گاز كربنيك يا دي‌اكسيد كربن يكي از گازهاي بي‌رنگ، بي‌بو و غيرقابل اشتعال است كه به‌طور طبيعي در جو زمين وجود دارد. اين گاز از دو عنصر كربن و اكسيژن تشكيل شده و به شكل مولكولي CO2 نشان داده مي‌شود. دي‌اكسيد كربن نقش بسيار مهمي در فرآيندهاي زيستي، صنعتي و زيست‌محيطي دارد و يكي از اجزاي اصلي چرخه كربن به شمار مي‌رود.

براي ارتباط با توليد كننده اكسيژن مايع روي لينك كليك كنيد.

ويژگي‌ها و خواص دي‌اكسيد كربن (CO2)

گاز كربنيك يا دي‌اكسيد كربن (CO2) داراي مشخصات فيزيكي و شيميايي مهمي است كه در ادامه به طور كلي آورده شده‌اند:

• فرمول شيميايي: CO2
• جرم مولكولي: 44.01 گرم بر مول
• ظاهر: گازي بي‌رنگ و بي‌بو
• حالت در دماي اتاق: گاز
• چگالي: حدود 1.5 برابر هوا (1.977 كيلوگرم بر متر مكعب در دماي 25 درجه سانتي‌گراد)
• نقطه ذوب: -78.5 درجه سانتي‌گراد (تبديل به يخ خشك)
• نقطه جوش: ندارد، مستقيماً از حالت جامد به گاز تبديل مي‌شود (تصعيد)
• حلاليت در آب: در آب حل مي‌شود و تشكيل اسيد كربنيك مي‌دهد (H2CO3)
• ويژگي شيميايي: خنثي است و با بسياري از مواد واكنش نمي‌دهد؛ اما با آب واكنش داده و اسيد كربنيك ايجاد مي‌كند.
• قابليت اشتعال: غيرقابل اشتعال
• اثر بر سلامتي: در غلظت‌هاي بالا مي‌تواند منجر به مشكلات تنفسي شود.
• ويژگي زيست‌محيطي: يكي از گازهاي گلخانه‌اي است كه در گرمايش جهاني نقش دارد.

اين مشخصات نشان مي‌دهند كه دي‌اكسيد كربن گازي بي‌خطر در غلظت‌هاي معمولي است، اما در غلظت‌هاي بالا مي‌تواند خطرناك و نيز از عوامل موثر در تغييرات آب‌وهوايي باشد.

منابع توليد گاز CO2

منشأ توليد دي‌اكسيد كربن (CO2) مي‌تواند به منابع طبيعي و انساني تقسيم شود. در ادامه به هر دو نوع منابع اشاره مي‌كنيم:

منابع طبيعي توليد دي‌اكسيد كربن:

تنفس موجودات زنده: تمامي جانداران از جمله انسان‌ها و حيوانات، هنگام تنفس اكسيژن مصرف كرده و دي‌اكسيد كربن توليد مي‌كنند.

فعاليت‌هاي آتشفشاني: فوران آتشفشان‌ها يكي از منابع طبيعي انتشار CO2 در جو است.

تجزيه مواد آلي: تجزيه بقاياي گياهان و حيوانات توسط باكتري‌ها و ميكروارگانيسم‌ها باعث توليد دي‌اكسيد كربن مي‌شود.

اقيانوس‌ها: دي‌اكسيد كربن در اقيانوس‌ها حل شده و از آن‌ها آزاد مي‌شود. تبادل CO2 بين جو و اقيانوس‌ها نيز منشأ مهمي از انتشار طبيعي اين گاز است.

آتش‌سوزي‌هاي طبيعي: جنگل‌ها و علفزارها در صورت آتش‌سوزي طبيعي CO2 را در اثر سوختن مواد آلي آزاد مي‌كنند.

منابع انساني (مصنوعي) توليد دي‌اكسيد كربن:

سوخت‌هاي فسيلي: سوزاندن سوخت‌هايي مانند نفت، گاز طبيعي و زغال‌سنگ در نيروگاه‌ها، صنايع، و وسايل نقليه از منابع اصلي انتشار CO2 است.

صنايع توليدي: برخي فرآيندهاي صنعتي مانند توليد سيمان، فولاد و شيميايي، دي‌اكسيد كربن را به عنوان محصول جانبي آزاد مي‌كنند.

جنگل‌زدايي: قطع درختان و از بين رفتن جنگل‌ها منجر به كاهش جذب CO2 توسط گياهان و افزايش آن در جو مي‌شود.

فعاليت‌هاي كشاورزي: فرآيندهاي كشاورزي و دامداري نيز مي‌توانند باعث توليد CO2 و ديگر گازهاي گلخانه‌اي شوند.

