Anidride carbonica (CO₂): formula, proprietà e impatto sul clima

Formula e composizione chimica dell’anidride carbonica (CO₂)

La CO2 si trova comunemente con il nome di anidride carbonica, biossido di carbonio o diossido di carbonio.

L’anidride carbonica (CO₂) è un composto chimico formato da un atomo di carbonio legato a due atomi di ossigeno. La formula chimica dell’anidride carbonica è CO₂.

Il carbonio ha sei protoni e sei elettroni, mentre l’ossigeno ha otto protoni e otto elettroni.

Gli atomi di ossigeno condividono gli elettroni con l’atomo di carbonio, creando dei legami covalenti. I legami covalenti sono molto forti e rendono il biossido di carbonio stabile.

Densità e peso molecolare del biossido di carbonio (CO2)

La densità indica quanto spazio occorre per contenere un chilogrammo di una sostanza. L’unità di misura della densità è il chilogrammo per metro cubo (kg/m³) e indica quanto pesa 1 m³ di una sostanza.

Il biossido di carbonio è più denso dell’aria. Infatti, il biossido di carbonio ha una densità di 1.87 kg/m³, mentre l’aria ha una densità di 1.29 kg/m³. Inoltre, il peso specifico del biossido di carbonio è di 44.01 g/mol, circa 1.5 volte superiore al peso specifico dell’aria.

Stati fisici della CO2: gas, liquido e ghiaccio secco

La CO₂ è presente nell’atmosfera terrestre sotto forma di gas. A temperatura e pressione ambiente, la CO₂ si presenta come un gas incolore, inodore e insapore.

Tuttavia, l’anidride carbonica può anche assumere la forma solida o liquida.

La CO₂ può passare direttamente dallo stato gassoso a quello solido, senza passare per lo stato liquido. Questo accade quando si raffredda fino a raggiungere -78,5 °C e la sua pressione aumenta.

In queste condizioni, l’anidride carbonica forma il ghiaccio secco, un solido cristallino molto freddo al tatto. Se esposta a temperatura ambiente, la CO₂ torna rapidamente allo stato gassoso.

Quando invece si raffredda gradualmente, il biossido di carbonio passa prima allo stato liquido e poi allo stato solido. In questo caso, la CO₂ diventa un liquido viscoso e incolore, noto come anidride carbonica liquida.

L’anidride carbonica liquida è densa ed evapora lentamente a temperatura ambiente.

Il ciclo del carbonio: come la CO₂ circola in natura

Il ciclo del carbonio è il processo attraverso il quale il carbonio circola tra la terra, l’atmosfera e gli oceani.

Gli atomi di carbonio vengono utilizzati per costruire il corpo di tutti gli esseri viventi e sono fondamentali per la vita sulla Terra.

Il ciclo del carbonio inizia quando le piante assorbono il biossido di carbonio (CO₂) attraverso la fotosintesi. Durante questo processo, le piante assorbono anidride carbonica dall’atmosfera e rilasciano ossigeno (O) nell’aria.

Il carbonio passa quindi dalle piante agli animali attraverso la catena alimentare.

Cibandosi di vegetali, molti animali assorbono il carbonio contenuto nelle piante. I predatori assorbono poi il carbonio quando si cibano di altri animali.

Dall’altro lato, gli esseri viventi generano emissioni di CO₂ chimica quando respirano, producono escrementi o muoiono.

Il carbonio passa anche dall’atmosfera agli oceani attraverso il processo di fotosintesi marina. Infatti, le alghe e il fitoplancton svolgono la fotosintesi e trasformano l’anidride carbonica in materia organica, assorbendola nel proprio corpo.

Quando queste forme di vita muoiono o si decompongono, l’anidride carbonica (CO₂) viene rilasciato nell’oceano.

Questo schema riassume il ciclo del carbonio, il processo di trasformazione del carbonio in atmosfera. In basso è rappresentato il ciclo del carbonio lungo (carbon sink nel sottosuolo e nel fondo dell’oceano), mentre il ciclo del carbonio breve include la fotosintesi di piante e alghe. Le emissioni antropogeniche di anidride carbonica alterano il naturale ciclo del carbonio.

