Dwutlenek węgla | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Struktura dwutlenku węgla. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Identyfikacja | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Nazwa IUPAC | Dwutlenek węgla | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Synonimy |
Dwutlenek węgla, dwutlenek węgla |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
N O CAS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
N O ECHA | 100,004,271 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
N O WE | 204-696-9 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kod ATC | V03 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
PubChem | 280 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CZEBI | 16526 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
N O E | E290 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
UŚMIECH |
C (= O) = O , |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
InChI |
InChI: InChI = 1S / CO2 / c2-1-3 InChIKey: CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Wygląd zewnętrzny | Sprężony gaz płynny, bezbarwny i bezwonny | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Właściwości chemiczne | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Formuła |
C O 2 [Izomery] |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Masa cząsteczkowa | 44,0095 ± 0,0014 g / mol C 27,29%, O 72,71%, |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Właściwości fizyczne | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
T ° fuzja | -78,48 ° C (sublimacja przy 760 mmHg ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
T ° wrzenia | -56,6 °C ( 5,12 atm ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Rozpuszczalność | w wodzie w 20 ° C : 88 ml / 100 ml pod 1 bar CO 2tj. 1,69 g/kg wody (3,35 g przy 0 °C , 0,973 g przy 40 °C i 0,576 g przy 60 °C ) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Masa objętościowa |
1,87 kg m -3 ( gaz o temperaturze 15 ° C 1,013 bar ) gęstszy od powietrza równanie:
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Prężność pary nasyconej |
5720 kPa ( 20 °C ) 569,1 mmHg ( -82 °C ); równanie:
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Lepkość dynamiczna | 0,07 mPa·s przy -78 ° C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Punkt krytyczny | 31,3 °C ; 72,9 atm i 0,464 g cm −3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Potrójny punkt | -56,6 ° C do 5,11 atm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Przewodność cieplna | 3,840 × 10 -5 cal cm -1 s -1 K -1 w 20 ° C |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Prędkość dźwięku | 259 m s -1 ( 0 ° C , 1 atm ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Termochemia | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Δ f H 0 gaz | -393,52 kJ mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
C p |
równanie:
równanie:
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Właściwości elektroniczne | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 Re jonizacja energia | 13,773 ± 0,002 eV (gaz) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Krystalografia | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Klasa kryształowa lub grupa kosmiczna | P42 / mnm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Parametry siatki |
a = 3,535 Å b = 3,535 Å |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tom | 51,73 Ł 3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Właściwości optyczne | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Współczynnik załamania światła | 100045 (1 atm) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Środki ostrożności | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
SGH | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ostrzeżenie H280 , P403 i P410 H280 : Zawiera gaz pod ciśnieniem; ogrzanie grozi wybuchem P403 : Przechowywać w dobrze wentylowanym miejscu. P410 : Chronić przed światłem słonecznym. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
WHMIS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DO, Odp . : Temperatura krytyczna sprężonego gazu = 31,1 ° C Ujawnienie przy 1,0% zgodnie z listą ujawnień składników |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Transport | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
20 : gaz duszący lub gaz, który nie stanowi dodatkowego zagrożenia Numer UN : 1013 : DWUTLENEK WĘGLA Klasa: 2.2 Kod klasyfikacyjny: 2A : Gaz skroplony, duszący; Etykieta: 2.2 : Gazy niepalne, nietoksyczne (odpowiada grupom oznaczonym literą A lub dużą literą O);
22 : gaz skroplony schłodzony, duszący Numer UN : 2187 : CIEKŁY DWUTLENEK WĘGLA SCHŁODZONY Klasa: 2.2 Kod klasyfikacyjny: 3A : Gaz skroplony schłodzony, duszący; Etykieta: 2.2 : Gazy niepalne, nietoksyczne (odpowiada grupom oznaczonym literą A lub dużą literą O);
- Numer UN : 1845 : DWUTLENEK WĘGLA, STAŁY; lub CARBON SNOW Klasa: 9 Kod klasyfikacyjny: M11 : Inne substancje, które stanowią zagrożenie podczas transportu, ale które nie spełniają definicji żadnej innej klasy. Tag: 9 : Różne niebezpieczne substancje i artykuły |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Jednostki SI i STP, chyba że zaznaczono inaczej. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Dwutlenek węgla , znany także jako dwutlenek węgla lub dwutlenek węgla jest nieorganicznym związkiem , którego wzór chemiczny jest CO 2, Cząsteczka mająca strukturę liniową postaci O = C = O . Prezentowana jest w standardowych warunkach temperatury i ciśnienia , takich jak gaz bezbarwny, bezwonny, trzpień.
CO 2jest wykorzystywany przez anabolizm z roślin i tworzy się biomasy poprzez fotosyntezę , w procesie, który polega na redukcji emisji dwutlenku węgla przez wodę , dzięki energii odebranego światła z Sun i rejestrowany przez chlorofil , zwalniając tlenu i tworzy się monosacharydy , a przede glukozy przez cykl Calvina . CO 2zwolnieniu przez cyklu Krebsa przez katabolizm z roślin , zwierząt , grzybów (grzyby, grzybów ) i mikroorganizmów . Ten katabolizm szczególnie utlenia się lipidów i węglowodanów wodę i dwutlenek węgla z tlenem z powietrza w celu wytworzenia energii i mocy redukującego, odpowiednio w postaci ATP i NADH + H + . CO 2jest zatem fundamentalną częścią obiegu węgla na naszej planecie. Jest również wytwarzane przez spalanie od paliw kopalnych , takich jak węgiel , gaz ziemny i ropa naftowa , jak również w przypadku wszelkich substancji organicznych w ogóle. Jest to niepożądany produkt uboczny w wielkoskalowych procesach przemysłowych.
Znaczne ilości CO 2są również odrzucane przez wulkany i inne zjawiska geotermalne , takie jak gejzery .
W styczniu 2021 roku atmosfera ziemska zawierała 415,13 ppmv (części na milion objętości) CO 2lub 0,04153%. Ten poziom wynosił 283,4 ppmv w 1839 r. według rdzeni lodowych pobranych z Antarktydy , co oznacza ogólny wzrost o około 46% w ciągu 182 lat.
