CO2

CO2

Gas incolore e inodore, detto genericamente anidride carbonica o biossido di carbonio, ma correttamente, secondo la nomenclatura IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry), diossido di carbonio. Più pesante dell’aria (densità 1,527 rispetto all’aria), facilmente liquefacibile, solubile in acqua, in alcol ecc., è il principale prodotto della combustione del carbone, degli idrocarburi e in generale delle sostanze organiche. Fu preparato per la prima volta da J. Black nel 1754, per decomposizione del carbonato di magnesio e fu da lui denominato ‘aria fissa’. Si trova libero in natura (emanazioni vulcaniche, aria atmosferica, di cui costituisce lo 0,03% in volume ecc.), disciolto nelle acque e combinato (carbonati di calcio, di magnesio ecc.). Si sviluppa nei processi di fermentazione delle sostanze organiche. Si prepara bruciando con eccesso d’aria una sostanza contenente carbonio o trattando un carbonato o un bicarbonato con un acido.

Ruolo negli organismi viventi

L’anidride carbonica ha particolare importanza nei processi biochimici e fisiologici. Viene fissata dalle piante mediante la fotosintesi clorofilliana e impiegata per la sintesi dei glicidi, ed è utilizzata dagli organismi animali per formare vari composti organici (per es., basi puriniche e pirimidiniche). Dai processi catabolici che si svolgono nei tessuti animali, si forma continuamente CO₂; in parte essa è eliminata con la respirazione e in parte rimane disciolta o combinata nel sangue e nei liquidi organici, contribuendo a mantenere costante l’equilibrio acidobase.

Applicazioni industriali

Si usa nella preparazione di bevande gassate, per il riempimento di estintori d’incendio, come mezzo refrigerante, nella preparazione di carbonati; in condizioni supercritiche presenta proprietà estraenti di notevole interesse applicativo. Allo stato liquido si trova in commercio in bombole di acciaio. È un liquido mobile; lasciato evaporare rapidamente, una parte di esso produce un raffreddamento così intenso che la rimanente parte solidifica sotto forma di masse fioccose bianche che, pressate, vengono poste in commercio sotto il nome di ‘neve carbonica’ o ‘ghiaccio secco’. Questo è utilizzato per la conservazione di derrate alimentari e presenta, rispetto al ghiaccio normale, il vantaggio di non passare attraverso lo stato liquido ma direttamente allo stato gassoso (sublimazione), assorbendo anche una maggiore quantità di calore. La CO₂  solida, miscelata con liquidi organici (etere, alcool, acetone ecc.), produce miscele frigorifere capaci di raggiungere temperature di 70-80 °C sotto 0.

CO

₂ e cambiamento cimatico. Nell’atmosfera terrestre, la CO₂ è presente a una concentrazione media (media mensile globale sulla superficie del mare, aprile 2011) di 391,92 ppm (parti per milione); dall’epoca preindustriale (1880 circa), quando aveva un valore di 280 ppm, la concentrazione è andata costantemente aumentando a causa del consumo crescente dei combustibili fossili e della deforestazione, ciò che ha portato a un aggravamento significativo dell’effetto serra (GHG, GreenHouse Gas; ➔ cambiamento climatico p). Le attività antropiche determinano una forte perturbazione nel ciclo globale del carbonio. Al netto degli assorbimenti generati dagli oceani e dalle coperture forestali (carbon sinks; ➔ carbonio, pozzi di assorbimento del), nel decennio 2000-09 sono state introdotte in atmosfera circa 150 Gt (gigatonnellate) di CO₂, ossia una quantità che costituisce il 16,9% del carbon budget 2000-50 consentito affinché non si abbia una probabilità superiore al 20% di subire un aumento di temperatura atmosferica maggiore di 2 °C. Per limitare tale rischio, oltre alle politiche di riduzione delle emissioni (➔ Kyoto, protocollo di), sono state intraprese ricerche sulla possibilità di effettuare la cattura e lo stoccaggio permanente di CO₂ (➔ carbon capture and storage). Cresce inoltre l’interesse per il suo impiego nell’industria chimica di sintesi, dopo recupero dai gas di scarico provenienti da impianti industriali e da quelli di produzione dell’energia: per la sintesi dell’urea, per la produzione di carbonati organici e inorganici, per la preparazione di prodotti farmaceutici e così via. In prospettiva, l’impiego di CO₂ potrebbe essere esteso alle sintesi di altri numerosi prodotti o intermedi chimici (metanolo, dimetilcarbonato, acido formico, acido adipico, isocianati ecc.). ● Nel quadro delle misure per la lotta ai cambiamenti climatici, a vario livello istituzionale sovranazionale, sono stati istituiti strumenti per attribuire valore economico alle emissioni di CO₂, con l’intento di conseguirne la riduzione attraverso processi di mercato. In ambito UE, anche in adempienza degli obblighi assunti con il protocollo di Kyoto, è stato introdotto il più rilevante mercato delle quote di CO₂ (➔ emissione in atmosfera). Analogamente a una qualunque commodity, i vari titoli di emissioni acquisiscono su questa piattaforma il prezzo determinato dalla relazione tra domanda e offerta. Per es. il titolo EUA, dal 2008 a oggi ha subito forti variazioni che lo hanno visto oscillare tra oltre 26 euro (giugno 2008) e circa 6,5 euro (gennaio 2012).