La produzione industriale di CO2 chimica: i 3 metodi principali

Nonostante l’abbondanza di CO₂ in atmosfera, estrarre diossido di carbonio dall’aria è ancora molto costoso. La produzione di CO₂ chimica per uso industriale avviene attraverso tre metodi principali:

• Cattura e separazione. La CO₂ contenuta nei gas di scarico viene catturata e separata dal resto dei gas attraverso un processo chimico o fisico. Questa tecnica è adatta all’utilizzo nelle centrali elettriche alimentate a combustibili fossili, ma anche in alcuni stabilimenti industriali.
• Fermentazione da biomassa. Facendo fermentare biomasse come mais o barbabietole da zucchero, è possibile produrre grandi quantità di CO2 chimica. I microorganismi trasformano la biomassa in metano (CH₄) e anidride carbonica (CO₂) che può essere purificata.
• Sintesi chimica. L’anidride carbonica (CO₂) può essere prodotta attraverso reazioni chimiche che utilizzano fonti di carbonio come il carbonato di calcio o il metano. Ad esempio, è possibile convertire il metano in biossido di carbonio (CO₂) e acqua (H₂O) attraverso una reazione con l’ossigeno.

Una volta prodotta, la CO₂ chimica viene spesso compressa e liquefatta per facilitarne il trasporto.

L’utilizzo della CO2 chimica nell’industria

La CO₂ è una molecola chimica molto utilizzata anche nei processi industriali. I settori di applicazione principali sono l’estrazione di idrocarburi e la produzione di bevande gassate.

Nei pozzi di petrolio il biossido di carbonio viene utilizzato per rendere l’estrazione più efficiente. La CO₂ chimica viene iniettata nei pozzi per aumentare la pressione del petrolio e spingerlo verso l’alto, secondo la tecnica del Enhanced Oil Recovery (EOR).

L’anidride carbonica è molto importante anche nella produzione di bevande gassate. Quando la CO₂ chimica viene dissolta in acqua forma l’acido carbonico, la sostanza responsabile delle bollicine nelle bevande.

Nella conservazione degli alimenti, l’anidride carbonica (CO₂) è impiegata come battericida. Visto che il biossido di carbonio è più denso dell’aria, la CO₂ satura l’atmosfera intorno agli alimenti e interrompe la proliferazione dei batteri.

Infine, la CO₂ è anche un importante gas refrigerante per gli impianti di raffreddamento industriali.

CO₂, gas serra e cambiamento climatico

La CO₂ non è solo una molecola da manuale di chimica. È uno dei principali gas serra presenti in atmosfera: questo significa che assorbe il calore irradiato dalla superficie terrestre e lo trattiene, contribuendo all’aumento della temperatura globale.

Per questa ragione, misurare quanta anidride carbonica — e più in generale quanti gas serra equivalenti — viene emessa dalle attività umane è diventato uno degli strumenti fondamentali per capire il nostro impatto sul clima. È in questo contesto che nasce il concetto di impronta di carbonio (o carbon footprint): una misura che permette di quantificare le emissioni di CO₂ associate a un’azienda, un prodotto o un’attività, lungo tutto il suo ciclo di vita.

Capire la propria impronta di carbonio è il primo passo. Il secondo è agire per ridurla.

• Cos’è l’impronta di carbonio — come si calcola e perché è diventata un indicatore chiave per aziende e prodotti che vogliono misurare il proprio impatto climatico.
• Come ridurre le emissioni di CO₂ — strategie e azioni concrete per abbattere le emissioni di anidride carbonica, dalle scelte quotidiane alle politiche aziendali.

Come possiamo supportarti

L’anidride carbonica è al centro del dibattito sul cambiamento climatico e della normativa sulla rendicontazione delle emissioni. Misurare le proprie emissioni di CO₂ e degli altri gas serra — convertendole in CO₂ equivalente — è il presupposto per qualsiasi percorso credibile di riduzione e decarbonizzazione.

Ollum supporta le aziende nel calcolo e nella certificazione della carbon footprint di organizzazione e di prodotto, e nella definizione di un piano di decarbonizzazione basato su obiettivi misurabili.