formazione della terra (molto prima della comparsa della vita), quando il sole era quasi la metà "caldo", la pressione iniziale di CO 2era circa 100.000 volte più alto di oggi (da 30 a 60 atmosfere di CO 2( cioè da 3.000.000 a 6.000.000 pascal), ovvero 100.000 volte la quantità attuale di CO 2 circa 4,5 miliardi di anni fa).
Poi apparvero la vita e la fotosintesi , prendendo la CO 2dell'atmosfera e dell'acqua per trasformarlo in rocce carbonatiche e carbone, petrolio e gas naturale, gran parte sepolto nelle profondità della terra. La CO 2 rateha comunque conosciuto ancora dei picchi di ben minore importanza (venti volte superiore a quello odierno circa mezzo miliardo di anni fa, ma il sole allora era meno caldo di oggi (la radiazione solare aumenta con il tempo ed è aumentata di circa il 40% negli ultimi quattro miliardi di anni) il tasso di CO. 2cadde altre quattro-cinque volte durante il Giurassico , poi declinò lentamente, tranne, in maniera accelerata, durante un episodio geologicamente breve, noto come " evento Azolla " (circa 49 milioni di anni fa).
Il vulcanismo emette anche CO 2(fino al 40% dei gas emessi da alcuni vulcani durante le eruzioni subaeree sono anidride carbonica) e anche alcune sorgenti termali la emettono (ad esempio nel sito italiano di Bossoleto presso Rapolano Terme dove in una depressione a forma di bacino circa 100 m di diametro, in una notte tranquilla, la CO 2può salire del 75% in poche ore, quanto basta per uccidere insetti e piccoli animali. Ma la massa di gas si riscalda rapidamente quando il sito è soleggiato e viene poi dispersa dalle correnti convettive dell'aria durante il giorno. Concentrazioni localmente elevate di CO 2, prodotta dalla perturbazione dell'acqua di un lago profondo saturato di CO 2può anche uccidere (esempio: 37 morti durante un'eruzione di CO 2dal lago Monoun in Camerun nel 1984 e 1.700 vittime intorno al lago Nyos (anche Camerun) nel 1986.
CO 2 emissionidalle attività umane sono attualmente più di 130 volte superiori alla quantità emessa dai vulcani, pari a quasi 27 miliardi di tonnellate all'anno nel 2007. Nel 2012 la Cina era il primo produttore mondiale di anidride carbonica con il 27% del totale, e gli Stati Uniti Gli States, al secondo posto, producono il 14% del totale mondiale. Nel 2016, l'agenzia meteorologica delle Nazioni Unite riporta che la concentrazione di anidride carbonica ha raggiunto un nuovo massimo storico di 403.3 ppm , e un record di temperatura è stato battuto per El Niño 2017 secondo l'OMM mentre con 405 ppm , il CO 2 l'aria non è mai stata così alta da circa 800.000 anni.
Emissioni globali di CO 2è aumentato del 2,7% nel 2018, il più grande aumento in sette anni. In un rapporto 2019, CO 2 concentrazioniraggiunto 407,8 ppm nel 2018, un dato correlato anche all'aumento delle concentrazioni di metano (CH 4) e protossido di azoto (N 2 O).
Un livello più alto di CO 2stimola la fotosintesi e la crescita delle piante, con potenziali benefici per la produttività delle colture di cereali, la principale fonte alimentare mondiale per l'uomo e gli animali da allevamento. Il carbonio, prelevato dall'anidride carbonica nell'aria dalle piante autotrofi attraverso il processo di fotosintesi, o prelevato dal carbonio del suolo, è infatti uno dei principali nutrienti nella rete alimentare . L'aumento della biomassa è un effetto di esperimenti simulati che prevedono un aumento del 5-20% della resa delle colture a 550 ppm di CO 2. È stato dimostrato che i tassi di fotosintesi fogliare aumentano del 30-50% nelle piante C3 e del 10-25% in C4 al di sotto dei livelli di CO 2 raddoppiato.
