Углекислый газ где применяется: Углекислый газ (диоксид углерода) – Что такое Углекислый газ (диоксид углерода)?

alexxlab | 22.01.2023 | 0 | Разное

Применение углекислого газа в промышленности

Многие промышленные области задействуют углекислый газ для проведения разнообразных технологических процессов. Эксплуатационные свойства диоксида углерода позволяют задействовать газ в металлургической промышленности, химической индустрии, на пищевых производствах и т. д.

Получение диоксида углерода и его виды

Углекислый газ или углекислота – химическое соединение, объединившее в себе два компонента: углерод и кислород. Диоксид углерода может иметь как газообразную, так и жидкую форму. В промышленных целях углекислоту получают несколькими способами:

• обжиг известняка или антрацита в специализированных печных установках;
• сбор газов при брожении спиртов и дрожжевых смесей;
• смешение серной кислоты и эмульсии мела в особых установках;
• сжигание угля, природного газа, иных видов топлива в котельных;
• обработка отходящих газов химических производств.

Наиболее распространен способ получения углекислого газа путем обработки побочных продуктов брожения.

Наиболее часто диоксид углерода поставляется в специализированных стальных емкостях – можно купить углекислый газ в баллонах объемом 5, 10, 20 и 40 литров.

Свойства углекислого газа

Диоксид углерода – нетоксичное неядовитое вещество, без цвета и запаха, с кисловатым привкусом. Взрыво- и пожаробезопасен. Углекислый газ тяжелее воздуха, имеет тенденцию скапливаться на полу в непроветриваемых помещениях. При превышении допустимой концентрации в воздухе (не более 5 % от общего объема) способен вызывать удушье и кислородную недостаточность у живых организмов. При -80 °C газ замерзает, процесс застывания сопровождается формированием снега и льда. Растворяясь в воде, диоксид углерода превращается в угольную кислоту.

Сферы применения углекислоты

Диоксид углерода имеет широкое распространение во многих отраслях промышленности. Заправка баллонов газом с доставкой может понадобиться в таких сферах, как:

• работа химических предприятий – с помощью углекислого газа здесь происходит терморегуляция в реакторах, производятся материалы на синтетической основе, осуществляется очистка волокон, веществ, полимеров;
• медицинская и фармацевтическая промышленность – создание инертной среды, синтезирование компонентов, регуляция атмосферы также производятся при участии двуокиси углерода;
• сельское хозяйство – производство удобрений, увеличение урожайности культур;
• пищевая отрасль – газирование напитков, производство сухого льда, хранение, упаковка и транспортировка готовых продуктов;
• металлургия – создание защитной среды при сварке, осаждение летучих продуктов сгорания;
• наука – разделение и исследование веществ;
• бумажное производство – нейтрализация таллового масла;
• гражданская оборона – производство средств пожаротушения;
• охрана природных ресурсов – регуляция кислотных и щелочных показателей воды;
• электроника – обработка функциональных деталей, удаление загрязнений и напыления.

Предыдущая статьяТехника безопасности при газосварочных работах

Углекислый газ – источник чистой энергии?

AFP

Углекислый газ считается одной из основных причин глобального потепления. Но мало кто догадывается, что его можно использовать еще и для производства энергии. Две швейцарских фирмы взялись разработать соответствующие технологии.

Этот контент был опубликован 11 апреля 2014 года – 11:00 11 апреля 2014 года – 11:00

Скотт Каппер (Scott Capper), swissinfo.ch

Углекислый газ в настоящее время является газом с самой плохой репутацией, хотя без него Земля давно бы превратилась в космический холодильник, растеряв все свое тепло. Однако то, что миллионы лет назад способствовало появлению и развитию жизни, сегодня угрожает поставить на этой жизни крест.

Речь идет о техногенной углекислоте, которая является парниковым газом и грозит катастрофическим повышением средней температуры на планете. Однако ничто в природе нельзя назвать однозначно вредным или полезным. Это касается и углекислоты. Невероятно, но факт: углекислый газ или двуокись углерода можно использовать для производства энергии, не отягощая при этом атмосферу вредными выбросами, а, напротив, очищая наш воздух от ненужных примесей.