CO 2jest głównym gazem cieplarnianym , przezroczystym w świetle widzialnym, ale absorbującym w zakresie podczerwieni , przez co ma tendencję do blokowania reemisji do przestrzeni energii cieplnej odbieranej na ziemi pod wpływem promieniowania słonecznego . Odpowiada za około 26% efektu cieplarnianego podczas pracy w atmosferze ziemskiej ( para wodna dostarcza 60%); zwiększając jego stężenie jest częściowo odpowiedzialny za ocieplenie obserwowane na całej planecie w ciągu ostatnich dziesięcioleci w XX th wieku. Ponadto zakwaszenie otrzymanego w wyniku rozpuszczenia w atmosferze dwutlenku węgla może zagrozić przeżycia wielu organizmów morskich przed końcem XXI -tego wieku.
Pod ciśnieniem atmosferycznym sublimuje w temperaturze -78,5 ° C (zmiana ze stanu stałego w gazowy), ale nie topi się (zmiana ze stanu stałego w ciekły).
Faza ciekła może istnieć tylko przy minimalnym ciśnieniu 519 kPa ( tj. 5,12 atm ) i w zakresie temperatur od -56,6 °C ( punkt potrójny ) do maksymalnie 31,1 °C przy 7,38 MPa ( tj. 72,8 atm ) ( krytyczny punkt ).
Prężność pary nasyconej
|
Przemiana | Temperatura | Ciepło |
---|---|---|
Odparowanie | 0 ° C | 234,5 kJ kg -1 |
Odparowanie | -16,7 ° C | 276,8 kJ kg -1 |
Odparowanie | -28.9 °C | 301,7 kJ kg -1 |
Połączenie | -56,6 ° C | 199 kJ kg -1 |
Byłoby co najmniej pięć stałych faz molekularnych (istniejących przy „niskim” ciśnieniu, poniżej 30 do 60 GPa) i trzy stałe fazy polimerowe (przy wyższym ciśnieniu) CO2 . :
CO 2rozpuszcza się w wodzie i tworzy kwas węglowy H 2 CO 3 : CO2 (roztwór wodny)+ H 2 O (L) H 2 CO 3 (roztwór wodny), gdzie K h = [H 2 CO 3] / [CO 2] 1,70 × 10 -3 do 25 ° C .
Jest również rozpuszczalny w tłuszczach (rozpuszczalny w substancjach tłuszczowych).
Kwas węglowy jest tylko umiarkowanie stabilny i łatwo rozkłada się na H 2 Oi CO 2. Z drugiej strony, gdy dwutlenek węgla rozpuszcza się w roztworze wodnym (soda, potasu, itd.), Podstawa deprotonates kwas węglowy w celu utworzenia wodorowęglanu jonów HCO-
3, zwany także jonem wodorowęglanowym , a następnie jonem węglanowym CO2
3. W ten sposób rozpuszczalność CO 2jest znacznie zwiększona. Węglan potasu K 2 CO 3Na przykład ma rozpuszczalność z 1,12 kg / l wody w temperaturze 20 ° C .
W ten sposób wapień rozpuszcza się w wodzie, w zakresie pH, w którym kwas wodorowęglanowy jest stabilny, tworząc roztwór wodorowęglanu(ów) (wapnia i magnezu…). Dlatego jest prawdopodobne, że wytrąci się, gdy CO 2rozpuszczony jest odgazowany, podobnie jak przy tworzeniu stalagmitów i stalaktytów . Wapień ma zatem, w obecności CO 2, rozpuszczalność, która zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury, podobnie jak gazy i w przeciwieństwie do większości ciał stałych (której rozpuszczalność zwykle wzrasta wraz z temperaturą).
W określonych warunkach (wysokie ciśnienie + niska temperatura) CO 2można uwięzić w tzw. klatkach klatratowych . Jest to jeden z możliwych sposobów przemysłowej separacji CO 2zawarte w gazie przed lub po spalaniu . Jest to również jeden z planowanych sposobów sekwestracji CO 2zbadano magazynowanie przemysłowe lub geologiczne, prawdopodobnie skorelowane z odsalaniem wody morskiej (teoretycznie może być nawet zastąpione metanem hydrat metanem ).
Dwutlenek węgla jest jednym z pierwszych gazów (obok pary wodnej ), które należy opisać jako substancję odrębną od powietrza. W XVII -tego wieku , chemik i lekarz flamandzki Johann Helmont zauważył, że spalanie węgla w zamkniętym naczyniu, masa powstałego popiołu jest niższa niż w przypadku węgla. Jego interpretacja była taka, że brakująca masa przekształciła się w niewidzialną substancję, którą nazwał „ gazem ” lub spiritus sylvestre („dzikim duchem”).
Właściwości dwutlenku węgla zostały szczegółowo zbadane w latach pięćdziesiątych XVIII wieku przez szkockiego chemika i fizyka Josepha Blacka . Odkrył, że w wyniku podgrzania lub polania kwasem wapienia (skały złożonej z węglanu wapnia ) powstaje gaz, który nazwał „powietrzem stałym”, podważając wciąż nauczaną wówczas teorię flogistonu . Zauważył, że jest gęstszy niż powietrze i nie może podtrzymywać ani płomienia, ani życia zwierzęcia. Black odkrył również, że gdy dwutlenek węgla jest wprowadzany do roztworu wapienia ( wodorotlenku wapnia ), powstaje osad węglanu wapnia. Użył tego zjawiska, aby zilustrować, że dwutlenek węgla jest wytwarzany przez oddychanie zwierząt i fermentację mikrobiologiczną.
W 1772 r. angielski chemik Joseph Priestley opublikował pracę zatytułowaną Impregnowanie wody stałym powietrzem, w której opisał proces polewania kredą kwasu siarkowego (lub „oleju witriolowego”, jak go wówczas nazywano) w celu wytworzenia węgla. dwutlenek, a następnie zmuszając gaz do rozpuszczenia się w misce z wodą. Właśnie „wymyślił” wodę gazowaną . Proces ten przejął wówczas Johann Jacob Schweppe, który w 1790 roku założył w Londynie zakład produkcji sody znany jako Schweppes .
W 1781 roku francuski chemik Antoine Lavoisier zwrócił uwagę na fakt, że gaz ten jest produktem spalania węgla z tlenem .
Dwutlenek węgla został po raz pierwszy skroplony w 1823 roku przez Humphry'ego Davy'ego i Michaela Faradaya . Pierwszy opis dwutlenek węgla w fazie stałej, napisany przez Charles Thilorier (fr) , który w 1834 otwarty pojemnik ciśnieniowy gazu skroplonego dwutlenku węgla i stwierdzono, że chłodzenie wytwarzane przez szybkie odparowanie cieczy wytworzonej w „śniegu " CO 2.