Dal 2010 emerge un quadro più completo, con una differenza significativa nelle risposte osservate per diverse specie vegetali, disponibilità di acqua e concentrazione di ozono . Ad esempio, il progetto Horsham Free-air Concentration Arricchimento ( FACE) 2007-2010 (utilizzando colture di grano) a Victoria, in Australia, ha scoperto che "l'effetto della CO2 era di aumentare la biomassa delle colture. antesi 49%”. È stato scoperto che un aumento dell'anidride carbonica atmosferica riduce il consumo di acqua delle piante e quindi l' assorbimento di azoto , il che avvantaggia particolarmente i raccolti nelle regioni aride.
Tuttavia, se l'aumento del livello di CO 2Atmosferica stimola efficacemente la crescita (dei cereali ad esempio), per ragioni ancora poco conosciute, poi riduce il valore nutritivo delle principali colture di base ( riso , frumento e patate in particolare), riducendo il loro tasso proteico , di oligoelementi e vitamine del gruppo B . In condizioni sperimentali, il livello di CO 2maggiore (anche non combinato con un aumento della temperatura) determina un più alto livello di zucchero nelle piante coltivate (fonte di alcoli sempre più forti per l'uva), ma anche da carenze proteiche e minerali. Il riso ha spesso anche alte concentrazioni di arsenico , che l'acidificazione dei media può peggiorare. Infine, maggiori concentrazioni di CO 2esacerbare l' acidificazione delle acque dolci e l' acidificazione degli oceani , che potrebbero influenzare la produttività delle alghe (e quindi la cultura delle alghe ).
Per questo motivo, secondo un recente studio (2018), dal 2015 al 2050, il livello anormalmente elevato di CO 2della nostra atmosfera potrebbe nel mondo prima del 2050 portare a malattie indotte nell'uomo e in alcuni animali da allevamento (suini, mucche, pollame) da carenze nutrizionali. In uno studio pubblicato in un numero speciale di PLOS Medicine sui cambiamenti climatici e la salute, Christopher Weyant e i suoi colleghi della Stanford University si sono concentrati su due micronutrienti essenziali, zinco e ferro. Tenendo conto del cambiamento climatico e delle abitudini alimentari, mostrano che il rischio di malattia cambierà nei 137 paesi. Se non si interviene, l'aumento del CO 2 rateridurrà i livelli di zinco e ferro negli alimenti, con un costo stimato di 125,8 milioni di anni di vita adeguati alla disabilità (intervallo di confidenza al 95% [CrI] 113,6–138,9) in tutto il mondo per il periodo 2015–2050, a causa di un aumento delle malattie infettive , della diarrea e dei casi di anemia , soprattutto nel sud-est asiatico e in Africa dove la popolazione è già gravemente colpita da carenze di zinco e ferro. I bambini ne sarebbero particolarmente colpiti, con il rischio di disturbi dello sviluppo irreversibili legati a queste carenze, che possono essere trasmesse su più generazioni almeno per ragioni epigenetiche .
Lo studio di Weyant indicherebbe anche che la disuguaglianza nutrizionale potrebbe aumentare e mostrerebbe che le tradizionali risposte di salute pubblica (compresa l' integrazione con minerali e vitamine e un controllo rafforzato delle malattie umane e animali) potrebbero non essere sufficienti per arginare il fenomeno della malattia. In effetti, tali risposte ridurrebbero solo il 26,6% (95% di CI 23,8-29,6) di questo onere sanitario, umano ed economico, mentre una strategia efficace per ridurre le emissioni di gas serra, come proposto dall'Accordo di Parigi sul clima , impedirebbe fino al 48,2% (95% dell'indice CIF 47,8–48,5) di questo carico.
Sebbene CO 2nutre la crescita delle piante, il suo eccesso induce un degrado del loro valore alimentare che avrà conseguenze globali per tutte le creature viventi che consumano piante, compreso l'uomo. Gli autori incoraggiano uno studio migliore degli effetti dell'aumento di CO 2atmosferico su altri composti di origine vegetale aventi implicazioni per la salute umana (ad esempio acidi grassi, vitamine, composti farmacologici, tanto più che questo studio non ha tenuto conto di altre conseguenze dell'aumento di CO 2, sui rischi meteorologici e biologici (aumento della predazione, ecc.) sulla sicurezza alimentare, sull'accesso al cibo, sul suo utilizzo e sulla stabilità dei prezzi, né sulle catene di conseguenze ritardate nello spazio e nel tempo (effetti a lungo termine della denutrizione in particolare).