Две швейцарских компании в настоящее время разрабатывают технологии, которые позволят в будущем использовать СО2 для получения дешевой и чистой энергии. Один из этих научных проектов, финансируемый из частных источников, намерен, упрощенно говоря, очищать воздух от CO2 при помощи своего рода гигантского пылесоса. Другой проект, финансируемый из общественных бюджетов, разрабатывает технологию получения из углекислоты метана при помощи минералов цеолитной группы.

Первым проектом в течение последних пяти лет занимается расположенная в Цюрихе компания «Climeworks», являющаяся венчурным проектом Высшей технической школы Цюриха. Эта компания намерена разработать технологию, которая позволяла бы на постоянной основе извлекать атмосферный CO2, который затем можно было бы использовать для производства синтетического топлива или применять для других целей.

Эта компания собирается аккумулировать углекислый газ путем пропускания воздуха через специально обработанный целлюлозный фильтр, расположенной внутри своего рода большого пылесоса. После того, как этот фильтр до предела насыщается углекислотой, он нагревается при помощи энергии, полученной на основе биогаза или из другого возобновляемого источника энергии, за счет чего ученые получают в свое распоряжение исключительно «чистый» углекислый газ.

«Мы стремимся, если говорить на научном жаргоне, декарбонизировать транспортный сектор, на долю которого приходится самый большой процент общих выбросов СО2», — говорит Кристоф Гебальд (Christoph Gebald), один из основателей компании «Climeworks».

Партнерство с «Ауди»

По данным Межправительственной группы экспертов ООН по изменению климата, антропогенное (техногенное) изменение климата на 3,5% обусловлено воздействием на атмосферу авиации. А всего на сектор мирового транспорта приходятся 13% от общей «вины» за глобальное потепление.

Сейчас в мире идет гонка научных и технологических проектов, с помощью которых можно было бы снизить вредное воздействие транспорта на атмосферу. Компания «Climeworks», например, разработала технологию «прямого захвата и очистки воздуха» («Direct air capture» — «DAC»), при помощи которой, фильтруя около двух миллионов кубических метров воздуха в год, можно получать до одной тонны углекислого газа.

Результат первых тестов был настолько интересным, что свое внимание на данную технологию обратил немецкий автогигант «Audi». С точки зрения концерна такая технология могла бы стать ключевым элементом создания транспортных средств, работающих на синтетическом топливе.

Технология «Прямого захвата и очистки воздуха» («Direct air capture» — «DAC») Climeworks

«То, что им нужно, это устойчивый источник углекислого газа», — отмечает К. Гебальд, — «Он может быть либо биогенным, либо атмосферным». Однако, как считает молодой предприниматель, биогенные источники углекислоты, работающие на основе сжигания или разложения биоматериала, не могут в достаточной степени удовлетворить потребности компании «Ауди».

Поэтому принято решение построить в ближайшем будущем тестовую установку на основе технологии «прямого захвата и очистки воздуха», которая должна выявить производственный потенциал данного способа добычи углекислоты. И если этот потенциал окажется достаточно большим, то эту технологию концерн «Audi» может использовать для массового производства синтетического топлива. Кроме того, возможно, ее можно будет применять и в других сферах.

Empa

Многое зависит от того, насколько успешно будет в будущем развиваться компания «Climeworks». Перспективы вырисовываются неплохие. Фирма уже сейчас является одним из 11-ти финалистов конкурса «Virgin Earth Challenge», состязания с призовым фондом в 25 млн. долларов. Цель конкурса — выявить технологии, которые могут обеспечить «разработку экологически устойчивого и экономически рентабельного метода удаления парниковых газов из земной атмосферы».

Проблемы и задачи

Извлечение и накопление углекислого газа является лишь одним из ряда шагов в процессе производства синтетического топлива. В теории еще одним источником энергии может стать метан, добывать который относительно просто, в частности, на основе смеси водорода с диоксидом углерода.