Dwutlenek węgla jest sprzedawany w różnych formach do różnych zastosowań na rynku zdominowanym przez duże firmy, takie jak Messer , Air Liquide i Air Products . Dla przemysłu spożywczego norma odniesienia w Europie jest publikowana przez Europejskie Stowarzyszenie Gazów Przemysłowych (de ). We Francji stanowi 70% konsumpcji.
Międzynarodowa Agencja Energii opublikowała raport na temat zastosowań CO 2 we wrześniu 2019, które szacuje na 230 Mt/rok , w tym 130 Mt/rok dla produkcji nawozów i 80 Mt/rok dla zwiększonego wydobycia ropy naftowej i gazu ziemnego. Celem niniejszego raportu jest ocena ich potencjału w zakresie kompensowania emisji CO 2 .. Konkluduje, że potencjał ten jest niski w perspektywie krótkoterminowej i pozostanie znacznie niższy niż w przypadku wychwytywania i sekwestracji dwutlenku węgla ; najbardziej obiecującymi drogami są zastosowania w materiałach budowlanych, produkcji polimerów i szklarniach.
CO 2 ma wiele zastosowań, w tym:
W postaci płynnej znajduje zastosowanie jako:
W przypadku stosowania jako czynnik chłodniczy , CO 2nosi nazwę nomenklatury przemysłowej „R744”. Jego zastosowanie jako czynnika chłodniczego stało się w ostatnich latach bardziej demokratyczne: uważa się go za „naturalny czynnik chłodniczy”, a jego potencjał globalnego ocieplenia jest bardzo niski w porównaniu z „tradycyjnymi” czynnikami chłodniczymi.
Pod ciśnieniem atmosferycznym dwutlenek węgla nigdy nie występuje w postaci płynnej. Przechodzi bezpośrednio z formy stałej do formy gazowej ( sublimacja ).
Dwutlenek węgla w postaci stałej ma wiele nazw: „suchy lód”, „suchy lód”, „suchy lód”, „suchy lód”. Pochodzi z krzepnięcia CO 2ciekły. Otrzymuje się suchy lód, który jest następnie prasowany w celu uzyskania suchego lodu.
W fazie stałej ten suchy lód sublimuje nie pozostawiając pozostałości, z entalpią sublimacji 573 kJ kg -1 (lub 25,2 kJ mol -1 ), w temperaturze -78,5 ° C i przy 1 atm . Dlatego szybko znalazł wiele zastosowań jako czynnik chłodniczy.
Jest sprzedawany w różnych prezentacjach w zależności od zastosowania:
Stały dwutlenek węgla występuje również w postaci dwutlenku węgla, śniegu na biegunach planety Mars , gdzie pokrywa lodowe (w większości złożone z wody) i ich obrzeża podczas lokalnej zimy , a także w postaci dwutlenku węgla lód na niższych szerokościach geograficznych, późną nocą we wczesnych lokalnych źródłach (zdjęcia wykonane przez lądowniki Viking , łazik Sojourner , lądownik Phoenix oraz liczne zdjęcia HRSC ). Ważne złoża są geologicznie sekwestrowane na biegunie południowym.
Poza punktem krytycznym dwutlenek węgla wchodzi w fazę zwaną nadkrytyczną . Krzywa równowagi ciecz-gaz zostaje przerwana w punkcie krytycznym, zapewniając fazie nadkrytycznej ciągłość właściwości fizykochemicznych bez zmiany fazy. Jest to faza gęsta jak ciecz, ale zapewniająca właściwości transportowe (lepkość, dyfuzja) zbliżone do gazu. Dwutlenek węgla w stanie nadkrytycznym jest używany jako zielony rozpuszczalnik, a ekstrakty są pozbawione śladów rozpuszczalnika.
W tej formie służy jako:
Jest produktem ubocznym procesów przemysłowych na dużą skalę. Jednym z przykładów jest produkcja kwasu akrylowego, który wytwarzany jest w ilości ponad pięciu milionów ton rocznie. Wyzwaniem dla rozwoju tych procesów jest znalezienie odpowiedniego katalizatora i warunków procesu, że powstawanie produktu zwiększenie i zminimalizować CO 2 produkcji..
Dwutlenek węgla jest bardzo trwałą cząsteczką, ze standardowym entalpii tworzenia z -393,52 kJ mol -1 . Węgiel ma dodatni ładunek częściowy, co sprawia, że cząsteczka jest słabo elektrofilowa . Na przykład karboanion będzie w stanie przeprowadzić addycję nukleofilową na CO 2i tworzenie kwasu karboksylowego po hydrolizie. Ponadto CO 2może być używany do tworzenia węglanów organicznych , jako dodatek do epoksydów .
Wreszcie CO 2można zredukować np. do tlenku węgla metodą elektrochemiczną z potencjałem redoks –0,53 V w porównaniu ze standardową elektrodą wodorową lub przez uwodornienie .
Powietrze zewnętrzne zawiera około 0,04% CO 2 w 2019 roku (412 ppm w styczniu 2019 r.).
Od pewnego stężenia w powietrzu gaz ten jest niebezpieczny, a nawet śmiertelny ze względu na ryzyko uduszenia lub kwasicy , chociaż CO 2nie jest chemicznie toksyczny. Wartość graniczna ekspozycji wynosi 3% w okresie piętnastu minut. Nigdy nie należy przekraczać tej wartości. Poza tym skutki zdrowotne są tym bardziej poważne, jak zawartość CO 2zwiększony. Tak więc przy 2% CO 2w powietrzu wzrasta amplituda oddechowa. Przy 4% (lub 100-krotności obecnego stężenia w atmosferze) częstość oddechów przyspiesza. Przy 10% mogą pojawić się zaburzenia widzenia, drżenie i pocenie się. Przy 15% to nagła utrata przytomności . Przy 25% zatrzymanie oddechu prowadzi do śmierci.
Wdychanie stężonego dwutlenku węgla powoduje zablokowanie wentylacji, czasami opisywane jako gwałtowne uczucie duszenia się, duszność, niewydolność oddechowa lub ucisk w klatce piersiowej , co może szybko doprowadzić do śmierci, jeśli jest przedłużone.
