Dióxido de carbono
Dióxido de carbono (fórmula química CO2) é um composto químico formado por moléculas, cada uma com um átomo de carbono ligado covalentemente a dois átomos de oxigênio. Encontra-se no estado gasoso à temperatura ambiente. No ar, o dióxido de carbono é transparente à luz visível, mas absorve a radiação infravermelha, agindo como um gás de efeito estufa. É um gás traço na atmosfera da Terra em 421 partes por milhão (ppm), ou cerca de 0,04% em volume (em maio de 2022), tendo subido dos níveis pré-industriais de 280 ppm. A queima de combustíveis fósseis é a principal causa dessas concentrações aumentadas de CO2 e também a principal causa da mudança climática. O dióxido de carbono é solúvel em água e é encontrado em águas subterrâneas, lagos, calotas polares e água do mar. Quando o dióxido de carbono se dissolve na água, forma carbonato e principalmente bicarbonato ( HCO−3), que causa a acidificação oceânica à medida que os níveis de CO2 atmosférico aumentam.
Propriedades físicas
O dióxido de carbono é incolor. Em baixas concentrações, o gás é inodoro; entretanto, em concentrações suficientemente altas, tem um odor forte e ácido. Em temperatura e pressão padrão, a densidade do dióxido de carbono é de cerca de 1,98 kg/m3, cerca de 1,53 vezes a do ar. O dióxido de carbono não tem estado líquido a pressões abaixo de 0,51795(10) MPa(5,11177(99) atm). A uma pressão de 1 atm (0,101325 MPa), o gás se deposita diretamente em um sólido a temperaturas abaixo de 194,6855(30) K(−78,4645(30) °C) e o sólido sublima diretamente a um gás acima desta temperatura. Em seu estado sólido, o dióxido de carbono é comumente chamado de gelo seco.
A libertação de dióxido de carbono vinda da queima de combustíveis fósseis e mudanças no uso da terra (desmatamentos e queimadas, principalmente) impostas pelo homem constituem importantes alterações nos estoques naturais de carbono e tem um papel fundamental na mudança do clima do planeta. Outros grandes emissores são a produção de cimento e aço, refinaria de petróleo e indústria petroquímica. Por exemplo, o ácido acrílico, um importante monómero é produzido em uma quantidade de mais de 5 milhões de toneladas/ano. O desafio é o desenvolvimento desses processos é encontrar um catalisador adequado e condições de processo que maximizem a formação do produto e minimizem a produção de CO2. O excesso de dióxido de carbono que atualmente é lançado para a atmosfera resulta da queima de combustíveis fósseis principalmente pelo setor industrial e de transporte. Além disso, reservatórios naturais de carbono e os sumidouros (ecossistemas com a capacidade de absorver CO2) também estão sendo afetados por ações antrópicas. Devido o solo possuir um estoque 2 a 3 vezes maior que a atmosfera, mudanças no uso do solo podem ser importante fonte de carbono para a atmosfera.
Industrial processes
O dióxido de carbono pode ser obtido por destilação do ar, mas o método é ineficiente. Industrialmente, o dióxido de carbono é predominantemente um produto residual não recuperado, produzido por vários métodos que podem ser praticados em várias escalas. A combustão de todos os combustíveis à base de carbono, como metano (gás natural), destilados de petróleo (gasolina, diesel, querosene, propano), carvão, madeira e matéria orgânica genérica produz dióxido de carbono e, exceto no caso de carbono puro, água. Como exemplo, a reação química entre metano e oxigênio: O ferro é reduzido de seus óxidos com coque em um alto-forno, produzindo ferro-gusa e dióxido de carbono:
O dióxido de carbono é usado pelas indústrias alimentícia, petrolífera e química. O composto tem vários usos comerciais, mas um de seus maiores usos como produto químico é na produção de bebidas carbonatadas; fornece o brilho em bebidas carbonatadas, como água com gás, cerveja e espumante.
Precursor de produtos químicos
Na indústria química, o dióxido de carbono é consumido principalmente como ingrediente na produção de ureia, sendo uma fração menor utilizada para produzir metanol e uma série de outros produtos. Alguns derivados de ácido carboxílico, como o salicilato de sódio, são preparados usando CO2 pela reação de Kolbe-Schmitt. Além dos processos convencionais que utilizam CO2 para produção química, métodos eletroquímicos também estão sendo explorados em nível de pesquisa. Em particular, o uso de energia renovável para produção de combustíveis a partir de CO2 (como o metanol) é atraente, pois pode resultar em combustíveis que podem ser facilmente transportados e usados em tecnologias de combustão convencionais, mas sem emissões líquidas de CO2.
Agricultura
As plantas requerem dióxido de carbono para realizar a fotossíntese. As atmosferas das estufas podem (se forem grandes, devem) ser enriquecidas com CO2 adicional para sustentar e aumentar a taxa de crescimento das plantas. Em concentrações muito altas (100 vezes a concentração atmosférica ou superior), o dióxido de carbono pode ser tóxico para a vida animal, portanto, aumentar a concentração para 10 000 ppm (1%) ou mais por várias horas eliminará pragas como moscas-brancas e ácaros em uma estufa.
Alimentos
O dióxido de carbono é um aditivo alimentar utilizado como propulsor e regulador de acidez na indústria alimentícia. É aprovado para uso na UE (listado como número E E290), EUA e Austrália e Nova Zelândia (listado por seu número SIN 290). Um doce chamado Pop Rocks é pressurizado com dióxido de carbono a cerca de quatro mil kPa. Quando colocado na boca, ele se dissolve (como qualquer outro rebuçado) e libera as bolhas de gás com um estalo audível. Os agentes de fermentação fazem a massa crescer produzindo dióxido de carbono. A levedura de padeiro produz dióxido de carbono por fermentação de açúcares dentro da massa, enquanto fermentos químicos, como fermento em pó e bicarbonato de sódio, liberam dióxido de carbono quando aquecidos ou se expostos a ácidos.
