Přeskočit na obsah

Oxid uhličitý

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Oxid uhličitý
struktura CO2
struktura CO2
kalotový model molekuly CO2
kalotový model molekuly CO2
Obecné
Systematický názevOxid uhličitý
Triviální názevSuchý led (pevný)
Kysličník uhličitý
Latinský názevDioxidum carbonis
Anglický názevCarbon dioxide
Německý názevKohlenstoffdioxid
Sumární vzorecCO2
Vzhledbezbarvá plynná látka bez zápachu
Identifikace
Registrační číslo CAS124-38-9
EC-no (EINECS/ELINCS/NLP)204-696-9
PubChem280
ChEBI16526
UN kód1013
SMILESC(=O)=O
InChIInChI=1/CO2/c2-1-3
Číslo RTECSFF6400000
Vlastnosti
Molární hmotnost44,009 5(14) g/mol
Molární objemVM22,263 dm3/mol
Teplota tání−56,6 °C (527 kPa)
Teplotasublimace−78,476 °C
Hustota1,56 g/cm³ (pevný, −79 °C)
1,101 g/cm³ (kapalina, −37 °C)
1,951 kg/m³ (plyn, 0 °C, 101325 Pa)[1]
Dynamický viskozitní koeficient0,008 96 cP (−78 °C)
0,010 61 cP (−60 °C)
0,013 90 cP (0 °C)
0,014 8 cP (20 °C)
0,015 3 cP (30 °C)
0,018 89 cP (104 °C)
0,033 0 cP (490 °C)
0,043 58 cP (850 °C)
0,047 86 cP (1 052 °C)
Index lomunD=1,195 (kapalina, 15 °C)
nD=1,000 45 (0 °C)
Kritická teplotaTk31 °C
Kritický tlakpk7 390 kPa
Kritická hustota0,468 g/cm3
Disociační konstantapKa6,35
10,33
Rozpustnostvevodě171,3 ml/100 ml(0 °C)
119 ml/100 ml(10 °C)
87,8 ml/100 ml(20 °C)
75,9 ml/100 ml(25 °C)
66,5 ml/100 ml(30 °C)
53,0 ml/100 ml(40 °C)
43,6 ml/100 ml(50 °C)
35,9 ml/100 ml(60 °C)
Rozpustnost vpolárních
rozpouštědlech
alkoholy
ketony
estery
Rozpustnost vnepolárních
rozpouštědlech
uhlovodíky
Relativnípermitivitaεr1,000 99 (plyn, 0 °C)
1,604 (kapalina, 0 °C)
1,600 (kapalina, 25 °C)
Van der Waalsovy konstantystavové rovnicea=0,359 2 Pa m6mol−2
b= 42,67×10−6m3mol−1
Součinitel tepelné vodivosti0,011 7 W m−1K−1(−40 °C)
0,013 3 W m−1K−1(−18 °C)
0,014 9 W m−1K−1(4,4 °C)
0,016 63 W m−1K−1(27 °C)
0,017 49 W m−1K−1(38 °C)
0,018 35 W m−1K−1(49 °C)
Struktura
Tvar molekulyrovinný
Dipólový moment0 Cm
Termodynamické vlastnosti
Standardní slučovací entalpieΔHf°−393,51 kJ/mol
−413,8 kJ/mol (vodný roztok)
Entalpie táníΔHt299 J/g
Entalpie varuΔHv900,7 J/g
Entalpie rozpouštěníΔHrozp−559 J/g (20 °C)
Standardní molární entropieS°213,667 J K−1mol−1
118 J K−1mol−1(vodný roztok)
Standardní slučovací Gibbsova energieΔGf°−394,36 kJ/mol
−386,0 kJ/mol (vodný roztok)
Izobarickéměrné teplocp0,843 J K−1g−1
1,325 J K−1g−1(kapalina, 25 °C)
Izochorickéměrné teplocV0,654 6 J K−1g−1
Bezpečnost
GHS04 – plyny pod tlakem
GHS04
[2]
Varování[2]
R-větyžádné nejsou
S-větyS9,S26,S36(v pevném skupenství)
NFPA 704
0
2
0
Není-li uvedeno jinak, jsou použity
jednotkySIaSTP(25 °C, 100 kPa).

Některá data mohou pocházet zdatové položky.

Oxid uhličitý(dřívekysličník uhličitý) je bezbarvýplynbez chuti a zápachu; při vyšších koncentracích může mít v ústech slabě nakyslou chuť. Jetěžšínežvzduch.V pevném skupenství je znám také jakosuchý led.Jeho molekula je tvořena jedním atomemuhlíkua dvěma atomykyslíku.