Według ANSES badania podają „stężenia związane z nieodłącznym wpływem CO 2 na zdrowie”(próg około 10 000 ppm odpowiadający pojawieniu się kwasicy oddechowej (spadek pH krwi), pierwszy krytyczny efekt CO 2) ” . Kwasica oddechowa może wystąpić już przy 1% (10 000 ppm ) CO 2w powietrzu, jeśli jest wdychany przez trzydzieści minut lub dłużej przez zdrową osobę dorosłą z umiarkowanym obciążeniem fizycznym, a być może wcześniej u osób wrażliwych lub wrażliwych. Wskaźniki te „są wyższe niż ustawowe i/lub normatywne wartości graniczne dotyczące jakości wymiany powietrza we Francji i na świecie, które zwykle wahają się od 1000 do 1500 ppm CO2 . ”. W małym badaniu eksperymentalnym (z udziałem 22 dorosłych) stwierdzono, że CO 2 ma wpływna psychomotorykę i funkcje intelektualne (podejmowanie decyzji, rozwiązywanie problemów) od 1000 ppm (badanie Satish et al. , 2012), ale badanie to musi zostać potwierdzone badaniami o wyższej mocy statystycznej. ANSES zauważa, że ostatecznie istnieje niewiele badań epidemiologicznych dotyczących tego powszechnego gazu, w tym możliwych skutków CMR (rakotwórczych, mutagennych i toksycznych dla rozrodczości).
Dwutlenek węgla, który jest bezbarwnym i ciężkim gazem gromadzącym się w arkuszach, jest trudny do wykrycia przez niedoświadczoną osobę.
Ludzie spędzają coraz więcej czasu w zamkniętej atmosferze (około 80-90% czasu w budynku lub pojeździe). Według ANSES i różnych podmiotów we Francji wskaźnik CO 2w powietrzu wewnątrz budynków (związanym z przebywaniem ludzi lub zwierząt oraz obecnością obiektów energetycznego spalania ), ważonym przez wymianę powietrza, wynosi „zazwyczaj w przybliżeniu od 350 do 2500 ppm ” .
W domach, szkołach, żłobkach i biurach nie ma systematycznej zależności między poziomami CO 2i inne zanieczyszczenia oraz CO 2pomieszczenia nie są statystycznie dobrym prognostykiem zanieczyszczeń związanych z ruchem drogowym (lub powietrznym…) na zewnątrz. CO 2jest parametrem, który zmienia się najszybciej (wraz z higrometrią i szybkością tlenu, gdy ludzie lub zwierzęta gromadzą się w zamkniętym lub źle wentylowanym pomieszczeniu. W biednych krajach wiele otwartych palenisk jest źródłem CO 2i CO emitowany bezpośrednio w miejscu życia. Lub pozostań cały dzień w powietrzu ze wskaźnikiem CO 2osiągnięcie lub przekroczenie 600 ppm degraduje nasze zdolności poznawcze (myślenie, rozumowanie, zapamiętywanie, podejmowanie decyzji). Niewielkie zmiany w poziomach CO 2 , zgodnie z badaniem opublikowanym w Environmental Health Perspectivesw powietrzu silnie wpływają na nasze złożone zdolności myślenia i podejmowania decyzji. Ten poziom 600 ppm jest często osiągany w powietrzu w pomieszczeniach, gdzie często przekracza 1000 ppm , kilka razy dziennie, np. przy średniej zawartości 3110 mg/m 3 CO 2w badanych klasach; ze szkodą dla zdolności uczenia się dzieci).
Szczególnym przypadkiem są hale sportowe, gdzie wysiłek fizyczny pociąga za sobą dodatkowe zapotrzebowanie na tlen i wzrost CO2 .wygasły przez graczy (i widzów). Na przykład podczas meczów hokeja na lodzie CO 2wzrasta z 92 do 262 ppm podczas gry (w którą grają głównie dorośli mężczyźni). Na środku lodowiska poziom CO 2przekracza 1000 ppm w każdym dopasowaniu (maksymalny próg zalecany przez Norweski Instytut Zdrowia Publicznego). Pomiary in situ pokazują, że zawodnik oddycha powietrzem bardziej wzbogaconym w CO 2że widzowie i że CO 2opada w czasie odpoczynku i podnosi się w czasie gry. Noc po meczu, w zamkniętej hali na lodzie, zajmuje prawie kilkanaście godzin w celu odzyskania poziomu CO 2niski (600-700 ppm ), który nadal jest powyżej normy. Ponadto w krajach zimnych, umiarkowanych lub gorących wiele hal sportowych jest klimatyzowanych; ze względu na oszczędność energii nie mają stałej lub wystarczającej wymiany powietrza zewnętrznego. Podczas meczu hokeja na lodzie kobiety i dzieci emitują mniej CO 2niż mężczyźni, ale w tym samym pomieszczeniu, stopień wzrostu poziomu CO 2w powietrzu hali sportowej jest porównywalna, a we wszystkich badanych przypadkach przerwa między dwoma meczami nie zmniejsza stężenia CO 2wystarczy, aby początek drugiej tercji był tak słaby, jak początek pierwszej. Gdy liczba widzów wzrasta, poziom CO 2w pokoju wzrasta jeszcze bardziej. Liczba otworów / zamykania drzwi czołowych na zewnątrz wpływa także na przedłużenie powietrza, a tym samym CO 2 stopy.na siłowni. Badania wykazały spadek wydajności poznawczej i podejmowania decyzji lub uczenia się, gdy CO 2zwiększony. Niewiele badań skupiało się na wpływie tego samego CO 2 na wyniki sportowe osoby lub jej zespołu.
W zakwaterowaniuNie jest regulowany w powietrzu domowym; ale musi być mierzony jako „wskaźnik odosobnienia i jakości odnowy powietrza” w niektórych zamkniętych miejscach, na podstawie norm, które zdaniem ANSES nie mają podstaw sanitarnych.
W budynkach niemieszkalnychWe Francji departamentalne przepisy zdrowotne (RSD) zalecają nieprzekraczanie progu 1000 ppm (część na milion) „w normalnych warunkach obłożenia”, z tolerancją 1300 ppm w miejscach, w których jest to zabronione. palenie ( „bez wyraźnego podstawy zdrowia dla tych dwóch wartości” według ANSES.
