Koolstofdioxide: Waarvoor wordt het gebruikt en wanneer is het gevaarlijk?

Koolstofdioxide is een gas dat een breed scala aan toepassingen biedt, maar het heeft ook zijn schaduwzijden. In de volgende regels zullen we uitleggen wat koolstofdioxide is, hoe het ontstaat, welke gebruiksmogelijkheden het biedt en wat de belangrijkste voor- en nadelen zijn.

Wat is koolstofdioxide?

Koolstofdioxide (CO₂) is een normaal bestanddeel van de aardatmosfeer (0,04%) en aangezien het een product is van verbranding, fermentatie en ook menselijke ademhaling, is het overal om ons heen. Normale concentraties van dit gas zijn onschadelijk, maar hogere concentraties kunnen gezondheidsproblemen veroorzaken.

Koolstofdioxide bestaat uit één koolstofatoom en twee zuurstofatomen. Het heeft ongeveer 1,5 keer de dichtheid van lucht, en bij hogere concentraties hoopt het zich op bij de grond. Het is goed oplosbaar in water en is niet brandbaar. De concentratie CO₂ in de atmosfeer wordt in grote mate verhoogd door menselijke activiteiten. Een belangrijke bron van CO₂-emissies is de verbranding van fossiele koolstofhoudende brandstoffen, terwijl de natuurlijke afname van CO₂ wordt bevorderd door absorptie door oceanen en fotosynthese van groene planten.

De industrie is een belangrijke bron van CO₂-emissies. 

Wat is het verschil tussen koolstofdioxide en koolmonoxide?

Vanwege de vergelijkbare namen wordt koolstofdioxide vaak verward met koolmonoxide. Beide gassen zijn bij een bepaalde concentratie gevaarlijk. Bovendien zijn het kleurloze gassen zonder smaak en geur, die niet met de zintuigen kunnen worden waargenomen.

Koolmonoxide ontstaat echter door onvolledige verbranding van fossiele brandstoffen, die optreedt bij onvoldoende luchttoevoer tijdens de verbranding. Dit gas, dat soms de stille moordenaar wordt genoemd, veroorzaakt gezondheidsproblemen al bij lage concentraties en hoge concentraties kunnen dodelijk zijn. Jaarlijks worden in Tsjechië meer dan 1000 mensen vergiftigd door koolmonoxide, daarom wordt het aanbevolen om een koolmonoxidemelder (CO) ook thuis te gebruiken.

Waar en hoe wordt koolstofdioxide gebruikt?

Bij afkoeling tot -78 °C verandert koolstofdioxide van gasvormige toestand naar vaste toestand en ontstaat het zogenaamde droogijs. Koolstofdioxide kan ook in vloeibare toestand overgaan bij een druk die hoger is dan ongeveer 500 kPa.

Vloeibare of vaste koolstofdioxide wordt gebruikt in de voedingsmiddelenindustrie, waar het wordt gebruikt als koelmiddel en ook bij de productie van koolzuurhoudende dranken en sodawater. Soms wordt het ook toegevoegd aan bier of mousserende wijnen. Vloeibare koolstofdioxide wordt verder gebruikt als oplosmiddel. Droogijs wordt ook gebruikt in de entertainmentindustrie voor het creëren van speciale effecten, waarbij het bij toevoeging aan water een mistachtig effect geeft.

Aangezien koolstofdioxide niet brandbaar is, wordt het gebruikt in brandblussers en ook als samengeperst gas voor het opblazen van boten of vesten. Het vindt ook toepassing in de geneeskunde en in industriële lasers. Daarnaast wordt het ook gebruikt bij olie-exploratie en wordt het zelfs enkele uren toegevoegd aan de atmosfeer van kassen, waar het dient om plagen te bestrijden en de groei van planten te bevorderen.

Wat zijn de voordelen van koolstofdioxide?

Uit het bovenstaande blijkt dat het belangrijkste voordeel van koolstofdioxide is dat het veel gebruiksmogelijkheden biedt, bijvoorbeeld in de voedingsmiddelen- of farmaceutische industrie. Wetenschappers proberen bovendien voortdurend nieuwe manieren te vinden om dit gas te gebruiken. Onlangs hebben ze bijvoorbeeld een manier ontdekt om CO₂-emissies om te zetten in brandstof.

Nadelen van koolstofdioxide

Een onmiskenbaar nadeel van koolstofdioxide is dat het bij hogere concentraties vergiftiging en gezondheidsproblemen kan veroorzaken. In de natuurlijke omgeving ligt de concentratie rond de 400 ppm, maar in hogere concentraties kan het in afgesloten ruimtes leiden tot het ontstaan van zogenaamde uitgeademde lucht en hoofdpijn, duizeligheid en vermoeidheid veroorzaken. Zeer hoge concentraties kunnen krampen, coma en zelfs de dood veroorzaken.

Gezondheidsrisico's zijn ook verbonden met vloeibare koolstofdioxide en droogijs, aangezien direct contact kan leiden tot bevriezing. Koolstofdioxide heeft ook een negatieve impact op het milieu. Dit gas draagt bij aan het ontstaan van het zogenaamde broeikaseffect, dat een directe impact heeft op de opwarming van de aarde. De impact ervan op het milieu is dus zeer ernstig.

Hoge concentraties CO₂ veroorzaken gezondheidsproblemen. 

Hoe wordt de concentratie CO₂ gemeten?

Aangezien verhoogde concentraties koolstofdioxide niet met de zintuigen kunnen worden waargenomen, wordt het CO₂-gehalte in de lucht gemeten met behulp van een CO₂-detector of CO₂-sensoren.

Als de aanbevolen concentratie koolstofdioxide in de lucht wordt overschreden, waarschuwt het apparaat visueel of akoestisch voor deze situatie. Een koolstofdioxidemelder wordt aanbevolen voor gebruik, niet alleen in huishoudens, maar overal waar een verhoogd risico op ophoping van dit gas bestaat, zoals in kantoren, wijnkelders, kassen, enz.

Hoe voorkom je hoge concentraties van dit gas?

Een effectieve manier om hoge concentraties koolstofdioxide in huis te voorkomen, is door regelmatig en voldoende te ventileren. De verversing van uitgeademde lucht door verse lucht kan, naast het openen van ramen, ook worden verzorgd door een modern luchtterugwinningssysteem.