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El dióxido de carbono (CO2), con sus versátiles propiedades, se utiliza en la industria, la medicina y la agricultura. Hoy en día, el CO2 es un fertilizante en la agricultura, una herramienta médica, un regulador de la temperatura y una fuente de nueva energía.
Producción de CO₂ en la industria
La producción de dióxido de carbono en la industria es metodológicamente diversa. Se encuentra en los residuos de combustión liberados a la atmósfera por las plantas de cogeneración y las centrales eléctricas, se obtiene en la fermentación del alcohol y actúa como producto de reacción con los carbonatos naturales.
La industria del dióxido de carbono es muy amplia. El gas puede ser absorbido de varias maneras desde una sola fuente. En todos los casos se trata de un proceso paso a paso de eliminación de impurezas y para conseguir la consistencia deseada, el estado de los agregados.
Producción de dióxido de carbono gaseoso
El CO₂ gaseoso se extrae de los humos industriales (petróleo) mediante la adsorción de monoetanolamina (disponible en el mercado) y carbonato potásico (raramente). El principio de recogida de partículas de carbono es el mismo para ambas sustancias. Se conducen a través de una tubería hasta los residuos y recogen el dióxido de carbono. Tras la recogida, los gases saturados de dióxido de carbono se envían para su purificación.
La reacción tiene lugar en recipientes especiales a una temperatura elevada o a una presión reducida. En el proceso se libera dióxido de carbono puro y productos de descomposición (amoníaco y otros).
Esquemáticamente, el proceso es así:
- Los gases de escape se mezclan con adsorbentes (carbonato potásico gaseoso o monoetanolamina)
- El gas de dióxido de carbono acumulado entra en un soporte de gas especial para su limpieza.
- En una reacción a alta temperatura o baja presión, el dióxido de carbono se separa del adsorbente.
No es posible extraer mucho CO2 en el laboratorio. Pero es posible en reacciones con hidrocarbonatos y ácidos. Por separado, el CO2 puede separarse en máquinas industriales para producir oxígeno, argón o nitrógeno. El dióxido de carbono es un subproducto. Se almacena en cilindros especiales suministrados al cliente.
Producción de dióxido de carbono líquido
La producción de dióxido de carbono líquido está relacionada con su producción a partir de gas. El estado gaseoso volátil, cuando se trata con hidrógeno, solución de permanganato de potasio y carbón, produce dióxido de carbono líquido.
La licuefacción se produce debido a la baja presión que acompaña a la reacción. Tras un proceso de purificación de varias etapas, el dióxido de carbono líquido entra en el compresor. Allí se comprime y se introduce para su secado en los 2 adsorbentes, que se encargan alternativamente del trabajo de recuperación. Paralelamente, el líquido comprimido se limpia de olores y se transfiere al condensador y de ahí al almacenamiento.
Este método de licuefacción se utiliza para los gases de fermentación alcohólica. Es relevante para el propano, el butano, etc. Se utiliza en las grandes cervecerías y el dióxido de carbono purificado que se produce es de gran calidad.
Producción de dióxido de carbono sólido
El dióxido de carbono sólido se produce a partir de dióxido de carbono líquido mediante un tratamiento a baja temperatura (-56°C). En condiciones industriales, sólo el 20% del dióxido de carbono se transforma en estado sólido, el resto se vaporiza.
El procedimiento de extracción de cristales de dióxido de carbono (hielo seco):
- Del tanque de fermentación, el gas pasa al tanque de lavado
- En el tanque de gas, después del lavado, se comprime y se licua
- Al comprimir y calentar repetidamente el carbón gaseoso se enfría en refrigeradores especiales
- El líquido se limpia con carbón activado
- Entra en el frigorífico, donde se enfría y se limpia de impurezas
- El CO2 enfriado se envía a un evaporador y una prensa donde se convierte en hielo seco
Aplicaciones industriales
La aplicación del dióxido de carbono en diversos sectores industriales está relacionada con las propiedades químicas y físicas de la sustancia. Es incombustible, no es peligroso en concentraciones mínimas para los seres humanos y los animales, y es un componente básico para la vida de las plantas.
Industria química:
- Participa en la síntesis de productos químicos artificiales
- Regula la temperatura en las reacciones
- Neutraliza los álcalis
- Limpia los tejidos de animales y plantas
- Puede reducirse a metano
La metalurgia:
- Precipita los gases de escape
- Controla la dirección del flujo de agua al desviar las minas
- Algunos láseres utilizan CO2 como fuente de energía (neón)
Producción de papel:
- Regula el índice de hidrógeno en la pulpa de madera o pasta de papel
- Aumenta la potencia de las máquinas de producción
El hielo seco desempeña un papel especial en la industria y las industrias afines. Se utiliza como:
- Una fuente de refrigeración en los congeladores durante el transporte
- Enfriamiento durante la solidificación de las aleaciones
- Limpieza de equipos con hielo seco (crioblasting)
Otras aplicaciones
El hombre también utiliza el dióxido de carbono en otros ámbitos de actividad y en el hogar. La disponibilidad del dióxido de carbono hace que esté muy extendido y sus propiedades hacen que sea demandado incluso por el público en general.
¿Dónde más se utiliza el dióxido de carbono?
- En la soldadura. Protege el metal del calor y la oxidación cubriendo el arco eléctrico.
- En la agricultura. combinado con la luz solar, es una forma ideal de fertilizar cualquier cultivo. La pulverización de este gas en un invernadero aumenta el rendimiento entre 2 y 3 veces.
- En medicina se utiliza para crear una atmósfera similar a la real durante las operaciones artificiales de órganos. Se utiliza como estimulante para restablecer la respiración del paciente y cuando se administra la anestesia.
- Productos farmacéuticos. Crea un entorno ideal para la síntesis química y el transporte de agua a baja temperatura.
- Aparatos y equipos. Enfría los equipos y unidades sin desmontarlos en módulos, actúa como limpiador abrasivo.
- Protección del medio ambiente. Regula el contenido de hidrógeno del efluente.
- Industria alimentaria. Se utiliza como conservante y agente leudante. Se añade a las bebidas, convirtiéndolas en carbonatadas.
- Para crear presión en las armas neumáticas.
- El uso es especialmente demandado en los sistemas de extinción de incendios. Se introduce en los extintores de gas carbónico y, en caso de incendio, aísla el foco del fuego de la fuente de oxígeno. La combustión no puede continuar durante mucho tiempo sin la reposición de aire y la gasificación del dióxido de carbono impedirá que penetre en el fuego.
- La pequeña cantidad obtenida de la fermentación alcohólica se utiliza como medio para carbonizar las bebidas. También mantiene la harina, los frutos secos y los cacahuetes libres de insectos, sin que ello afecte a su calidad ni a su índice de deterioro.
- El dióxido de carbono es un medio de primera clase para la cría de flores, la alimentación de verduras y las plantas subacuáticas. Acelera la fotosíntesis y mejora los procesos metabólicos de las células vegetales.
- También puede utilizarse en la criodestrucción, como agente congelador. Quema la superficie de las verrugas y lunares con frío, haciendo que se caigan, pero sin dejar cicatrices de bisturí ni puntos de sutura.
El dióxido de carbono es una sustancia sencilla y extendida por todo el planeta, que desempeña una función práctica en industrias clave. La industria, la medicina, la industria alimentaria e incluso la simple vida humana no prescinden de ella.
Recientemente, el CO2 se está utilizando como base para la producción de una fuente de combustible (metanol). Su uso como fuente de energía geotérmica renovable, que puede aumentar la producción de electricidad y reducir las emisiones de gases, está ganando popularidad.
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