Dekret z 5 stycznia 2012narzuca monitorowanie jakości powietrza w pomieszczeniach w niektórych placówkach przyjmujących wrażliwe osoby, takie jak dzieci; proponuje obliczanie „wskaźnika zamknięcia” zwanego „wskaźnik ikon” (proponowany przez Centrum Naukowo-Techniczne Budownictwa (CSTB) na podstawie częstotliwości przekraczania poziomów CO 2 .w porównaniu do dwóch progów 1000 i 1700 ppm w salach lekcyjnych .
W miejscu pracy kwestia bezpieczeństwa i prewencji związana z ryzykiem zatrucia dwutlenkiem węgla jest głównym problemem w celu ograniczenia ryzyka wypadków przy pracy . Ze względu na brak danych epidemiologicznych, ANSES nie uznał go jednak za istotny we Francji jako wskaźnik jakości sanitarnej powietrza w pomieszczeniach , który nie podaje wartości orientacyjnej dla jakości powietrza w pomieszczeniach (IGAI) dla tego zanieczyszczenia.
W wysokich stężeniach, zbliżonych do 50 do 100%, takich jak te, które można znaleźć w wytwarzanych przez człowieka plamach dwutlenku węgla w miejscu pracy, może wystąpić nerwowe zdziwienie i natychmiastowa utrata przytomności , a następnie gwałtowna śmierć w przypadku braku pomocy z zewnątrz. Wypadki te niosą ze sobą wysokie ryzyko powtórnego wypadku , ponieważ świadkowie mogą rzucić się poszkodowanemu z pomocą, nie myśląc o własnym bezpieczeństwie, a także stać się ofiarami zatrucia.
Dwutlenek węgla jest zwykle obecny w atmosferze ziemskiej tylko w śladowych ilościach. Mierzy się go za pomocą indeksu zwanego „ rocznym wskaźnikiem gazów cieplarnianych ” (AGGI) od 1979 r. przez sieć około stu stacji na lądzie i morzu, położonych od Arktyki po biegun południowy.
Od czasu rewolucji przemysłowej , ze względu na ciągłe spalanie bardzo dużych ilości węgla kopalnego , podczas gdy zmniejsza się liczba pożarów , lasów i obszarów porośniętych roślinnością, tempo CO 2w powietrzu regularnie wzrasta (w styczniu 2021: 415,13 ppm objętościowo lub też 632,96 ppm masowo. Odpowiada to całkowitej masie CO 2atmosferyczne około 3,258 × 10 15 kg (około trzech tysięcy gigaton ) . Ta zawartość wynosiła 283,4 ppmv w 1839 r. z rdzeni lodowych pobranych z regionu pokrywy Poinsetta na Antarktydzie , co oznacza ogólny wzrost o około 42% w ciągu 177 lat. Wskaźnik CO 2atmosferycznego oczekuje na koniec XXI p wieku szacuje się na 540 do 970 ppm obj wybranych ISAM (symulacje modeli i wzorów Berno-CC). W roku 1990 (co odpowiada około 2,1 nadwyżki W / m 2 w porównaniu z 1980 ) jest lat referencyjna w protokole z Kyoto (ma zatem „wskaźnik Aggi” z 1). Powołano specjalną grupę badawczą zajmującą się cyklem węgla i gazami cieplarnianymi.
W czasie t zawartość CO 2różni się na każdej półkuli, z regularnymi sezonowymi wahaniami na każdej półkuli (por. wzór „piłokształtny” na wykresie po prawej, pokazujący spadek CO 2w sezonie od roślinności i wzrostu w okresie zimowym). Występują również różnice regionalne, w szczególności na poziomie atmosferycznej warstwy przyściennej , to znaczy w warstwach przyziemnych.
Poziomy CO2 są na ogół wyższe na obszarach miejskich iw mieszkaniach (do dziesięciokrotności poziomu tła).
Krótko po uformowaniu się ziemi (na długo przed pojawieniem się życia), gdy słońce było prawie o połowę „gorące”, początkowe ciśnienie CO 2była około 100 000 razy wyższa niż obecnie (30 do 60 atmosfer CO 2 .)( tj. 3 000 000 do 6 000 000 paskali), tj. 100 000 razy aktualna ilość CO 2 około 4,5 miliarda lat temu).
Potem pojawiło się życie i fotosynteza , zabierając CO 2atmosfery i wody, aby przekształcić je w skały węglanowe i węgiel, ropę i gaz ziemny, z których większość jest zakopana głęboko pod ziemią. Wskaźnik CO 2mimo to wciąż doświadczało pewnych szczytów o znacznie mniejszej wadze (dwadzieścia razy wyższe niż dzisiaj, około pół miliarda lat temu, ale słońce było wtedy mniej gorące niż dzisiaj (promieniowanie słoneczne wzrasta z czasem i wzrosło o około 40% w ciągu ostatnich czterech miliard lat) tempo CO. 2spadła jeszcze cztery-pięć razy w okresie jurajskim , a następnie spadała powoli, z wyjątkiem przyspieszonego podczas geologicznie krótkiego epizodu, znanego jako „ wydarzenie Azolla ” (około 49 milionów lat temu).
Wulkanizm również emituje CO 2(do 40% gazów emitowanych przez niektóre wulkany podczas erupcji podpowietrznych to dwutlenek węgla) i niektóre gorące źródła również go emitują (np. we włoskim Bossoleto koło Rapolano Terme, gdzie w zagłębieniu w kształcie niecki ok. 100 m średnicy, w spokojną noc, CO 2może wspiąć się o 75% w ciągu kilku godzin, co wystarczy, aby zabić owady i małe zwierzęta. Ale masa gazu nagrzewa się szybko, gdy miejsce jest nasłonecznione, a następnie jest rozpraszana przez prądy konwekcyjne powietrza w ciągu dnia. Lokalnie wysokie stężenia CO 2, wytworzony przez zaburzenie wody głębokiego jeziora nasyconego CO 2może również zabić (przykład: 37 zgonów podczas erupcji CO 2z jeziora Monoun w Kamerunie w 1984 r. i 1700 ofiar wokół jeziora Nyos (także Kamerun) w 1986 r.
