Anidride carbonica

Cos’è l’anidride carbonica (CO₂)?

L’anidride carbonica è un gas. Ma non un gas qualsiasi: è incolore, inodore e più denso dell’aria (1,977 g/dm³). In pratica, un ospite silenzioso che si accumula dove può, soprattutto se nessuno apre la finestra. Non si vede, non si sente, ma c’è - come certe decisioni politiche.

Si forma quando il carbonio - o i suoi composti - brucia in presenza di ossigeno. Il che, nella pratica, significa ogni volta che accendiamo un motore, un camino, una centrale elettrica o cuciniamo con combustibili fossili. In altre parole, ogni volta che facciamo qualcosa di "moderno".

Il ciclo del carbonio

La CO₂ non è solo uno scarto: è parte del ciclo del carbonio, un meccanismo fondamentale che regola gli scambi di carbonio tra:

• biosfera (piante, animali)
• atmosfera (l’aria che respiriamo),
• oceani (che assorbono parte della CO₂),
• geosfera (sedimenti e rocce che la intrappolano nel lungo termine).

Le piante, ad esempio, assorbono CO₂ durante la fotosintesi, trasformandola in zuccheri. Gli animali, invece, la rilasciano respirando. Questo delicato equilibrio tiene in piedi la vita sulla Terra. Ma oggi è sotto pressione, e non parliamo solo di pressione atmosferica.

Presenza nell’atmosfera e impatto ambientale

Nel 1870, l’atmosfera conteneva circa 270 ppm (parti per milione) di CO₂. Oggi siamo a oltre 420 ppm, un aumento netto dovuto quasi esclusivamente alle attività umane, in particolare alla combustione di carbone, petrolio e gas naturale. Questo incremento, apparentemente piccolo, ha conseguenze climatiche enormi.

Perché importa? Perché la CO₂ è un gas serra: trattiene il calore irradiato dalla Terra verso lo spazio. Questo fenomeno, noto come effetto serra, è utile - senza di esso, moriremmo congelati - ma in eccesso porta al riscaldamento globale, con tutti i suoi effetti collaterali: scioglimento dei ghiacciai, innalzamento del livello dei mari, eventi meteo estremi e stress sugli ecosistemi.

E non finisce qui: l’aumento della CO₂ sta anche acidificando gli oceani, rendendo più difficile la vita per organismi marini come i coralli. Un classico esempio di "quando pensi di aver già un problema, eccone un altro in regalo".

Fonti industriali e produzione

Nel settore industriale, la CO₂ si ottiene da diverse fonti, ognuna con caratteristiche e rese diverse:

• Gas di combustione del carbone: contiene il 12 - 18% di CO₂, spesso recuperata con sistemi di separazione.
• Forni da calce: emissioni fino al 40% in volume, un vero colosso emissivo nel settore edilizio.
• Fermentazioni e scarti industriali: producono CO₂ ad alta concentrazione.

In questi contesti, la CO₂ può essere raccolta, purificata e reimpiegata, ma spesso è più economico lasciarla andare in atmosfera. Il problema, ovviamente, è che l’atmosfera non ha una capacità infinita di assorbimento senza effetti collaterali, come il surriscaldamento globale da effetto serra e lo scioglimento dei ghiacci polari.

Stati fisici e caratteristiche tecniche

La CO₂ può esistere in tre stati fisici, come l’acqua, ma con qualche sorpresa:

• Gas: è la forma più comune, presente nell’aria che respiriamo (anche se in piccolissime quantità).
• Liquido: si ottiene solo sotto pressioni superiori a 5 atmosfere e temperature sotto i 31 °C; viene conservata in bombole d’acciaio ad alta pressione.
• Solido (ghiaccio secco): si forma da una rapida espansione della CO₂ liquida che crea "neve carbonica". Questa viene poi compressa in blocchi o pellets. Sublima direttamente in gas a - 78,5 °C, cioè passa da solido a gas senza diventare liquido.

Una curiosità interessante: il ghiaccio secco mantiene la sua temperatura anche se immerso in solventi come metanolo o etanolo, finché non è completamente sublimato. Utile per raffreddamenti rapidi o effetti speciali nei concerti rock.

Dal punto di vista chimico: cos’è davvero la CO₂?

L’anidride carbonica è un composto molecolare formato da un atomo di carbonio (C) e due atomi di ossigeno (O₂). La sua formula bruta è, per chi avesse dormito durante chimica, CO₂.

Struttura molecolare
La molecola di CO₂ è lineare, non curva. Il carbonio si lega con due doppi legami agli atomi di ossigeno:

O=C=O

Tutti in linea, angolo di legame di 180°. Non è solo una questione estetica: questa forma fa sì che la CO₂ non abbia momento dipolare. In parole povere? Non è una molecola polare, quindi non si comporta come l’acqua o l’ammoniaca. Ma attenzione: non polare non significa inerte.

Solubilità
La CO₂ è solubile in acqua, ma non tanto quanto certi gas come l’ammoniaca. Tuttavia, una parte si scioglie e forma acido carbonico (H₂CO₃), un acido debole e instabile, che si decompone velocemente liberando protoni: è così che la CO₂ acidifica le soluzioni acquose.

Comportamento termico
Non è infiammabile... grazie al cielo, visto quanto ne produciamo. Non supporta la combustione (ecco perché funziona negli estintori) e sublima a - 78,5 °C: un comportamento insolito ma utile.

Usi pratici

Nonostante la sua fama negativa in campo climatico, la CO₂ è estremamente utile in molti settori:

• Conservazione a freddo: miscelata con etere, raggiunge temperature bassissime ( - 110 °C), ideali per il trasporto di alimenti, farmaci e materiali biologici.
• Industria alimentare: è la celebre responsabile della frizzantezza di bibite e acque minerali. Senza di lei, addio bollicine.
• Estintori: in forma compressa, abbassa la concentrazione di ossigeno in un incendio e soffoca le fiamme, senza lasciare residui.
• Agricoltura in serra: viene usata per arricchire l’aria e stimolare la crescita delle piante.
• Saldature e processi industriali: impiegata come gas di protezione in vari procedimenti ad alta temperatura.

L’anidride carbonica è un gas semplice nella struttura, ma complesso negli effetti. È naturale, sì, ma oggi abusato. È utile, ma pericolosa in eccesso. La sfida non è eliminarla, sarebbe impossibile, ma gestirla consapevolmente: ridurne l’emissione, migliorarne il riutilizzo e capire il suo ruolo nell’equilibrio del nostro pianeta. Quindi, capirla è il primo passo per usarla con intelligenza, anziché subirne le conseguenze. Perché sì, la CO₂ è anche quella delle bibite, ma soprattutto quella che sta riscrivendo il clima.