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¿Qué es CO2? 

El dióxido de carbono (fórmula química CO2) es un gas inodoro e incoloro que se encuentra naturalmente en la atmósfera. La molécula es linear (ver la ilustración). Algunas personas también se refieren a este gas como anhídrido carbónico pero de hecho lo que realmente quieren decir es hidrogenocarbonato (H2CO3), la solución del dióxido de carbono en agua.

CO2 y cannabis

En la actualidad la atmósfera terrestre contienen cerca de 383 ppm de dióxido de carbono (Enero, 2007)[1]. Esta concentración se eleva cada año, especialmente como resultado del uso a gran escala de combustible fósil, pero la deforestación también juega su rol en este tema [2]. Antes de la Revolución Industrial esta concentración era de aproximadamente 280 ppm. Este amento en la concentración del dióxido de carbono en la atmósfera probablemente tiene un papel importante en el calentamiento global.

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El dióxido de carbono se utiliza mucho en las bebidas en lata, como fuente de la "efervescencia". También se encuentra en la naturaleza en algunas aguas minerales. Asimismo, el dióxido de carbono se utiliza para luchar contra los incendios, particularmente en situaciones en las que el uso del agua es peligroso porque puede producir ciertas reacciones químicas muy dañinas, conducir la electricidad o causar un daño significativo como en el caso de los archivos de papel.

Descubrimiento

El dióxido de carbono fue descubierto a principios del siglo XVII para el aristócrata nacido en Bruselas, Jan Baptista van Helmont, quien lo llamó "gas Sylvester". Eligió este nombre después de que la combustión de carbón en un recipiente cerrado dejara una masa inferior a la masa original. Su conclusión fue que esa diferencia era transformada en una "espíritu salvaje" (spiritus sylvestre) de gas.

Propiedad química

El dióxido de carbono es usado por las plantas en el proceso de fotosíntesis. Éste es el proceso por el cual las plantas toman el agua y el dióxido de carbono de la atmósfera y lo combinan para producir glucosa, mientras liberan el oxígeno (O2) producido nuevamente en en ella. Para realizar este proceso se necesita energía que en este caso la brinda el sol.

fotosíntesis

En los invernaderos, el gas CO2 se utiliza como un nutriente para las plantas: en presencia de concentraciones altas de Co2 muchas plantas crecen más rápidamente. Con un aumento en la concentración de los niveles dióxido de carbono en el planeta existe la probabilidad de que la vegetación crezca más rápidamente.

Los animales hacen lo contrario a lo que realizan las plantas. Inspiran oxígeno y expiran dióxido de carbono cuando el oxígeno se utiliza para metabolizar (quemar) grasas y los carbohidratos para liberar la energía, y se produce el dióxido de carbono en ese proceso.

La manera más fácil de hacer dióxido de carbono es con la quema de carbón (carbón vegetal) en presencia de aire. Se libera en grandes cantidades a través de combustibles fósiles en combustión. Este proceso es una de las fuentes más importantes de energía para los humanos.

El intercambio natural terrestre de CO2 proviene de fuentes como los incendios en sabanas y bosques (causados por descargas de rayos), erupciones de volcanes, los procesos de fermentación en pantanos y manglares, y por el intercambio entre mares y océanos. La emisión industrial de CO2 llega a aproximadamente el 6% del total del CO2 terrestre natural según las teorías científicas actuales.

El dióxido de carbono es soluble en agua con la formación de anhídrido carbónico.

Propiedades fisiológicas de los mamíferos

Las células producen dióxido de carbono como un deshecho del metabolismo; el esfuerzo adicional produce anhídrido carbónico adicional, que es eliminado por la sangre. El anhídrido carbónico reduce el pH, el cual es mantenido con mucho cuidado por el cuerpo entre 7.35 y 7.45. Si el pH corre peligro de disminuir el centro respiratoro del cerebro es estimulado y el índice respiratorio es acelerado y profundizado. Al hacer esto, el exceso de dióxido de carbono se exhala a través de las vías respiratorias. Aunque el dióxido de carbono no es tóxico, en grandes concentraciones puede ser asfixiante debido a que desplaza al oxígeno. En el área circundante al Lago Nyos, un lago volcánico en Camerún, el 26 de agosto de 1986 murieron más de 1700 personas cuando se liberó una especie de bolsa gigante de Co2. El 16 de agosto de 2008 107 personas se enfermaron en la ciudad alemana de Mönchengladbach cuando una fábrica de extintores de incendio liberó accidentalmente 25.000 m3 CO2 [3] y fluyeron hasta la ciudad [4].

La posibilidad de un escape de gran volumen de dióxido de carbono es una de las preocupaciones más importantes con relación al almacenamiento de CO2.

Propiedades físicas

Existen dos propiedades físicas del dióxido de carbono que son importantes en la vida diaria. La propiedad más importante es la relacionada con el efecto invernadero. Además, debido a la manera que el dióxido de carbono cambia de fase, se usa para diferentes fines. Se puede ver este tema en el artículo principal sobre Calentamiento del Planeta Tierra. La concentración de CO2 ha aumentado dramáticamente desde la Revolución Industrial, y de forma explosiva desde 1960.