Данная смесь получает импульс от внешнего — в идеале возобновляемого — источника энергии, в результате чего запускается реакция, названная по имени французского химика и нобелевского лауреата Поля Сабатье́ (Paul Sabatier, 1854 — 1941), открывшего её в начале 20 века. Итогом реакции становится метан плюс вода в качестве побочного продукта.

Основная проблема заключается в том, чтобы сделать данный процесс экономически рентабельным. Не менее сложна и процедура отделения молекул воды от молекул метана. Добавление катализатора, элемента, который ускоряет процесс, могло бы помочь преодолеть некоторые сложности. Однако данный подход таит в себе риск выделения угарного газа (СО) и получения совершенно недостаточных итоговых объемов метана.

Решением этих и иных проблем занимаются недалеко от Цюриха ученые швейцарского федерального «Научного Института проблем контроля и сопротивления материалов» («Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt» — «EMPA»). Они разработали метод абсорбирования углекислоты с последующим превращением ее в микропористые минералы группы цеолитов.

«Обогащенные никелем цеолиты способны абсорбировать получаемую в результате реакции Сабатье воду. Хорошо то, что угарный газ почти не выделяется, при этом в результате мы получаем как раз искомый метан», — рассказывает Андреас Боргшульте (Andreas Borgschulte), ученый и руководитель проекта. Технология эта пока далека от совершенства.

«Основной вопрос сейчас заключается в поиске методов, при помощи которых данный процесс будет работать и при низких температурах. Проблема состоит также в том, что объем воды, который цеолит способен абсорбировать, пока ограничен, а поэтому нам приходится искать способы „сушки“ этих минералов, их „регенерации“. Так что мы продолжаем наши эксперименты», — поясняет ученый.

Главные сложности впереди

По словам Андреаса Боргшульте, здесь возникают не только химические, но и технические сложности, например, следует определить, какой должна быть конструкция реактора, внутри которого будет проходить реакция Сабатье, и как следует организовать отвод и накопление значительных объемов метана и энергии, не говоря уже о вопросах финансирования.

Еще одна проблема заключается в том, чтобы свести к нулю негативное воздействие данной технологии на атмосферу, а это значит, что требуемая для ее функционирования углекислота должна добываться на основе переработки биомассы, а не в результате сжигания минерального топлива.

«Цены на газ сейчас очень низкие, так что нам пока трудно с ним конкурировать», — замечает Боргшульте. «Синтетический газ все еще дороже естественного в пять раз». Накладные расходы являются проблемой и для фирмы «Climeworks». По данным цюрихской Высшей технической школы (ЕТН) добывание CO2 из воздуха стоит сейчас до 600 франков за тонну, но эта фирма надеется в ближайшие годы сократить расходы до 100 франков за тонну, что сделает процесс более или менее рентабельным.

Разрабатываемая компанией «Climeworks» технология как раз и двигается именно в этом направлении. Она исходит из того, что тепловая энергия, необходимая в рамках данного метода для абсорбирования углекислого газа, эквивалентна температуре, не превышающей 100 градусов Цельсия, тогда как другие технологии и системы требуют куда больше энергии, эквивалентной температуре в 300 градусов.

Впрочем, все эти технологии, даже будучи «доведенными до ума» и нашедшими самое широкое применение, все равно проблему глобального потепления решить не смогут. «Эти технологии — не панацея и не палочка-выручалочка. Они должны быть важной, но только частью глобальной средне- и долгосрочной программы действий по предотвращению потепления. Разработка такой программы, на мой взгляд, куда важнее», — указывает К. Гебальд.

Неоднозначная углекислота

Углекислый газ (СО2) играет важную роль в формировании климата и определении температуры на земной поверхности. Этот газ является неотъемлемой частью так называемого «геохимического цикла углерода» — комплекса процессов, в ходе которых происходит перенос углерода между различными геохимическими резервуарами. В истории Земли углеродный цикл менялся весьма значительно, причем имели место как медленные постепенные изменения, так и резкие катастрофические события. Важнейшую роль в круговороте углерода играют живые организмы. В различных формах углерод присутствует во всех оболочках Земли.