CO 2 emisjidziałalności człowieka są obecnie ponad 130 razy większe niż ilość emitowana przez wulkany, wynosząca prawie 27 miliardów ton rocznie w 2007 roku. W 2012 roku Chiny były największym światowym emitentem dwutlenku węgla (27% całości), a Stany Zjednoczone Stany na drugim miejscu wytwarzają 14% światowej produkcji. W 2016 roku agencja meteorologiczna ONZ donosi, że stężenie dwutlenku węgla osiągnęło nowy rekordowy poziom 403,3 ppm , a rekord temperatury w El Niño 2017 został pobity zgodnie z OMM, podczas gdy CO 2 wynosi 405 ppm. powietrze nigdy nie było tak wysoko od około 800 000 lat.
Globalna emisja CO 2wzrosła o 2,7% w 2018 r., największy wzrost od siedmiu lat. W raporcie z 2019 r. stężenia CO 2osiągnął 407,8 ppm w 2018 r., co również korelowało ze wzrostem stężenia metanu (CH 4) i podtlenek azotu (N 2 O).
Wyższy poziom CO 2stymuluje fotosyntezę i wzrost roślin, z potencjalnymi korzyściami dla wydajności upraw zbóż, głównego światowego źródła pożywienia dla ludzi i zwierząt gospodarskich. Węgiel, pobierany z dwutlenku węgla w powietrzu przez rośliny autotroficzne w procesie fotosyntezy lub pobierany z węgla glebowego, jest rzeczywiście jednym z głównych składników odżywczych w sieci pokarmowej . Wzrost biomasy jest jednym z efektów symulowanych eksperymentów przewidujących wzrost plonów o 5-20% przy 550 ppm CO 2. Wykazano, że tempo fotosyntezy dolistnej wzrasta o 30-50% w roślinach C3 i 10-25% w C4 poniżej poziomów CO 2 podwojona.
Od 2010 roku wyłania się pełniejszy obraz, ze znaczną różnicą w reakcjach obserwowanych dla różnych gatunków roślin, dostępności wody i stężenia ozonu . Na przykład projekt Horsham Free-air koncentracji wzbogacania ( FACE) 2007-2010 (z wykorzystaniem upraw pszenicy) w Wiktorii w Australii wykazał, że „efektem CO2 było zwiększenie biomasy upraw. anteza 49% ”. Stwierdzono, że wzrost poziomu dwutlenku węgla w atmosferze zmniejsza zużycie wody przez rośliny, a tym samym pobieranie azotu , co szczególnie korzystnie wpływa na plony w regionach suchych.
Jeśli jednak wzrost poziomu CO 2Atmosfera skutecznie stymuluje wzrost ( na przykład zbóż ), z powodów, które wciąż są słabo poznane, następnie obniża wartość odżywczą głównych podstawowych upraw ( w szczególności ryżu , pszenicy i ziemniaków ), zmniejszając zawartość białka , pierwiastków śladowych i Witaminy z grupy B . W warunkach eksperymentalnych poziom CO 2podwyższony (nawet nie połączony z podwyższoną temperaturą) skutkuje wyższym poziomem cukru w roślinach uprawnych (źródło coraz mocniejszych alkoholi dla winogron), ale także niedoborami białkowo-mineralnymi. Ryż ma również często wysokie stężenie arsenu , co może pogorszyć zakwaszenie podłoża. Wreszcie wyższe stężenia CO 2nasilają zakwaszenie wód słodkich i zakwaszenie oceanów , co może wpłynąć na produktywność glonów (a tym samym hodowli glonów ).
Z tego powodu, według niedawnego badania (2018), w latach 2015-2050, nienormalnie wysoki poziom CO 2naszej atmosfery może na świecie przed 2050 r. doprowadzić do chorób wywoływanych u ludzi i niektórych zwierząt gospodarskich (świnie, krowy, drób) przez niedobory żywieniowe. W badaniu opublikowanym w specjalnym wydaniu PLOS Medicine na temat zmian klimatycznych i zdrowia, Christopher Weyant i jego koledzy ze Stanford University skupili się na dwóch podstawowych mikroskładnikach odżywczych , cynku i żelazie. Biorąc pod uwagę zmiany klimatyczne i nawyki żywieniowe, pokazują, że w 137 krajach zmieni się ryzyko zachorowań. Jeśli nic nie zostanie zrobione, wzrost wskaźnika CO 2obniży poziom cynku i żelaza w żywności, co będzie kosztować około 125,8 milionów lat życia skorygowanych niepełnosprawnością (95% przedział ufności [CrI] 113,6–138,9) na całym świecie w latach 2015–2050, ze względu na wzrost liczby chorób zakaźnych , biegunki i przypadków z anemią , zwłaszcza w Azji Południowo-Wschodniej i Afryce , gdzie ludność jest już poważnie narażony na niedobory cynku i żelaza. Dzieci byłyby szczególnie dotknięte, z ryzykiem nieodwracalnych zaburzeń rozwojowych związanych z tymi niedoborami, które mogą być przenoszone przez kilka pokoleń, przynajmniej z przyczyn epigenetycznych .
Badanie Weyanta wskazywałoby również, że nierówność żywieniowa może się zwiększyć, i pokazałoby, że tradycyjne reakcje na zdrowie publiczne (w tym suplementacja minerałami i witaminami oraz wzmocniona kontrola chorób ludzi i zwierząt) mogą nie wystarczyć do powstrzymania tego zjawiska. Rzeczywiście, takie reakcje zmniejszyłoby tylko 26,6% (95% CI 23.8-29.6) niniejszego zdrowia ludzkiego i ekonomicznego ciężaru, a skuteczna strategia na rzecz zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych. Efekt cieplarniany, zgodnie z propozycją porozumienia klimatycznego w Paryżu , by zapobiec do 48,2% (95% indeksu CIF 47,8–48,5) tego ładunku.
Chociaż CO 2odżywia wzrost roślin, jego nadmiar powoduje degradację ich wartości pokarmowej, co będzie miało globalne konsekwencje dla wszystkich żyjących stworzeń jedzących rośliny, w tym ludzi. Autorzy zachęcają do lepszego badania skutków zwiększonego CO 2atmosferyczne na inne związki pochodzenia roślinnego mające wpływ na zdrowie człowieka (np. kwasy tłuszczowe, witaminy, związki farmakologiczne, zwłaszcza że w badaniu tym nie uwzględniono innych konsekwencji wzrostu CO 2, o zagrożeniach meteorologicznych i biologicznych (zwiększone grabieże itp.) na bezpieczeństwo żywnościowe, dostęp do żywności, jej wykorzystanie i stabilność cen, ani na łańcuchy skutków opóźnionych w czasie i przestrzeni (w szczególności długofalowe skutki okresu niedożywienia).