Objevení a popis[editovat|editovat zdroj]

Oxid uhličitý byl první chemickou sloučeninou, která byla popsána jakoplynodlišný odvzduchu.V17. stoletívlámský chemikJan Baptist van Helmontzjistil, že při spalovánídřevěného uhlív uzavřené nádobě je váha zbyléhopopelemenší než hmotnost spalovaného uhlí. Vysvětlil to přeměnou části uhlí na neviditelnou substanci, kterou nazval„spiritus sylvestre “.

V polovině18. stoletístudoval vlastnosti tohoto plynu podrobněji skotský lékařJoseph Black.Zjistil, že zahřívánímvápence,nebo jeho reakcí skyselinamivznikáplyn,který nazval „fixovatelný vzduch“(„fixed air“), protože jej bylo možno vázat silnými zásadami (napříkladhydroxidem vápenatým). Zjistil také, že je těžší nežvzduch.Potvrdil, že na rozdíl od vzduchu nepodporujehořenía živé organismy v něm hynou. Vázání nahydroxid vápenatýpoužil k důkazu, že je ve vydechovanémvzduchua také, že se uvolňuje při procesukvašení.

Vznik, příprava a výroba[editovat|editovat zdroj]

Vzniká reakcíuhlíkuskyslíkem(spalováním):

C + O2→ CO2,

hořenímoxidu uhelnatého(například svítiplynu):

2 CO + O2→ 2 CO2,

neboorganických látek,napříkladmethanu:

CH4+ 2 O2→ CO2+ 2 H2O,

a to vždy za vývinu značného množství tepla. Podobnými reakcemi můžeme popsat i spalovánífosilních palivabiomasy.Je také produktemdýchánívětšiny živých organismů, kde je spolu s vodou konečným produktem metabolické přeměny živin obsažených v potravě.

V laboratoři se většinou připravuje reakcíuhličitanů,předevšímuhličitanu vápenatéhose silnýmikyselinaminapříkladchlorovodíkovou:

CaCO3+ 2 HCl → CO2+ CaCl2+ H2O.

Průmyslově se vyrábí tepelným rozkladem (žíháním)vápence(uhličitanu vápenatého):

CaCO3→ CaO + CO2.

Po chemické stránce je oxid uhličitý velice stálý a ani při velmi vysokých teplotách nad 2 000 °C se znatelně nerozkládá. Ve vodě se snadno rozpouští, přičemž se z malé části slučuje s vodou nakyselinu uhličitou:

CO2+ H2O ⇌ H2CO3.

Biomasa[editovat|editovat zdroj]

Kromě spalováníbiomasyčibioplynu,vzniká oxid uhličitý také běhemkompostování.

Část organické hmoty zůstává v půdě a na povrchu půdy, jako posklizňové, nebo potěžební zbytky. V průběhukompostováníaanaerobní digesceje velká část organické hmoty přeměněna na hmotu s vysokým podílemhumusových látek.Tímto procesem velký podíl uhlíku zůstává dlouhodobě fixován vhumusu,který zlepšuje vlastnosti půdy, jako např. vzdušnost, schopnost zadržovat vodu. Půda, která obsahuje více humusu, má lepší vlastnosti pro pěstování, tím dochází k vyšším výnosům plodin a i intenzivnější asimilaci CO2běhemfotosyntézy.

Významné reakce[editovat|editovat zdroj]

Horní koláčový graf ukazuje složení suchého vzduchu. Oxid uhličitý představuje azurový podíl dolního grafu

Oxid uhličitý reaguje se silnými hydroxidy za vzniku solí, které se vyskytují ve dvou formách, jakouhličitanyahydrogenuhličitany(starším názvemkyselé uhličitany); například shydroxidem sodnýmvzniká buďhydrogenuhličitan sodný:

CO2+ NaOH → NaHCO3,

nebo při větším množství hydroxiduuhličitan sodný:

CO2+ 2 NaOH → Na2CO3+ H2O.

V zelených rostlinách je oxid uhličitý asimilován v procesu zvanémfotosyntézazakatalytického působeníchlorofylua dodávky energie ve formě světelných kvant namonosacharidypodle celkové rovnice:

6 CO2+ 6 H2O → C6H12O6+ 6 O2.

Spalovánísacharidův těle živočichů (i rostlin v noci) je chemickým procesem právě opačným, stejně tak kvašení cukrů působením kvasinek.

Při geologickém vývoji planetárních těles hraje v chemismu oxidu uhličitého významnou roli rovnováha mezi oxidem uhličitým aoxidem křemičitýmv kompetici o vápník podle vztahu:

CaCO3+ SiO2⇌ CO2+ CaSiO3.