تأثير اين منابع:

منابع طبيعي به طور معمول در تعادل با فرآيندهاي جذب CO2 توسط گياهان و اقيانوس‌ها هستند. اما منابع انساني به دليل فعاليت‌هاي صنعتي و افزايش مصرف سوخت‌هاي فسيلي، باعث افزايش غلظت دي‌اكسيد كربن در جو شده‌اند، كه اين امر به تشديد اثر گلخانه‌اي و تغييرات آب‌وهوايي كمك كرده است.

كاربردهاي گاز كربن دي اكسيد

گاز دي‌اكسيد كربن (CO2) در بسياري از صنايع و كاربردهاي مختلف مورد استفاده قرار مي‌گيرد. در زير به برخي از مهم‌ترين كاربردهاي آن اشاره مي‌شود:

صنايع غذايي و آشاميدني:

گازدهي نوشيدني‌ها: CO2 در توليد نوشيدني‌هاي گازدار مانند نوشابه‌ها و آب معدني گازدار استفاده مي‌شود.

توليد آبجو: در فرآيند تخمير براي توليد آبجو و ساير نوشيدني‌هاي تخميري دي‌اكسيد كربن به عنوان محصول جانبي توليد و به نوشيدني اضافه مي‌شود.

نگهداري مواد غذايي: CO2 در بسته‌بندي مواد غذايي به عنوان يك عامل جلوگيري از فساد و حفظ تازگي مواد غذايي استفاده مي‌شود.

صنايع شيميايي:

توليد مواد شيميايي: دي‌اكسيد كربن به عنوان يك ماده خام براي توليد برخي تركيبات شيميايي مانند اوره، متانول و پليمرها به كار مي‌رود.

توليد كود شيميايي: در فرآيند توليد كودهاي نيتروژن‌دار، CO2 به عنوان يك محصول جانبي توليد مي‌شود.

پزشكي:

تنفس مصنوعي: در پزشكي از CO2 به همراه اكسيژن براي تحريك تنفس در بيماران استفاده مي‌شود.

جراحي لاپاراسكوپي: CO2 براي ايجاد فضاي كافي در داخل بدن در طي عمل‌هاي لاپاراسكوپي تزريق مي‌شود.

صنايع كشاورزي:

گلخانه‌ها: در گلخانه‌ها CO2 به منظور افزايش فتوسنتز و رشد سريع‌تر گياهان اضافه مي‌شود.

خاموش‌كننده‌هاي آتش:

كپسول‌هاي آتش‌نشاني: دي‌اكسيد كربن به دليل خاصيت خاموش‌كنندگي بدون باقي‌ماندن هيچگونه اثر مضر، به عنوان گاز خاموش‌كننده در بسياري از خاموش‌كننده‌هاي آتش استفاده مي‌شود.

حمل و نقل و نگهداري مواد فاسدشدني:

دي‌اكسيد كربن جامد (يخ خشك): از يخ خشك كه شكل جامد CO2 است، براي سرد نگه‌داشتن و حمل‌ونقل مواد غذايي و داروها بدون استفاده از برق يا يخ معمولي استفاده مي‌شود.

صنعت نفت و گاز:

افزايش برداشت نفت: دي‌اكسيد كربن به منظور افزايش فشار مخازن نفتي و كمك به برداشت بيشتر نفت در فرآيندهاي بهبود برداشت نفت تزريق مي‌شود.

تحقيقاتي و آزمايشگاهي:

در بسياري از آزمايشگاه‌ها، CO2 براي انجام آزمايش‌هاي شيميايي و بيولوژيكي به عنوان يك گاز واكنشي مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

اين كاربردها نشان مي‌دهند كه CO2 نه‌تنها به عنوان يك گاز گلخانه‌اي مهم در تغييرات آب‌وهوايي شناخته مي‌شود، بلكه در بسياري از صنايع و فرآيندهاي توليدي نيز نقش كليدي ايفا مي‌كند.

افزايش CO2 چه تاثيري بر دماي زمين مي‌گذارد؟

افزايش دي‌اكسيد كربن (CO2) در جو زمين به‌طور مستقيم به افزايش دماي كره زمين كمك مي‌كند. اين پديده به نام "اثر گلخانه‌اي" شناخته مي‌شود و يكي از عوامل اصلي تغييرات اقليمي و گرم شدن جهاني است.

اثر گلخانه‌اي چگونه كار مي‌كند؟

وقتي خورشيد به سطح زمين مي‌تابد، بخشي از انرژي خورشيدي به صورت گرما به زمين منتقل مي‌شود و زمين اين انرژي را بازتاب مي‌دهد. گازهاي گلخانه‌اي مانند دي‌اكسيد كربن اين گرماي بازتاب‌شده را جذب و در جو نگه‌مي‌دارند. اين باعث مي‌شود كه گرما به جاي خروج به فضا، در جو باقي بماند و در نتيجه دماي زمين افزايش يابد.

تاثير افزايش CO2:

افزايش دماي جهاني: با افزايش غلظت CO2 در جو، ميزان گرمايي كه در جو زمين نگه‌داشته مي‌شود، بيشتر شده و در نتيجه ميانگين دماي كره زمين به‌طور پيوسته افزايش مي‌يابد.

