CO2: perchè manca, come si produce e a che serve

L’anidride carbonica (CO₂) è un gas che a temperatura ambiente si presenta incolore e inodore ed è naturalmente presente nella nostra atmosfera e nell’idrosfera. L’attuale concentrazione di questo gas in atmosfera è superiore rispetto a quella registrata in epoca preindustriale, come effetto del rilascio di emissioni inquinanti prodotti dalle attività umane. Ma l’anidride carbonica è anche usata in molte applicazioni, da quella delle bibite gassate a quella della refrigerazione. Per questo se la sua abbondanza in atmosfera è un problema, lo è anche la sua carenza. 

L’anidride carbonica in atmosfera

L’anidride carbonica è una sostanza fondamentale per la vita sulla Terra. Questo gas è tra i principali responsabili dell’effetto serra. Si tratta di un fenomeno dovuto all’assorbimento e all’emissione di radiazione solare. I raggi del sole che arrivano sulla Terra vengono assorbiti dal suolo e dalle acque, riscaldandoli. Tutti i corpi emettono radiazioni elettromagnetiche, ma con lunghezze d’onda inversamente proporzionali alla temperatura dei corpi stessi. Per questo la radiazione del sole, che è ad altissima temperatura, è nel campo dell’ultravioletto, mentre quella emessa dalla superficie terrestre è infrarossa. I gas serra sono molecole in grado di assorbire questa radiazione infrarossa e, in parte, di riemetterla verso la superficie. Se la nostra atmosfera fosse priva di CO₂ e di altri gas serra, come il metano o il vapor d’acqua, il nostro pianeta avrebbe una temperatura media di -18 °C: sarebbe impossibile la vita così come la conosciamo.

L’anidride carbonica in natura

L’anidride carbonica è presente anche negli oceani e nei mari. La CO₂ infatti è un gas solubile in acqua, dove forma acido carbonico, in equilibrio con gli ioni carbonato e bicarbonato. Circa un quarto della CO₂ presente nell’atmosfera si scioglie negli oceani. Quindi, se la concentrazione di questo gas aumenta nell’atmosfera, aumenta anche quella nell’acqua marina. Questo fenomeno è noto come acidificazione degli oceani e la maggiore quantità di acido carbonico influisce negativamente sugli ecosistemi marini. La CO₂ poi è presente nelle cellule degli organismi viventi: le piante e tutti gli organismi autotrofi la utilizzano per procurarsi il nutrimento con la fotosintesi. Al contrario, è il gas di scarto della respirazione cellulare che avviene negli organismi eterotrofi. Il rilascio di CO₂ nell’atmosfera avviene in alcuni fenomeni naturali come le eruzioni vulcaniche, i geysers, gli incendi o per la reazione di dissoluzione delle rocce carbonatiche. 

Perché si produce la CO₂?

La produzione di CO2 dalle attività umane ha origine da diversi processi. La maggior parte delle emissioni deriva dalla combustione delle fonti fossili, in particolare da quella di carbone e petrolio nelle centrali termoelettriche, e da industrie e trasporti via automobili, aerei e navi. Anche la fermentazione e la conversione del metano per produrre idrogeno e ammoniaca sono processi che rilasciano anidride carbonica nell’ambiente. La CO₂ inoltre è un sottoprodotto della produzione di fosfato di sodio e del processo di produzione del cemento. Secondo recenti stime dell’Agenzia Europea dell’Ambiente, le emissioni di gas serra sono da attribuire per il 77% al settore energetico, per il 9,10% ai processi industriali, per il 10,55% all’agricoltura e per il 3,32% al trattamento dei rifiuti.

A cosa serve la CO₂?

L’anidride carbonica in fase solida è comunemente nota come ghiaccio secco e si utilizza come mezzo refrigerante, per esempio per conservare gli alimenti, in quanto permette di mantenere la temperatura più bassa rispetto al ghiaccio. Inoltre i cristalli di anidride carbonica possono essere usati per pulire le superfici con il metodo della sabbiatura criogenica, che consente l’eliminazione di depositi o incrostazioni. In fase liquida, la CO₂ in pressione si utilizza in molti estintori e giubbotti di salvataggio. L’anidride carbonica gassosa invece è contenuta nelle bibite gassate e nell’acqua frizzante, ma anche nella birra e nei vini frizzanti, che la contengono per effetto della fermentazione che è avvenuta. La CO₂ si utilizza in agricoltura per stimolare la crescita delle piante nelle serre o per abbattere i parassiti, alcuni dei quali non sopravvivono in ambienti ricchi di questo gas.

Perché manca la CO₂ ?

Quest’estate è stato lanciato un allarme per la mancanza di CO₂ nel settore alimentare che ha messo in crisi la produzione delle bibite gassate. Negli ultimi anni l’industria che produce bibite gassate o prodotti alimentari sta soffrendo una forte crisi. Ma perché manca la CO₂ per gli usi industriali? La ragione sta nel processo di produzione. La cattura dall’atmosfera richiede costi molto elevati, considerando che il prelievo deve subire processi di purificazione spinti per consentire l’utilizzo alimentare. A questo si aggiungono i costi per il trasporto. La maggior parte dell’anidride carbonica destinata al settore industriale quindi è un prodotto di scarto da altri processi, come la produzione di fertilizzanti. Per produrre questo gas il punto di partenza nella maggior parte dei casi è la combustione del gas naturale. Per questo, con l‘aumento dei prezzi del gas molte produzioni di bibite gassate sono state interrotte o rallentate. 

L’anidride carbonica nel settore alimentare

La crisi economica ed energetica scatenata dalla guerra Russia – Ucraina ha colpito le industrie di produzione dei fertilizzanti e dell’ammoniaca. Questi settori sono responsabili della produzione della CO₂ come sottoprodotto da destinare all’uso alimentare. Chiarito perché manca la CO₂, risulta evidente che l’industria alimentare negli ultimi tempi sta soffrendo di una crisi senza precedenti. Gli utilizzi di questa sostanza nel settore sono molteplici:

• surgelazione criogenica degli alimenti
• confezionamento in atmosfera protettiva
• trasporto refrigerato di alimenti deperibili
• aumento del tempo di conservazione degli alimenti a breve scadenza
• criopulizia di stampi e impianti di produzione alimentare
• estrazione della caffeina

Anidride carbonica e bibite gassate

La scorsa estate la produzione di bibite gassate è calata perché manca la CO₂ da addizionare ai prodotti. La crisi attuale causa il calo della produzione o l’aumento dei prezzi delle bibite gassate. Qualsiasi sia la tipologia di bibite gassate i produttori hanno l’obbligo di inserire l‘anidride carbonica nella lista degli ingredienti sull’etichetta. Lo stesso vale per la birra e il vino. La fermentazione produce spontaneamente bolle di anidride carbonica, ma in alcuni casi consentiti dalle leggi si inserisce anche come additivo e compare sull’etichetta. Anche per l’acqua frizzante si aggiunge anidride carbonica proveniente da fonti diverse dalla sorgente oppure dalla sorgente stessa. La soluzione proposta per risolvere la carenza di CO₂ è l’estrazione dal biogas o dal biometano. Occorre quindi investire in impianti integrati con i principi di economia circolare. In questo modo, allevamenti e agricoltura possono fornire risorse per applicazioni energetiche e industriali.