Геохимический цикл углерода всегда происходит через атмосферу и гидросферу. Тем самым, даже самые глубинные процессы могут влиять на окружающую среду и биосферу. Сегодня, однако, велики опасения, что из-за поступления техногенной углекислоты в атмосферу, в результате чего ее доля в ней увеличилась на 31% по сравнению с доиндустриальной эпохой, может наступить катастрофическое глобальное потепление. Углекислый газ является не единственным парниковым газом. Метан и оксид азота так же создают парниковый эффект, а вот угарный газ такого влияния не оказывает.

Цеолиты — большая группа близких по составу и свойствам минералов, водные алюмосиликаты кальция и натрия из подкласса каркасных силикатов, со стеклянным или перламутровым блеском, известных своей способностью отдавать и вновь поглощать воду в зависимости от температуры и влажности. Другим важным свойством цеолитов является способность к ионному обмену — они способны селективно выделять и вновь впитывать различные вещества, а также обменивать катионы. Наиболее распространённые представители группы цеолитов — натролит, шабазит, гейландит, стильбит (десмин), морденит, томсонит, ломонтит.

Показать больше

Показать больше

В соответствии со стандартами JTI

Показать больше: Сертификат по нормам JTI для портала SWI swissinfo.ch

Показать больше

Показать больше

Углекислый газ и сухой лед Информационный бюллетень

Что такое углекислый газ и как он используется?

Двуокись углерода (CO2) представляет собой соединение углерода и кислорода в весовых пропорциях примерно 27,3% углерода к 72,7% кислорода. Газ при нормальных атмосферных температурах и давлениях, углекислый газ бесцветен, не имеет запаха и примерно в 1,5 раза тяжелее воздуха.

Углекислый газ может существовать в виде газа, твердого вещества или жидкости.

Газообразный диоксид углерода используется главным образом для газирования безалкогольных напитков и пива. Он также используется в качестве химиката при очистке воды.

Жидкая двуокись углерода используется для замораживания и охлаждения пищевых продуктов; газирование напитков; очистка воды; низкотемпературные испытания авиационных и электронных компонентов; интенсификация нефтяных и газовых скважин; и управление химическими реакциями. Применяется также в качестве огнетушащего вещества в переносных и встроенных системах пожаротушения.

Твердый диоксид углерода, также известный как сухой лед, очень холодный (-109 °F / -78 °C) и широко используется для охлаждения вакцин, охлаждения и замораживания пищевых продуктов, консервации образцов крови и тканей, термообработки металлов, и даже для создания специальных эффектов, таких как туман, для мероприятий или постановок.

Откуда берется углекислый газ?

Углекислый газ в атмосфере

По данным НАСА, атмосфера Земли состоит примерно из 78,09 % азота, 20,95 % кислорода и 0,93 % аргона. Углекислый газ является одним из нескольких газовых примесей (наряду с метаном, закисью азота и озоном), которые составляют оставшиеся 0,03% атмосферы Земли.

Источники диоксида углерода для коммерческого использования

Большие количества диоксида углерода для коммерческого использования в основном получают из геологических запасов или из потоков побочных продуктов одного из следующих процессов:

• Ammonia production
• Ethyl alcohol production
• Hydrogen production
• Ethylene oxide production
• Synthetic natural gas production
• Acid neutralization
• Power plant combustion

Carbon dioxide is contained, shipped, and stored in liquid, gas или твердой форме.

Углекислый газ обычно сжижают путем сжатия и охлаждения для хранения или транспортировки.

Сухой лед – как он производится?

Твердый диоксид углерода производится путем снижения давления жидкого CO2 до точки, при которой образуются сухой лед и холодный пар.