W jednej części świata plony rolne ulegają stagnacji lub pogorszeniu, w szczególności z powodu ocieplenia (fale upałów itp.) i zmienionych reżimów opadów. Witalne uprawy (w szczególności pszenica i ryż) są już dotknięte w strefach tropikalnych i umiarkowanych, a badania prospektywne sugerują, że uprawy ryżu i kukurydzy mogą spaść o 20-40% tylko z powodu spodziewanego wzrostu temperatury w strefie tropikalnej i subtropikalnej do 2100 r., nawet biorąc pod uwagę skutki ekstremalnych zjawisk klimatycznych. Ten kontekst może spowodować wzrost cen żywności, przez co nie stać na nie najbiedniejszych, podczas gdy wzrost poziomu CO 2 w powietrzumoże również obniżyć jakość odżywczą, w szczególności zbóż, ważnych dla zdrowia ludzi i potencjalnie zwierząt (także źródła mleka i mięsa (a tym samym białka), podczas gdy na morzu zmniejsza się również biomasa ryb .
„Nie jest jeszcze jasne, czy spadek wartości odżywczej roślin spożywczych wywołany przez CO 2jest liniowa i jeśli jakość odżywcza już spadła z powodu wzrostu CO2 od początku rewolucji przemysłowej. "
Oprócz środków adaptacyjnych do zmian klimatu, środki mające na celu zmniejszenie emisji CO 2i biologiczne wychwytywanie CO 2są pilnie potrzebne. Niektóre odmiany mniej podatne na niedobory żywieniowe w ocieplającym się klimacie poszukują podsumowania pracy Weyanta i współpracowników.
Skutki wzrostu CO 2na roślinach są bardziej niepokojące niż przewidywane przez pierwsze modele z lat 90. i początku 2000. Morgan et al. , na podstawie eksperymentów laboratoryjnych i in situ , już w 2004 r. potwierdzono, że w powstałych ekosystemach CO 2Nawet wtedy, gdy poprawia wydajność w zakresie biomasy, może mieć jednak negatywne skutki poprzez modyfikację składu gatunków i przez zmniejszenie strawności z krótkich traw na przykład w stepowej roślinności ).
CO 2jest drugim najważniejszym gazem cieplarnianym w atmosferze po parze wodnej , przyczyniając się odpowiednio do tego zjawiska w 26% i 60%. Rzeczywistość globalnego ocieplenia obserwowanego na skalę planetarną od ubiegłego wieku nie jest już kwestionowana z naukowego punktu widzenia, ale dokładny udział odpowiedzialności dwutlenku węgla w tym procesie ( w szczególności w porównaniu z metanem ) wciąż wymaga wyjaśnienia. szczególnie dzięki skamieniałym zapisom paleoklimatów.
Ponadto zakwaszenie otrzymanego w wyniku rozpuszczenia w atmosferze dwutlenku węgla może zagrozić przeżycia wielu organizmów morskich przed XXI th wieku, w szczególności osoby w egzoszkielecie zwapnienia, takie jak korale i skorupiaków , ale również kilka ryb.
Redukcja emisji antropogenicznych jest celem Protokołu z Kioto oraz Dyrektywy 2003/87/WE ; jego długoterminowa geologiczna sekwestracja jest przedmiotem badań, ale jest kontrowersyjnym rozwiązaniem, jeśli chodzi o proste wtłaczanie CO 2 w warstwach geologicznych.
CO 2ma pewien efekt eutroficzny (jest podstawowym składnikiem pokarmowym , niezbędnym dla roślin), ale jest również czynnikiem zakwaszania oceanów i niektórych zbiorników wód słodkich , co może negatywnie wpływać na wiele gatunków (w tym niektóre mikroalgi i inne wodne mikroorganizmy chronione przez struktury wapienne, które kwas węglowy może rozpuścić). Zakwaszenie sprzyja również uwalnianiu i krążeniu, a tym samym biodostępności większości metali ciężkich , niemetali lub radionuklidów (naturalnie występujących w osadach lub pochodzenia antropogenicznego, zwłaszcza od czasów rewolucji przemysłowej).
W powietrzuWzrost zawartości CO 2 w atmosferzemoże też być zróżnicowane lub nawet działanie antagonistyczne w zależności od jego szybkości, środowiska i biogeograficznej kontekście i zgodnie z nowymi danymi w zależności od sezonu i sezonowe wahania opadów (powyżej lasach, w szczególności);
Wśród ekologów związanych z badaniem skutków zmian klimatu panuje zgoda, że poza wzrostem o 2 °C w ciągu stulecia, ekosystemy lądowe i morskie ucierpią poważnie.
W 2013 r. realna reakcja ekosystemów na CO 2a jego biogeograficzne modulacje są nadal uważane za złożone i należy je lepiej zrozumieć ze względu na liczne „ biogeochemiczne sprzężenia zwrotne ” . Niemniej jednak należy to wyjaśnić, jeśli chcemy prawidłowo ocenić, a nawet przewidzieć planetarne lub lokalne zdolności ekosystemów w zakresie naturalnego magazynowania dwutlenku węgla i tłumienia skutków zmian klimatycznych wywołanych przez człowieka.
Feedback pośredniczy cyklu hydrologicznego są szczególnie ważne i opady odgrywa główną rolę. Fizjologii roślin posiada co najmniej jeden dobrze znany rolę; do pewnego etapu (poza którym roślina umiera) wzrost poziomu CO 2powietrza zmniejsza przewodność szparkową i zwiększa efektywność wykorzystania wody przez rośliny (ilość wody potrzebna do wytworzenia jednostki suchej masy ), zmniejszenie zużycia wody skutkuje większą dostępnością wilgoci w glebie. W 2008 roku oszacowano, że skutki wzrostu CO 2w powietrzu w ekosystemie powinna być nasilona, gdy woda jest czynnikiem ograniczającym (ale należy również wziąć pod uwagę napływ azotu); zostało to wykazane w niektórych eksperymentach, ale jest to czynnik, który został „przeoczony” w wielu badaniach.