ذوب شدن يخ‌هاي قطبي: افزايش دما باعث ذوب سريع‌تر يخ‌هاي قطبي و يخچال‌هاي طبيعي شده كه اين به بالا آمدن سطح درياها و خطرات محيطي براي مناطق ساحلي منجر مي‌شود.

تغييرات الگوهاي آب‌وهوايي: افزايش CO2 و دماي جهاني مي‌تواند به بروز خشكسالي‌هاي شديدتر، بارش‌هاي سنگين‌تر و وقوع طوفان‌هاي شديدتر كمك كند.

اثرات بر اكوسيستم‌ها: افزايش دما و تغييرات اقليمي ناشي از آن مي‌تواند به تخريب اكوسيستم‌ها، نابودي زيستگاه‌هاي حيوانات و كاهش تنوع زيستي منجر شود.

بنابراين، افزايش دي‌اكسيد كربن در جو به‌طور مستقيم با افزايش دماي زمين و تغييرات اقليمي مرتبط است و از اين رو كاهش انتشار گازهاي گلخانه‌اي از اولويت‌هاي جهاني براي مقابله با تغييرات اقليمي است.

خطرات و مضرات گاز كربن دي اكسيد

گاز دي‌اكسيد كربن (CO2) به طور طبيعي در جو وجود دارد و نقش مهمي در فرآيندهاي زيستي مانند فتوسنتز دارد. با اين حال، در صورت افزايش بيش از حد آن يا قرارگيري در محيط‌هاي غلظت بالاي CO2، مي‌تواند خطرات و مضرات جدي براي محيط زيست و سلامت انسان‌ها داشته باشد. در ادامه، برخي از مهم‌ترين خطرات و مضرات CO2 آورده شده است:

خطرات زيست‌محيطي:

تغييرات اقليمي و گرمايش جهاني: افزايش غلظت دي‌اكسيد كربن در جو از طريق اثر گلخانه‌اي باعث به دام افتادن گرما و افزايش دماي زمين مي‌شود. اين امر منجر به تغييرات شديد در الگوهاي آب‌وهوايي، افزايش سطح درياها، ذوب شدن يخ‌هاي قطبي و ايجاد شرايط خشكسالي و سيلاب‌هاي شديد مي‌شود.

تخريب اكوسيستم‌ها: افزايش دما و تغييرات اقليمي مي‌تواند به تخريب زيستگاه‌هاي طبيعي، كاهش تنوع زيستي و نابودي گونه‌هاي جانوري و گياهي منجر شود.

اسيدي شدن اقيانوس‌ها: دي‌اكسيد كربن در آب حل شده و به شكل اسيد كربنيك تبديل مي‌شود كه اين امر اسيدي شدن اقيانوس‌ها را به دنبال دارد. اين فرآيند براي موجودات دريايي مانند مرجان‌ها و صدف‌ها تهديدآميز است و زنجيره‌هاي غذايي دريايي را مختل مي‌كند.

خطرات براي سلامت انسان:

افزايش CO2 در فضاي بسته: در فضاهاي بسته، غلظت بالاي دي‌اكسيد كربن مي‌تواند به مشكلات تنفسي منجر شود. قرارگيري در محيط‌هايي با غلظت بيش از حد CO2 ممكن است منجر به سرگيجه، سردرد، خفگي، و در موارد شديد حتي مرگ شود.

اثرات بر دستگاه تنفسي: تنفس هوايي با غلظت بالاي CO2 باعث افزايش اسيديته خون و تنفس سريع‌تر مي‌شود. اين وضعيت به خصوص براي افرادي كه مشكلات تنفسي يا قلبي دارند، مي‌تواند خطرناك باشد.

آلودگي هواي شهري: در مناطقي كه فعاليت‌هاي صنعتي و حمل و نقل زياد است، تجمع CO2 به همراه ديگر گازهاي آلاينده مي‌تواند كيفيت هواي محيط را كاهش دهد و خطرات بلندمدتي براي سلامت انسان‌ها ايجاد كند.

خطرات آتش‌سوزي:

تجمع در محيط‌هاي بسته: CO2 به دليل سنگين‌تر بودن نسبت به هوا مي‌تواند در نقاط پايين و فضاهاي بسته تجمع يابد و در صورتي كه محيط تهويه نشود، خطر خفگي را به همراه دارد.

سخن پاياني 

دي‌اكسيد كربن گازي است كه هم در فرآيندهاي زيستي و هم صنعتي نقش كليدي دارد. با اينكه اين گاز براي فرآيندهاي طبيعي ضروري است، افزايش بيش‌ازحد آن در جو به دليل فعاليت‌هاي انساني، منجر به مشكلات زيست‌محيطي مهمي مانند تغييرات آب‌وهوايي مي‌شود. از طرف ديگر، دي‌اكسيد كربن كاربردهاي گسترده‌اي در صنايع مختلف دارد و يكي از مهم‌ترين گازهاي صنعتي به شمار مي‌رود.