Surse de Poluare a Aerului - CO2

Capitolul 1

Informaţii generale

Dioxidul de carbon (CO2) este un compus chimic alcătuit din doi atomi de oxigen legaţi de un atom de carbon. La presiune şi temperatura standard se găseşte sub formă gazoasă. Din octombrie 2010 concentraţia CO2 în atmosfera terestră este considerată 338 ppm de volum, reprezentând 0,039% din atmosfera terestră.

Proprietăţile chimice şi fizice ale dioxidului de carbon sunt prezentate în tabelul 1.1.

Tabelul 1.1 – Proprietăţile CO2

Proprietatea Valoarea

Formula moleculară CO2

Masa moleculară 44,01 g/mol

Masa exactă 43,989829244 g/mol

Aspect Gaz incolor

Miros Inodor

Densitatea 1,562 g/mL (solid la 1 atm şi −78,5 °C)

0,770 g/mL (liquid la 56 atm şi 20 °C)

1,977 g/L (gaz la 1 atm şi 0 °C)

Temperatura de topire -78 °C, 194,7 K, -109 °F

Temperatura de fierbere -57 °C, 216,6 K, -70 °F

Solubilitatea în apă 1,45 g/L la 25 °C, 100 kPa

Vâscozitatea 0.07 cP la −78 °C

Dioxidul de carbon a fost unul dintre primele gaze descris ca o substanţă diferită de aer. Acesta fost descoperită în secolul XVII de către chimistul flamand Jan Baptist van Helmont care a observat că atunci când arde carbune într-un recipient închis masa cenuşei rezultată este considerabil mai mică decât masă iniţială a cărbunelui. El a interpretat că restul cărbunelui a fost transformat într-o substanţă invizibilă pe care el a denumit¬¬-o „gaz” sau „spirit sălbatic” (spiritus sylvestre).

Dioxidul de carbon a fost lichefiat (la presiuni mari) pentru prima dată în 1823 de către Humphry Davy şi Michael Faraday, iar prima descriere a dioxidului de carbon solid a fost realizată de către Charles Thilorier în 1834, care a observat atunci când a deschis un recipient cu dioxid de carbon lichid sub presiune că răcirea produsă prin evaporarea rapidă a lichidului a dus la formarea de zăpadă solidă de CO2.

Capitolul 2

Efectul CO2 asupra mediului

De la începutul industrializării, echilibrul energetic s-a schimbat pe pământ datorită creşterii emisiilor de gaze antropogene cu efect de seră, în principal a dioxidului de carbon (CO2). Efectul de seră a fost descoperit de Joseph Fourier în 1824, însă primele experimente au fost realizate de John Tyndall în 1858, iar primele determinări cantitative au fost realizate de Svante Arhenius în 1896. Efectul de seră este procesul de încălzire a atmosferei terestre prin care energia termică este absorbită de gazele cu efect de seră şi reflectată înapoi spre suprafaţa terestră. Din cantitatea totală de energie emisă de soare sub forma UV (ultravioletă), vizibilă şi aproape de domeniul IR (infraroşu) 50% este absorbită direct de suprafaţa terestră, iar restul este reflectată sub formă radiaţie infraroşie. Însă datorită gazelor cu efect de seră (vapori de apă contribuie cu 36-70%, CO2 cu 9-26 %, CH4 cu 4-9 %, ozon 3-7 %) şi această radiaţie este reflectată în atmosferă şi spre suprafaţa terestră ducând astfel la o creştere a temperaturii faţă de cazul în care concentraţia acestor gaze ar fi mai mică.

Figura 2.1. – Efectul de seră

Intensitatea acestui fenomen depinde de concentraţia CO2 din atmosferă şi are implicaţii în influenţarea condiţiilor climaterice globale. Relaţia dintre concentraţia dioxidului de carbon din atmosferă şi creşterea temperaturii a fost evidenţiată de Svante Arhenius, care a enunţat legea încălzirii globale:

„ Dacă cantitatea de acid carbonic creşte în progresie geometrică, atunci temperatura va înregistra o creştere sub forma unei progresii aritmetice.”

Expresia matematică a acestei legii este folosită şi astăzi:

∆E=α∙ln⁡ C/C_0 (1.1)

Relaţia dintre concentraţia dioxidului de carbon din atmosferă şi temperatura medie globală poate fi observată şi în figura 2.2. în care este prezentată atât variaţia concentraţiei CO2 cât şi a temperaturii.

Figura 2.2. – Relaţia dintre concentraţia CO2 şi temperatura medie globală

Dioxidul de carbon este mai periculos decât celelalte gaze cu efect de seră deoarece are un efect ireversibil pe termen lung asupra mediului, ceea ce înseamnă că chiar dacă în următorii 1000 de ani ar fi emisii de CO2 zero, temperatura nu va scădea semnificativ. Aceasta se datorează faptului că, spre deosebire de metan şi oxizii de azot, dioxidul de carbon persistă mai mult timp în atmosfera terestră.