Твердый диоксид углерода затем спрессовывают в блоки сухого льда, разрезают или формуют в виде плит или ломтиков или экструдируют в виде гранул. Сухой лед для охлаждения вакцин в основном поставляется в виде гранул различных размеров.

Для получения информации о безопасном обращении, транспортировке и использовании сухого льда, а также более подробной информации о продукте двуокиси углерода посетите Ресурсный центр безопасности сухого льда CGA.

Этот информационный бюллетень предоставлен Ассоциацией производителей сжатого газа (CGA). Компания CGA, основанная в 1913 году, занимается разработкой и продвижением стандартов безопасности и безопасных методов в индустрии промышленных, медицинских и пищевых газов. CGA представляет более 130 компаний-членов, включая производителей, дистрибьюторов, поставщиков и перевозчиков газов, криогенных жидкостей и сопутствующих товаров и услуг.

CGA является ведущим авторитетом в области технической информации и информации по безопасности для промышленных, медицинских и пищевых газов в Северной Америке и во всем мире. Наши члены привержены постоянному совершенствованию промышленной безопасности.

Стандарт безопасности с 1913 года

Заинтересованы в членстве? Свяжитесь с нами для получения дополнительной информации.

Двуокись углерода в продуктах питания и напитках

Двуокись углерода является одним из газов, используемых в пищевой промышленности и производстве напитков. Но что такое углекислый газ? Как он используется в пищевой промышленности? На эти вопросы мы отвечаем в этой статье.

Что такое углекислый газ?

Углекислый газ, также известный как CO2, содержится в нашей атмосфере. Его много и его можно получить разными способами. Обычно он не имеет запаха, бесцветен и негорюч при нормальной температуре. Инертный и нетоксичный, он состоит из одного атома углерода и двух атомов кислорода. В промышленности он бывает твердым, жидким и газообразным.

Как двуокись углерода используется в пищевой промышленности и производстве напитков?

Сохранение зерна, фруктов и овощей

При сборе и хранении зерновые фрукты и овощи подвержены заражению вредителями и могут привести к потерям. Введение двуокиси углерода в хранилище помогает предотвратить это, потому что при определенном уровне СО2 смертелен для живых существ, тем самым убивая любых насекомых или вредителей. Нетоксичный характер газа делает его предпочтительным по сравнению с фумигацией химическими веществами.

Помимо предотвращения заражения вредителями, газ в упаковке с модифицированной атмосферой (MAP) или упаковке с контролируемой атмосферой (CAS) помогает сохранить овощи и фрукты свежими в течение длительного периода времени. Это предотвращает его созревание и затвердение, а также развитие плесени.

Производство напитков

Если вы когда-либо слышали термин «газированные напитки», то это относится к напиткам, содержащим CO2. Их обычно добавляют в напитки, чтобы они не испортились во время хранения, и это также делает их шипучими.

Газ хорошо растворим и при контакте с водой превращается в углекислоту. Угольная кислота объясняет покалывание, которое вы чувствуете на языке, когда делаете глоток.

Производство замороженного мяса

Во-первых, двуокись углерода используется для иммобилизации животных перед забоем. Этот метод используется, потому что было замечено, что он увеличивает кровяное давление у животных, что приводит к более качественному мясу. После убоя этих животных следует обработка, хранение и консервация, которые могут осуществляться путем криогенной заморозки или с помощью сухого льда.

Криогенная заморозка — это процесс охлаждения с использованием CO2 в качестве хладагента, в отличие от традиционного способа заморозки. Этот процесс происходит быстрее, благодаря чему мясо лучше хранится и сохраняется без потери вкуса и текстуры.

Сухой лед, изготовленный из CO2, предпочтительнее использовать при доставке и транспортировке замороженных продуктов, поскольку при испарении он испаряется в виде газа, а не воды, как обычный лед. Это означает, что хранящиеся продукты не промокнут в процессе транспортировки.

Сохранение других пищевых продуктов путем замораживания

Помимо мяса, хранение, консервирование и транспортировка других пищевых продуктов, таких как фрукты, выпечка и молочные продукты, осуществляются с помощью газа.