Za běžných teplot panujících na Zemi je tato rovnováha posunuta téměř úplně vlevo, takže velké množství oxidu uhličitého je vázáno v uhličitanových horninách. Stoupne-li teplota zhruba nad 350 °C, rovnováha se vychýlí téměř úplně vpravo a oxid křemičitý vytěsní z hornin oxid uhličitý, který přejde do atmosféry. Tímto mechanismem se vysvětluje velmi hustá atmosféra planetyVenuše,složená převážně z oxidu uhličitého.

Při ochlazení pod −80 °C mění plynný oxid uhličitý svojeskupenstvípřímo na pevné (desublimuje) za vzniku bezbarvé tuhé látky, nazývanésuchý led.

Oxid uhličitý je nedýchatelný a ve vyšších koncentracích může způsobit ztrátu vědomí a smrt. Naruší totiž uhličitanovou rovnováhu v krvi a způsobí tak acidosu. Stejně tak ovšem pokles pod jeho normální koncentraci může způsobit alkalosu.

Výskyt v přírodě[editovat|editovat zdroj]

Fázový diagram oxidu uhličitého

Oxid uhličitý je běžnou součástí zemské atmosféry, přičemž jeho koncentrace (průměrně 0,040 % v roce2013)v ovzduší kolísá v závislosti na místních podmínkách, na výšce nad povrchem a relativní vlhkosti vzduchu v ovzduší. V důsledku zejména průmyslových emisí jeho průměrná koncentrace ve vzduchu stále roste (viz odstavec „Vliv oxidu uhličitého naglobální oteplování“). V půdě je ho celkem 2× více než v atmosféře[3]a v oceánu zhruba 50× více než v atmosféře.[4]

Lokálně velmi vysoká koncentrace je v místech jeho výronusopečných plynůze země vevulkanicky aktivních oblastecha v některých přírodníchminerálních vodách.Vzhledem k tomu, že jetěžšínež vzduch, může se v takových místech hromadit a představovat nebezpečnou past pro zvířata i lidi. V oblastech, kde se vulkanický oxid uhličitý postupně uvolňuje do vodních ploch (jezer), může při seismické aktivitě dojít k náhlému uvolnění a „zaplavení “okolní krajiny jedovatým nedýchatelným plynem (katastrofa u jezeraNyos). Ročně tak vulkanické aktivity dodávají do ovzduší Země přibližně 130 až 230milionů tun,což představuje řádově jen 1 až 2 % produkce CO2lidstvem.[5]

Oxid uhličitý byl také nalezen vmezihvězdném prostoru.Je hlavní složkou atmosfér planetVenušeaMars.Spektroskopickybyl prokázán i v řaděkomet.

Atmosférické koncentrace CO2měřené na observatořiMauna Loav letech 1958–2022 (nazývané také Keelingova křivka). Koncentrace oxidu uhličitého se v průběhu 4,54 miliardy let trvající historie Země značně měnily. V roce 2013 však průměrná denní koncentrace CO2v atmosféře překročila 400 ppm[6]– této úrovně nebylo nikdy dosaženo od poloviny pliocénu, tedy před 2 až 4 miliony let.[7]

Výskyt oxidu uhličitého v atmosféře a změna klimatu způsobená člověkem[editovat|editovat zdroj]

Oxid uhličitý je přirozeně se vyskytující stopový plyn vzemské atmosféře,který ovlivňujeklima;jeho koncentrace v atmosféře se od začátkuprůmyslové revolucezvyšuje, zejména v důsledku spalovánífosilních paliv.Údaje z ledových jader ukázaly, že hladina CO2v atmosféře se za posledních 420 000 let až do nástupu industrializace v polovině 19. století pohybovala v rozmezí od 190 ppm v době vrcholícídoby ledovépo 280 ppm v teplých obdobích.[8]

S industrializací došlo v důsledku lidské činnosti k prudkému nárůstu obsahu oxidu uhličitého v atmosféře, který pokračuje i nadále. Mezi lety 1750–1958 (začátek systematických měření Charlese Davida Keelinga) se koncentrace CO2nejprve mírně zvýšila na 315 ppm, poté do roku 2015 vzrostla na 401 ppm.[9]Dne 9. května 2013 překročila koncentrace hranici 400 ppm (0,04 % objemu celkového plynného obalu Země), dle měření americkýmNárodním úřadem pro oceán a atmosféru(NOAA) naMauna Loa(Havaj) jako místní denní průměr.[10]Měsíční globální průměr měřený NOAA poprvé překročil 400 ppm v březnu 2015[11]a v únoru 2018 tato hodnota činila 408 ppm.[12]Údaje za rok 2017 ukazují novou rekordní hodnotu 405,5 ppm, což je o 46 % více než v předindustriálním období.[13]V roce 2018 bylo opět dosaženo nové rekordní hodnoty 407,8 ppm.[14]Hlavními zdroji je spalovánífosilních palivpro výrobu energie a v průmyslovém sektoru. V mnohem menší míře se na tomto nárůstu podílí také uvolňování oxidu uhličitého uloženého v půdě a lesích v důsledku změn ve využívání půdy, jako jeodlesňování.V roce 2014 se na celkových emisích skleníkových plynů způsobených člověkem (měřeno v ekvivalentech oxidu uhličitého) podílela spotřeba energie a průmyslové využívání fosilních paliv ze 70 % a využívání půdy z 5 %.[15]