GasDebido a que el dióxido de carbono absorbe la radiación infrarroja, reduce la emanación del calor del sol hacia el espacio. Esto es lo que se llama Efecto Invernadero. Se ha descubierto que la concentración de CO2 ha aumenado desde la Revolución Industrial [5]. Durante los últimos 10.000 años la concentración de dióxido de carbono en la Tierra se ha generalmente mantenido en aproximandamente 275 ppm. Sin embargo, desde el principio de la Revolución Industrial la concentración del dióxido de carbono continúa aumentando. Desde la segunda mitad del siglo XX existe una aceleración significativa del índice de aumento. Cerca del año 2000 se descubrió que la concentración de dióxido de carbono ya había alcanzado 375 ppm[6]. El incremento en el CO2 ha sido causado principalmente por la quema de combustibles fósiles (petróleo y gas). Esto se puede deducir del hecho de que el isótopo de carbono C-13 en el CO2 atmosférico está cayendo, lo que podría haber indicado una fuente para las plantas. El isótopo C-14 también ha disminuido en el CO2 atmosférico, lo que indica una fuente de carbono que no ha estado en la biosfera por un largo tiempo. Finalmente, ciertas medidas tomadas con total precisión determinaron que la concentración de oxígeno también cayó con una velocidad correspondiente, lo que muestra un proceso de oxidación o combustión.

efecto invernaderoDe acuerdo con la mayoría de los expertos, el efecto invernadero está aumentando como consecuencia del incremento en la concentración de dióxido de carbono (lo que se llama efecto invernadero amplificado). En noviembre de 2007, El Panel Inter-gubernamental sobre Cambio Climático (IPCC) de las Naciones Unidas propuso que las emisiones de dióxido de carbono causadas por los humanos era el gas más importante del efecto invernadero [7]. Mientras existen otros gases con un efecto invernadero fuerte, las cantidades puras de las emisiones de dióxido de carbono son las que muestran las que este gas es el que produce mayor contribución al efecto invernadero.

La atmósfera de planeta Venus consiste en su mayor parte en dióxido de carbono. Como resultado, el efecto invernadero en ese planeta es muy grande.

El aumento en el nivel de dióxido de carbono en la atmósfera puede llevar a un crecimiento más rápido de las plantas, lo que podría equilibrar los efectos de la deforestación mencionados anteriormente. Otro efecto del aumento en el nivel del dióxido de carbono es que le valor del pH del agua que se mantiene en equilibrio con el aire está disminuyendo. Esto significa que el agua se está haciendo más ácida lo que podría estar teniendo consecuencias en la flora y la fauna. Ver también: Calentamiento de la Tierra y Captura y Almacenamiento de CO2.

Transiciones de fase

Transiciones de faseCuando el dióxido de carbono se enfría a −78.5 °C su estado pasa directamente a sólido, lo que también es conocido como hielo seco. Por otro lado, bajo presión de aire normal el hielo seco no se derrite cuando se lo calienta pero se sublima directamente a estado gaseoso. El dióxido de carbono sólido luce más o menos como el hielo hecho de agua. A 15 °C se convierte en líquido cuando la presión es de 50 bar.

Existe un número de experimentos espectaculares y que se pueden realizar relativamente sin peligro que involucran el uso de dióxido de carbono. Si un par de gránulos se introducen en un vaso con agua, el hielo seco se evapora gracias al "calor" relativo del agua. El agua comienza a hacer burbujas y emite una cantidad considerable de vapor. Luce como si el agua estuviera hirviendo, cuando en realidad está a temperatura ambiente o a temperatura menor de la que estaba. Dado que el vapor del ácido carbónico es más pesado que el aire, el vapor alcanza los bordes del vaso y los supera. Este efecto se usa frecuentemente en el teatro o en TV para las máquinas de niebla (a mayor escala).

Propiedades geológicas

El ácido carbónico se disuelve en (lluvia) agua, hidrogenocarbonato, y es de importancia geológica debido a que puede disolver tiza o piedra caliza. Todo esto lleva a que se produzca el fenómeno karst. En su forma ligada como carbonato de calcio (CaCO3) ocurre como piedra caliza. Cuando se disuelve el carbonato de calcio en ácido o se lo calienta para la producción de clinker o de cemento, se libera el CO2. La industria del cemento es responsable de aproximadamente el 5% de la emisión mundial anual de gas CO2 en el fenómeno de efecto invernadero.

Operaciones con las emisiones de CO2

Con el objetivo de regular la emisión de los gases que contribuyen al efecto invernadero, se ha formado un calendario de emisiones de dióxido de carbono [8]. Los participantes en estas operaciones de emisiones de CO2 reciben a principio de cada año una cierta cantidad de derechos.

Esta cantidad la establecen los gobiernos y ministerios nacionales en base del plan nacional de asignación (NAP). Una empresa en donde tiene lugar las emisiones (en el lenguaje legal se dice "establecimiento") tiene una participación de esos derechos, por lo tanto, tiene emisiones válidas permitidas. En los Países Bajos el registro del control de estas emisiones lo realiza la Autoridad Holandesa de Emisiones (NEA). Asimismo, otros países participantes tienen sus autoridades respectivas.

 

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