I rendimenti agricoli sono stagnanti o in peggioramento in una parte del mondo, in particolare a causa del riscaldamento (ondate di calore, ecc.) e dei regimi di precipitazioni modificati. Le colture vitali (grano e riso in particolare) sono già colpite nelle zone tropicali e temperate e studi prospettici suggeriscono che le colture di riso e mais potrebbero diminuire dal 20 al 40% solo a causa degli aumenti di temperatura previsti nella zona tropicale e subtropicale entro il 2100, anche tenendo conto degli effetti di eventi climatici estremi. Questo contesto potrebbe far salire i prezzi dei generi alimentari, rendendoli insostenibili per i più poveri, mentre l'aumento dei livelli di CO 2 nell'ariapotrebbe anche ridurre la qualità nutrizionale, dei cereali in particolare, importanti per la salute umana e, potenzialmente, per quella degli animali (anche fonti di latte e carne (e quindi di proteine), mentre in mare diminuisce anche la biomassa nel pesce.
"Non è ancora chiaro se il calo del valore nutritivo delle colture alimentari indotto dalla CO 2è lineare e se la qualità nutrizionale è già diminuita a causa dell'aumento di CO2 dall'inizio della rivoluzione industriale. "
Oltre alle misure di adattamento ai cambiamenti climatici, misure per ridurre le emissioni di CO 2e cattura biologica di CO 2sono urgentemente necessari. Alcune cultivar meno suscettibili ai deficit nutrizionali in un clima caldo stanno cercando di concludere il lavoro di Weyant e colleghi.
Gli effetti dell'aumento di CO 2sulle piante sono più preoccupanti di quanto previsto dai primi modelli degli anni '90 e dei primi anni 2000. Morgan et al. , sulla base di esperimenti di laboratorio e in situ , ha confermato già nel 2004 che negli ecosistemi emersi, la CO 2, anche quando migliora la produttività in termini di biomassa, può comunque avere effetti negativi modificando la composizione della specie e riducendo la digeribilità delle erbe corte ad esempio nella vegetazione steppica ).
CO 2è il secondo gas serra più importante nell'atmosfera dopo il vapore acqueo , contribuendo rispettivamente per il 26% e il 60% a questo fenomeno. La realtà del riscaldamento globale osservato su scala planetaria dal secolo scorso non è più contestata dal punto di vista scientifico, ma resta ancora da chiarire l'esatta quota di responsabilità dell'anidride carbonica in questo processo (rispetto al metano in particolare), grazie alle registrazioni fossili di paleoclima in particolare.
Inoltre, l' acidificazione derivante dalla dissoluzione dell'anidride carbonica atmosferica potrebbe mettere a repentaglio la sopravvivenza di molti organismi marini prima del XXI ° secolo, in particolare quelli nell'esoscheletro calcificato come coralli e crostacei , ma anche alcuni pesci.
La riduzione delle emissioni antropiche è mirata dal Protocollo di Kyoto oltre che dalla Direttiva 2003/87/CE ; il suo sequestro geologico a lungo termine è oggetto di ricerca ma è una soluzione controversa quando si tratta di iniettare semplicemente CO 2 negli strati geologici.
CO 2ha un certo eutrofica effetto (è una base nutritiva , indispensabili per le piante), ma è anche un fattore di acidificazione degli oceani e certi corpi di acqua fresca , che possono interferire negativamente con molte specie (comprese alcune microalghe e altri acquatica microrganismi protetti da strutture calcaree che l'acido carbonico può dissolvere). L'acidificazione favorisce inoltre il rilascio e la circolazione e quindi la biodisponibilità della maggior parte dei metalli pesanti , metalloidi o radionuclidi (presenti naturalmente nei sedimenti o di origine antropica soprattutto a partire dalla rivoluzione industriale).
