Cerca

Composizione chimica CO2 (biossido di carbonio o anidride carbonica)

L’anidride carbonica (CO2) è una sostanza chimica composta da un atomo di carbonio e due atomi di ossigeno. Il biossido di carbonio è il principale gas ad effetto serra presente in atmosfera.

Picture of Saverio Lapini
Saverio Lapini

Esperto in cambiamento climatico

Summary

L’anidride carbonica (CO2) è una sostanza chimica composta da un atomo di carbonio e due atomi di ossigeno. 

La CO2 è un elemento fondamentale del ciclo del carbonio. Attraverso questo processo il carbonio circola tra l’atmosfera, la terra e l’oceano.

La maggior parte delle emissioni di anidride carbonica in atmosfera deriva dai combustibili fossili.

L’anidride carbonica genera l’effetto serra, ovvero intrappola nell’atmosfera il calore sprigionato dal sole.

La concentrazione di CO2 in atmosfera è aumentata a causa delle attività umane e sta causando il riscaldamento globale.

Composizione e formula chimica dell’anidride carbonica (CO2)

La COsi 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. 

Scarica il riassunto dell'articolo in PDF

Densità 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.

Formula chimica CO2, una sostanza chimica composta da un atomo di carbonio al centro e due atomi di ossigeno, legati da legami covalenti forti e stabili. La CO2 si trova anche come anidride carbonica, biossido di carbonio o diossido di carbonio.

Anidride carbonica (CO2) stato fisico

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.

Tavola degli elementi che mostra gli elementi principali tra cui il carbonio e l'ossigeno.

Trasformazione chimica della CO2: il ciclo del carbonio

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.

Il ciclo del carbonio indica la trasformazione del carbonio dall'atmosfera, alle piante e all'oceano. In basso e' rappresentato il ciclo del carbonio lungo, con dei carbon sink nel sottosuolo e nel fondo dell'oceano, mentre il ciclo del carbonio breve include la fotosintesi delle piante e delle alghe. Le emissioni antropogeniche di biossido di carbonio (anidride carbonica o CO2) alterano il ciclo del carbonio

Produzione di CO2 chimica per l’industria

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.

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.

Settore industriale che genera emissioni di CO2 attraverso i camini di combustione di combustibili fossili per generare elettricità non rinnovabile

Scarica il riassunto dell'articolo in PDF

Perché la CO2 chimica causa il riscaldamento globale

Il biossido di carbonio (CO2) è uno dei principali gas a effetto serra presenti nell’atmosfera terrestre.

I gas serra (GHG) sono sostanze chimiche che intrappolano calore nell’atmosfera. 

Questi gas permettono alla Terra di mantenere una temperatura mite che rende possibile lo sviluppo della vita.

In pratica i raggi solari attraversano l’atmosfera e, una volta raggiunta la crosta terrestre, vengono assorbiti dalla terra. Alcuni di questi raggi vengono riflessi nello spazio sotto forma di raggi infrarossi.

I gas a effetto serra lasciano passare i raggi solari, ma assorbono i raggi infrarossi riflessi dalla Terra. In questo modo intrappolando calore nell’atmosfera e generano l’effetto serra.

I principali gas responsabili dell’effetto serra sono:

  • Metano (CH4), generato dagli allevamenti, dalle discariche e dall’estrazione di idrocarburi.
  • Anidride carbonica (CO2), prodotta dai combustibili fossili bruciati per produrre energia elettrica e calore.
  • Protossido d’azoto (N2O), emesso dai fertilizzanti chimici e dalla combustione di idrocarburi.
  • Gas refrigeranti (CFC, HCFC, HFC PFC), utilizzati negli impianti di refrigerazione e nell’industria chimica.

L’impatto di un gas serra sul surriscaldamento globale viene misurato attraverso il potenziale di riscaldamento, o global warming potential (GWP). 

Il global warming potential utilizza la CO2 equivalente (CO2e) come unità di misura per comparare l’effetto dei diversi gas serra.

La CO2 e gli altri gas serra causano il riscaldamento globale attraverso l'effetto serra che intrappola la radiazione solare all'interno dell'atmosfera e riscalda la superficie della Terra.

Come ridurre le emissioni di anidride carbonica (CO2)

Le concentrazioni in atmosfera di gas climalteranti sono molto cambiate nella storia della Terra. 

I livelli di gas serra sono stati molto alti durante i periodi di riscaldamento globale e molto bassi durante i raffreddamenti globali. Tuttavia, a partire dalla rivoluzione industriale le emissioni in atmosfera di CO2 sono aumentate rapidamente. 

La causa principale dell’aumento delle emissioni climalteranti in atmosfera è l’utilizzo di combustibili fossili per produrre energia elettrica e calore. 

Le concentrazioni di biossido di carbonio sono attualmente a livelli mai raggiunti nell’ultimo milione di anni. Nel 2023 le concentrazioni di anidride carbonica (CO2) in atmosfera hanno raggiunto 420 parti per milione (ppm). Tuttavia, è importante anche ridurre le emissioni di metano, uno dei più potenti gas serra.

Per evitare che il riscaldamento globale oltrepassi 1.5 °C sui livelli preindustriali, tutte le aziende dovranno raggiungere net zero emissioni.

Ollum può aiutarti a calcolare la carbon footprint della tua azienda, elaborando un piano di decarbonizzazione per ridurre le emissioni di gas serra. 

Richiedi un incontro gratuito per avere maggiori informazioni. 

Scarica il riassunto dell'articolo in PDF

Hai bisogno di più informazioni?
Gli ultimi articoli
Hai bisogno di più informazioni?
Altri articoli
Ecolabel per il turismo e per le strutture ricettive, cosa è
Obiettivo Net Zero
Ecolabel nel turismo

L’ecolabel per il turismo rappresenta un’importante opportunità per tutti quegli operatori che vogliono distinguersi concretamente sul mercato grazie ad un’offerta di prodotti ecosostenibili. Punti chiave

Leggi Tutto »
Come il pnrr sta aiutando le imprese per il cambiamento climatico
Obiettivo Net Zero
Cambiamento climatico in Italia

Scopri come puoi ridurre le emissioni di CO2 all’interno della tua azienda e trarre vantaggio da questa transizione verso la maggior sostenibilità del tuo business

Leggi Tutto »
Come ridurre le emissioni di CO2 e quali sono le strategie di decarbonizzazione
Obiettivo Net Zero
Come ridurre le emissioni di CO2

Scopri come puoi ridurre le emissioni di CO2 all’interno della tua azienda e trarre vantaggio da questa transizione verso la maggior sostenibilità del tuo business

Leggi Tutto »
Cosa è e in cosa consiste il piano di efficientamento energetico al 2030 e 2050
Obiettivo Net Zero
Efficientamento energetico 2030

L’efficientamento energetico 2030 porta con decisione il concetto di eco-sostenibilità nel parco immobiliare dei paesi europei, definendo degli obiettivi ambiziosi per ridurre l’impatto ambientale di

Leggi Tutto »