CO2

 

 

 

 

Występowanie w przyrodzie

Oxid węglowy to powszechna część atmosfery ziemskiej, przy czym jego koncentracja^[4] w powietrzu zmienia się w zależności od lokalnych warunków, wysokości nad poziomem morza i względnej wilgotności powietrza w atmosferze. W wyniku głównie emisji przemysłu jego średnia koncentracja w powietrzu stale rośnie (patrz sekcja „Wpływ tlenku węgla na globalne ocieplenie”).

Lokalnie bardzo wysoka koncentracja występuje w miejscach jego wylotu z ziemi w wulkanicznie aktywnych obszarach i w niektórych naturalnych wodach mineralnych. Ze względu na to, że jest cięższy niż powietrze, może się w tych miejscach gromadzić i stanowić niebezpieczną pułapkę dla zwierząt i ludzi. Rocznym takim wulkanicznym działalnością dostarczane jest do atmosfery Ziemi około 130–230 Tg, co stanowi tylko 0,5% produkcji CO₂ przez ludzkość^[5].

Oxid węglowy został również znaleziony w przestrzeni międzygwiazdowej. Jest głównym składnikiem atmosfer planety Wenus i Marsa. Spektroskopowo potwierdzono również jego obecność w kometach.

Zastosowanie

Oxid węglowy to gaz łatwo dostępny w przemyśle. Stosuje się go jako:

• surowiec chemiczny do produkcji:
  • nieorganicznych węglanów
  • metanolu
  • polikarbonianów
  • poliuretanów
  • karbamianów
  • izocyjanianów
  • innych organicznych związków
• nośnik gazu i atmosfera ochronna dla celów spożywczych
• składnik napojów gazowanych
• napełnienie śnieżnych sprzętów gaśniczych
• środek chłodzący (lód suchy)
• w medycynie dodaje się (do 5 %) do tlenku dla zwiększenia skuteczności oddychania
• w akwarystyce do wspomagania wzrostu roślin akwariowych

Wpływ tlenku węgla na globalne ocieplenie

W zasadzie tlenek węgla nie jest szkodliwy, ponieważ nie jest trujący. W końcu roku 1997 na Konferencji dotyczącej atmosfery przeprowadzonej w Japonii (Kjóto), negocjujące kraje doszły do przyjęcia ograniczeń dla produkcji CO₂. Te ograniczenia znane są pod nazwą Protokół z Kjóto. Wzrost CO₂ w powietrzu jest uważany za główną przyczynę globalnego ocieplenia, jest spowodowany głównie spalaniem paliw kopalnych i zmniejszeniem się lasów. Na szczęście największy ekosystem wiążący powietrzny tlenek węgla – morski fitoplankton – nie jest zbyt zaburzony.

Duża ilość tlenku węgla jest również rozpuszczona w światowych morzach i oceanach, które w ten sposób regulują jego ilość w atmosferze. Stopniowy wzrost globalnej temperatury jednak negatywnie wpływa na rozpuszczalność CO₂ w wodzie morskiej i w wyniku pozytywnej pętli sprzężenia zwrotnego dostaje się z powrotem do powietrza dodatkowa ilość tego gazu cieplarnianego. Na szczęście większość tlenku węgla jest w wodzie morskiej chemicznie związana w postaci jonów węglanowych i wodorowęglanowych, za co zawdzięczamy mu reakcję z wapnianymi minerałami podobną do równania:

CaCO₃ + CO₂ + H₂O ←→ Ca²⁺ + 2 HCO₃^-

Ta równowaga jednak z rosnącą temperaturą przesuwa się w lewo.

Również intensywność fotosyntezy fitoplanktonu jest zależna od optymalnej temperatury i z jej wzrostem nad optymalną maleje.

Tlenek węgla i biomasa

Ponadto spalanie biomasy czyli biogazu powoduje powstanie tlenku węgla również podczas kompostowania. Część materii organicznej pozostaje na polu jako resztki pożniwne i system korzeniowy.

Podczas kompostowania duża część materii organicznej jest przekształcana w stabilizowane organo-mineralne nawozy z wysokim udziałem substancji humusowych, więc duży udział węgla pozostaje długoterminowo związany w humusie, który poprawia właściwości gleb (wodochłonność, pojemność buforową itd.). Ponadto poprawione właściwości gleby prowadzą do wyższych plonów, a więc i intensywniejszej asimilacji CO₂ podczas fotosyntezy.

Historyczne siedliska

Oxid węglowy był pierwszym związkiem chemicznym, który został opisany jako gaz różniący się od powietrza. W 17. stuleciu flamandzki chemik Jan Baptist van Helmont zauważył, że podczas spalania węgla drzewnego w zamkniętej naczyniu masa popiołu była mniejsza niż masa pierwotnego węgla. Wyjaśnił to przekształceniem części węgla w niewidzialną substancję, którą nazwał gaz spiritus sylvestre.

W połowie 18. stulecia właściwości tego gazu badali bardziej szczegółowo szkocki lekarz Joseph Black. Zauważył, że ogrzewanie wapnia lub jego reakcja z kwasami prowadzi do powstania gazu, który nazwał „fixed air” („powietrze związane”), ponieważ można go było wiązać silnymi zasadami (np. wodorotlenkiem wapnia). Zauważył również, że jest cięższy niż powietrze i że w przeciwieństwie do normalnego powietrza nie wspiera spalania i że zwierzęta w nim umierają. Wiązanie z wodorotlenkiem wapnia użył do dowiedzenia, że znajduje się w wydychanym powietrzu i że uwalnia się podczas procesu fermentacji (kwasowania).