Nell'ariaL'aumento del contenuto di CO 2 nell'atmosferapuò inoltre avere effetti differenziati o addirittura antagonistici a seconda del suo ritmo, del contesto ambientale e biogeografico e secondo dati più recenti in funzione della stagione e delle variazioni stagionali delle precipitazioni (soprattutto boschive);
C'è consenso tra gli ecologi associati allo studio degli effetti del cambiamento climatico che oltre un aumento di 2 °C in un secolo, gli ecosistemi terrestri e marini saranno gravemente colpiti.
Nel 2013 , la vera risposta degli ecosistemi alla CO 2e le sue modulazioni biogeografiche sono ancora considerate complesse e da comprendere meglio, a causa di numerosi "feedback biogeochimici " . Tuttavia, deve essere chiarito se vogliamo valutare correttamente o addirittura prevedere le capacità planetarie o locali degli ecosistemi in termini di stoccaggio naturale del carbonio e smorzamento degli effetti del cambiamento climatico indotto dall'uomo.
I feedback mediati dal ciclo idrologico sono particolarmente importanti e le precipitazioni giocano un ruolo importante. La fisiologia delle piante ha almeno un ruolo ben noto; fino a un certo stadio (oltre il quale la pianta muore), l'aumento del livello di CO 2di aria riduce la conduttanza stomatica e aumenta l'efficienza di utilizzo dell'acqua da parte delle piante (la quantità di acqua necessaria per produrre un'unità di sostanza secca ), la diminuzione dell'uso di acqua si traduce in una maggiore disponibilità di umidità del suolo. Nel 2008 è stato stimato che gli effetti dell'aumento di CO 2nell'aria sull'ecosistema dovrebbe essere esacerbato quando l'acqua è un fattore limitante (ma vanno considerati anche gli apporti di azoto); questo è stato dimostrato da alcuni esperimenti, ma è un fattore che è stato "trascurato" da molti studi.
Questa relazione sembra così forte da consentire - nelle zone temperate - di prevedere con precisione le variazioni annuali nella stimolazione della biomassa aerea a seguito dell'innalzamento del livello di CO2 .in un prato misto contenente piante di tipo C3 e C4 , in base alle precipitazioni stagionali totali ; l' estate piovosa ha un effetto positivo, mentre l'autunno e la primavera hanno effetti negativi sulla risposta alla CO 2. L'effetto dell'aumento dei livelli di CO2 dipenderà quindi principalmente dai nuovi equilibri o squilibri che si andranno a instaurare tra l'estate e le precipitazioni autunnali/primaverili.
Il legame con l' azoto (altro elemento disturbato dalle attività umane tra cui l'agricoltura industriale, l'industria e le emissioni del traffico automobilistico ) si trova qui: forti precipitazioni nelle stagioni fredde e umide portano a limitare l'accesso ai veicoli.Le piante terrestri con azoto e, quindi, riducono o vietano la stimolazione della biomassa da un livello di CO 2sollevato. È stato anche notato che questa previsione valeva anche per parcelle "riscaldate" di 2 °C o non riscaldate, ed era simile per piante in C3 e biomassa totale, il che sembra consentire ai previsori di fare previsioni robuste sulle risposte ad alte concentrazioni di CO 2della ecosistema . Questo è un bene prezioso perché le proiezioni climatiche dei modelli ad alta risoluzione confermano l'altissima probabilità di grandi cambiamenti nella distribuzione annuale delle precipitazioni, anche laddove la quantità totale annua di pioggia caduta al suolo non cambierà. Questi dati scientificamente confermati (nel 2013) dovrebbero aiutare a spiegare alcune delle differenze emerse nei risultati degli esperimenti basati sull'esposizione delle piante a livelli di CO 2 aumentati.e migliorare l'efficienza prospettica dei modelli che non hanno tenuto sufficientemente conto degli effetti stagionali delle precipitazioni sulle risposte della biodiversità alla CO 2 14, soprattutto in ambienti forestali.