Zależność ta wydaje się na tyle silna, że umożliwia – w strefach umiarkowanych – dokładne prognozowanie rocznych zmian stymulacji biomasy powietrznej po wzroście poziomu CO 2 .na mieszanych użytkach zielonych zawierających rośliny typu C3 i C4 , w oparciu o sumę opadów sezonowych; deszczowa lato mieć pozytywny wpływ, natomiast jesienią i wiosną mieć negatywny wpływ na odpowiedź na CO 2. Efekt zwiększenia poziomu CO 2 będzie zatem zależeć głównie od nowych sald lub nierównowag, które zostaną ustanowione między opadami letnimi i jesienno-wiosennymi.
Powiązanie z azotem (kolejny pierwiastek zaburzony przez działalność człowieka, w tym rolnictwo przemysłowe, przemysł i emisje z ruchu samochodowego ) znajduje się tutaj: intensywne opady w zimnych i mokrych porach roku prowadzą do ograniczenia dostępu do pojazdów rośliny lądowe z azotem, a zatem ograniczają lub zakazują stymulacja biomasy przez poziom CO 2uniesiony. Zwrócono również uwagę, że prognoza ta sprawdzała się również dla poletek „ogrzanych” o 2 °C lub nieogrzewanych i była podobna dla roślin w C3 i całkowitej biomasie, co wydaje się umożliwiać prognostykom solidne prognozy dotyczące reakcji na wysokie stężenia CO 2 .w ekosystemie . Jest to cenny atut, ponieważ prognozy klimatyczne modeli o wysokiej rozdzielczości potwierdzają bardzo duże prawdopodobieństwo dużych zmian w rocznym rozkładzie opadów, nawet jeśli całkowita roczna ilość opadów, które spadły na ziemię, nie ulegnie zmianie. Te potwierdzone naukowo dane (w 2013 r.) powinny pomóc w wyjaśnieniu niektórych różnic, które pojawiły się w wynikach eksperymentów opartych na narażeniu roślin na podwyższony poziom CO 2 .oraz poprawić prospektywną wydajność modeli, które nie uwzględniły w wystarczającym stopniu sezonowego wpływu opadów atmosferycznych na reakcje różnorodności biologicznej na CO 2 14, zwłaszcza w środowiskach leśnych.
Bada się lub wdraża kilka sposobów ograniczenia akumulacji CO 2w powietrzu. Mogą obejmować procesy naturalne, takie jak fotosynteza lub procesy przemysłowe. Należy również dokonać rozróżnienia między wychwytywaniem u źródła a wychwytywaniem w atmosferze.
Startowy Indian Carbon Clean Solutions (CCSL) uruchomiła swój pierwszy obiekt, który przechwytuje i sposoby ponownego wykorzystania 100% CO 2(60 000 ton rocznie) z małej elektrowni węglowej w Indiach w Chennai (Madras); to CO 2jest oczyszczany, a następnie sprzedawany lokalnemu przemysłowcowi, który używa go do produkcji sody. Technologia CCSL obniża koszty CO 2sprzedawany po 30 dolarów za tonę w Indiach i 40 dolarów w Europie lub Stanach Zjednoczonych, znacznie poniżej ceny rynkowej: od 70 do 150 dolarów za tonę. Veolia podpisała umowę z CCSL na sprzedaż tego procesu na arenie międzynarodowej. W tym samym czasie firma Climeworks dąży do wychwytywania CO 2 filtrując powietrze z otoczenia.
Kanadyjska firma Carbon Engineering, założona przez inżyniera Davida Keitha i finansowana przez Billa Gatesa oraz kilka firm naftowych i wydobywczych, opracowała reaktor, który wydobywa CO 2atmosfery przy niższych kosztach niż istniejące technologie wychwytywania. Fundusze dostarczone przez inwestorów zostaną wykorzystane do połączenia tego procesu bezpośredniego wychwytywania z procesem „powietrze do paliw”, pozwalającym na przekształcenie węgla odzyskanego w atmosferze w paliwo podobne do benzyny. Planuje budowę dużego zakładu w Houston we współpracy z Occidental Petroleum . Jednak reaktory czujnikowe CO 2 2są bardzo energochłonne i dlatego muszą być zasilane z odnawialnych źródeł energii; Rada Naukowa Akademii Nauk Europejskich (EASAC) ma zastrzeżenia: zgodnie z nią eliminacja CO 2 w powietrzu nie zapobiegnie zmianom klimatu i jak dotąd nie spełnia zaleceń IPCC.
W kierunku produkcji „słonecznego metanu” z CO 2 ? .
Teoretycznie przekształcanie CO 2w paliwach lub surowcach chemicznych zmniejszyłoby zużycie paliw kopalnych i obniżyłoby emisje CO 2.
Konwersja elektrochemiczna z odnawialnych źródeł energii elektrycznej była przedmiotem wielu badań od 2010 roku.
Jedna nadzieja, oparta na fotochemii , jest taka, że możemy używać tylko światła słonecznego i niezanieczyszczających katalizatorów, które są niedrogie i obfite na Ziemi. Wśród fotokatalizatorów i elektrokatalizatorów molekularnych wymienionych w literaturze naukowej z 2010 roku tylko kilka jest stabilnych i selektywnych w redukcji CO 2 ; ponadto produkują one głównie CO lub HCOO, a katalizatory zdolne do generowania nawet niskich do umiarkowanych wydajności znacznie zredukowanych węglowodorów pozostają rzadkością.
Czterech badaczy, w tym dwóch Francuzów (Julien Bonin & Marc Robert) wyprodukowało katalizator będący kompleksem żelaza tetrafenyloporfiryny funkcjonalizowanym grupami trimetyloamonowymi , który prezentują jako (w momencie publikacji) najwydajniejszy i najbardziej selektywny do konwersji CO 2w CO, ponieważ może katalizować redukcję ośmiu elektronów CO 2w metanie w prostym świetle, w temperaturze i ciśnieniu otoczenia. Katalizator musi być jednak stosowany w roztworze acetonitrylu zawierającym fotosensybilizator i ofiarny donor elektronów, po czym działa stabilnie przez kilka dni. CO 2jest najpierw głównie przekształcany w CO przez fotoredukcję, a jeśli są dwa reaktory, CO wtedy generuje metan z selektywnością do 82% i wydajnością kwantową , tj. Sprawność świetlną 0 , 18%). Autorzy uważają, że inne katalizatory molekularne mogą być nią inspirowane.
Przewiduje się również układy „kokatalizy” katalizatorów molekularnych, a także układy oparte na perowskicie lub na kompleksach metali przejściowych .