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Qu'est-ce que le dioxyde de carbone ?

Le dioxyde de carbone est un gaz incolore et inodore dont la formule chimique est CO2.

La forme gazeuse du dioxyde de carbone est appelée dioxyde de carbone gazeux, sa forme liquide est le dioxyde de carbone gazeux liquéfié, sa forme solide est la glace sèche et sa solution aqueuse est l'eau gazeuse. Dans le cadre du cycle naturel du carbone sur Terre, il est produit par les plantes et les organismes, par exemple par la respiration, et consommé par la photosynthèse des plantes.

Il peut également être émis en grandes quantités par les réactions de combustion et les processus de fabrication industriels.

Utilisations du dioxyde de carbone

Le dioxyde de carbone est largement utilisé dans l'industrie chimique, par exemple dans la production de carbonate de sodium, ainsi que dans les boissons gazeuses et les produits pharmaceutiques. La forme solide, connue sous le nom de glace sèche, est utilisée comme agent de refroidissement, pour conserver le poisson, les produits laitiers et les aliments congelés, ainsi que pour le transport à basse température.

En plus du refroidissement, le dioxyde de carbone liquéfié est utilisé à d'autres fins, notamment comme matière première pour les boissons non alcoolisées, comme agent extincteur, comme matière première pour les produits industriels carbonatés, comme insecticide, comme antioxydant et pour favoriser la croissance des plantes.

La composition de la mousse de polyuréthane, par exemple, utilisée pour l'isolation, est basée sur le dioxyde de carbone, sous-produit de la réaction qui se produit lorsque les matières premières de la mousse de polyuréthane sont mélangées. Le rejet massif de dioxyde de carbone étant considéré comme l'une des principales causes du réchauffement climatique, il est primordial d'en réduire les émissions.

Principe du dioxyde de carbone

Le dioxyde de carbone est un gaz incolore et inodore présent dans environ 0,03 % de l'air. Ce dernier est soluble dans l'eau et les solutions aqueuses de dioxyde de carbone deviennent de l'eau carbonatée, produisant des ions carbonate, qui sont légèrement acides. Le dioxyde de Carbone a la propriété de se sublimer de l'état solide à l'état gazeux.

Le dioxyde de carbone est un gaz ininflammable, plus lourd que l'air, et est donc utilisé comme agent extincteur. Le dioxyde de carbone éteint les incendies par un effet asphyxiant, car il reste en point bas et couvre la surface de combustion sans se diffuser vers le haut. Le dioxyde de carbone est intoxicant et doit donc être utilisé avec précaution.

Autres informations sur le dioxyde de carbone

1. Comment le dioxyde de Carbone est-il produit ?

En tant que matière première, le dioxyde de carbone brut est principalement utilisé industriellement comme gaz de fermentation, gaz naturel, gaz sous-produits du raffinage du pétrole et gaz sous-produits de la synthèse de l'ammoniac. Ces gaz ont une concentration élevée en dioxyde de Carbone, mais contiennent des impuretés telles que de l'hydrogène, du méthane, de l'oxygène, de l'azote, des impuretés inorganiques et organiques de soufre et de la vapeur d'eau.

Il est purifié par une combinaison de méthodes de nettoyage physique (lavage à l'eau), d'adsorption avec du charbon actif, de la silice et de l'alumine, de méthodes de nettoyage chimique (nettoyage avec une solution de permanganate de potassium) et de méthodes de nettoyage avec une solution de carbonate de sodium. Le dioxyde de carbone gazeux liquéfié est obtenu en comprimant le dioxyde de carbone gazeux obtenu comme décrit ci-dessus à 1,01 MPa et en le refroidissant.

La glace sèche est également obtenue en comprimant le dioxyde de carbone liquéfié à 8,08 MPa et en le soufflant à travers les pores, ce qui provoque sa condensation en flocons de neige par expansion adiabatique, avant qu'il ne soit emballé dans un moule, comprimé et formé.

2. L'effet de serre du dioxyde de carbone

Le dioxyde de carbone agit comme un gaz à effet de serre, il possède une forte bande d'absorption dans certaines bandes de longueur d'onde du rayonnement infrarouge et est considéré comme l'un des principaux responsables du réchauffement de la planète. La concentration préindustrielle de dioxyde de carbone était de 280 ppm, mais en 2015, la concentration moyenne annuelle mondiale de dioxyde de carbone a atteint 400 ppm.

En raison de l'ampleur des émissions, de nombreux pays s'efforcent de les réduire. Il s'agit notamment de réduire les émissions anthropiques de dioxyde de carbone provenant de l'énergie, de l'agriculture et de l'élevage, de maintenir et de faire croître les forêts et de développer des technologies de captage et de stockage du carbone (CSC). Des efforts sont également déployés pour recourir à l'échange de droits d'émission, et l'acidification des océans est également un sujet de préoccupation.

3. Initiatives de captage et de séparation du dioxyde de carbone

La réduction du réchauffement climatique nécessite non seulement d'adapter ces émissions de dioxyde de carbone, mais aussi de capter ces émissions. La technologie de capture directe de l'air (DAC), le boisement et les émissions négatives sont des pistes envisagées. La technologie DAC dispose d'installations de développement dans 15 sites, dont les États-Unis, le Canada et la Suisse, et le Japon vise une commercialisation d'ici à 2050.

La DAC comprend l'absorption et l'adsorption chimiques, l'adsorption physique, la séparation par membrane et le refroidissement en profondeur, où le dioxyde de carbone est transformé en glace carbonique. Le dioxyde de carbone récupéré peut être stocké sous terre ou utilisé comme matière première.