Diversi modi sono esplorati o implementati per limitare l'accumulo di CO 2nell'aria. Possono coinvolgere processi naturali come la fotosintesi o processi industriali. Occorre inoltre distinguere tra cattura alla fonte e cattura nell'atmosfera.
La startup Indian Carbon Clean Solutions (CCSL) ha lanciato il suo primo impianto, che cattura e riutilizza il 100% di CO 2(60.000 tonnellate all'anno) da una piccola centrale elettrica a carbone in India, a Chennai (Madras); questa CO 2viene purificato, poi venduto a un industriale locale, che lo usa per fare la soda. La tecnologia CCSL riduce il costo della CO 2venduto a 30 dollari a tonnellata in India ea 40 dollari in Europa o negli Stati Uniti, molto al di sotto del prezzo di mercato: da 70 a 150 dollari a tonnellata. Veolia ha firmato un contratto con CCSL per commercializzare questo processo a livello internazionale. Allo stesso tempo, la società Climeworks cerca di catturare la CO 2 filtrando l'aria ambiente.
La società canadese Carbon Engineering, fondata dall'ingegnere David Keith e finanziata da Bill Gates e diverse compagnie petrolifere e minerarie, ha sviluppato un reattore che estrae CO 2atmosfera a un costo inferiore rispetto alle tecnologie di cattura esistenti. I fondi forniti dagli investitori saranno utilizzati per combinare questo processo di cattura diretta con un processo "Air to fuels" che consente di trasformare il carbonio recuperato nell'atmosfera in un carburante simile alla benzina. Ha in programma di costruire un grande impianto a Houston in collaborazione con Occidental Petroleum . Tuttavia, reattori per sensori di CO 2sono molto energivori e devono quindi essere alimentati da fonti energetiche rinnovabili; il Consiglio Scientifico delle Accademie delle Scienze Europee (EASAC) ha delle riserve: secondo esso, l'eliminazione della CO 2 nell'aria non impedirà il cambiamento climatico e, ad oggi, non è all'altezza delle raccomandazioni dell'IPCC.
Verso la produzione di "metano solare" da CO 2 ? .
In teoria, trasformando la CO 2in combustibili o materie prime chimiche ridurrebbe l'uso di combustibili fossili e ridurrebbe le emissioni di CO 2.
La conversione elettrochimica da fonti energetiche rinnovabili è stata oggetto di molte ricerche a partire dagli anni 2010.
Una speranza, basata sulla fotochimica , è che possiamo usare solo la luce solare e catalizzatori non inquinanti che sono economici e abbondanti sulla Terra. Tra i fotocatalizzatori e gli elettrocatalizzatori molecolari citati nella letteratura scientifica degli anni 2010 solo alcuni sono stabili e selettivi per la riduzione della CO 2 ; inoltre producono principalmente CO o HCOO, e restano rari i catalizzatori in grado di generare rese anche da basse a moderate di idrocarburi fortemente ridotti.
Quattro ricercatori, tra cui due francesi (Julien Bonin & Marc Robert) hanno prodotto un catalizzatore che è un complesso ferro-tetrafenilporfirina funzionalizzato con gruppi trimetilammonio , che presentano come (al momento della pubblicazione) il più efficiente e il più selettivo per convertire la CO 2in CO perché può catalizzare la riduzione di otto elettroni di CO 2in metano sotto semplice luce, a temperatura e pressione ambiente. Il catalizzatore deve però essere utilizzato in una soluzione di acetonitrile contenente un fotosensibilizzante e un donatore di elettroni sacrificale, quindi opera stabilmente per alcuni giorni. CO 2viene prima trasformato principalmente in CO per fotoriduzione e se vi sono due reattori CO poi genera metano con una selettività fino all'82% e con una resa quantica , cioè un'efficienza luminosa, dello 0,18%. Gli autori ritengono che altri catalizzatori molecolari potrebbero esserne ispirati.
Sono previsti anche sistemi di "co-catalisi", di catalizzatori molecolari, nonché sistemi a base di perovskite , o basati su complessi di metalli di transizione .