Celková hmotnost oxidu uhličitého v atmosféře je přibližně 3 000 Gt, tedy asi 800 Gtuhlíku(poměr molárních hmotností CO2a C je zaokrouhleně 44:12). Koncentrace se mění sezónně a lokálně, zejména v blízkosti země. V městských oblastech je koncentrace obecně vyšší; v interiérech může být koncentrace až desetkrát vyšší než průměrná hodnota.[16]

Oxid uhličitý pohlcuje část tepelného záření (infračervené záření), zatímco kratší vlny slunečního záření mohou procházet téměř bez překážek. Absorpční těleso také vyzařuje v závislosti na své teplotě. Díky těmto vlastnostem patří oxid uhličitý mezi tzv.skleníkové plyny.Oxid uhličitý je po vodní páře druhým nejúčinnějším skleníkovým plynem podle jeho množstevního podílu, i když specifická účinnostmethanuaozonuje vyšší. Všechny skleníkové plyny společně zvyšují průměrnou teplotu na zemském povrchu z přibližně −18 °C na +15 °C díky přirozenému skleníkovému efektu. Oxid uhličitý má na celkovém efektu poměrně velký podíl a přispívá tak k životu příznivému klimatu Země.[17]

Obsah oxidu uhličitého vzemské atmosféřev průběhu historie Země z různých biologických, chemických a fyzikálních důvodů značně kolísal. Před 500 miliony let byla koncentrace oxidu uhličitého nejméně desetkrát vyšší než v současnosti.[18]Následně se koncentrace CO2neustále snižovala, v průměru se pohybovala kolem 300 ppm přibližně před 300 miliony let běhempermokarbonskédoby ledové, na přechodu zkarbonudopermu[19]a krátce klesla na minimum pravděpodobně 100 ppm v raném permu. Běhemdruhohorse hladina CO2většinou pohybovala mezi 1 000 a 2 000 ppm, aby po klimatickém optimu na počátkueocénu[19]až do začátkukenozoickédoby ledové před zhruba 34 miliony let klesl hluboko pod 1 000 ppm v moderní éře Země.[19]

Po dobu nejméně 800 000 let byla hladina oxidu uhličitého vždy nižší než 300 ppm.[19][19]Koncentrace oxidu uhličitého za posledních 10 000 let zůstala relativně konstantní na úrovni 300 ppm. Bilance koloběhu oxidu uhličitého tak byla v tomto období vyrovnaná. S nástupem industrializace v 19. století se zvýšilo množství oxidu uhličitého v atmosféře. Současná koncentrace je pravděpodobně nejvyšší za posledních 15 až 20 milionů let.[20]V období 1960 až 2005 se obsah oxidu uhličitého zvyšoval v průměru o 1,4 ppm ročně.[21]V roce 2017 činil desetiletý průměrný nárůst něco málo přes 2 ppm ročně.Keelingova křivkaukazuje nárůst koncentrace oxidu uhličitého.[22]

Antropogenní, tj. člověkem způsobené, emise oxidu uhličitého dosahují přibližně 36,3 Gt ročně[21]a představují jen malý zlomek oxidu uhličitého, který pochází převážně z přírodních zdrojů, a to přibližně 550 Gt ročně.[23]Jelikož však přírodnípropady uhlíkupohlcují stejné množství CO2,zůstávala koncentrace oxidu uhličitého před industrializací relativně konstantní. Přibližně polovina dodatečného oxidu uhličitého je pohlcena biosférou a polovina oceány (což vede k jejich okyselení), takže nyní pohlcují více oxidu uhličitého, než uvolňují.[24]V důsledku toho dochází od roku 1982 k občasnému „zezelenání “Země (index listové plochy), jak dokládají satelitní data NASA,[25]avšak novější údaje naznačují, že toto zezelenání, pozorované až do konce 20. století, se následně zastavilo.[26]Druhá polovina vypouštěného oxidu uhličitého zůstává v atmosféře a vede k měřitelnému nárůstu jeho koncentrace, což poprvé prokázal Charles Keeling na počátku 60. let 20. století, kdy po něm byla pojmenovánaKeelingova křivka.

Šestá hodnotící zpráva IPCC,která byla vydána v srpnu 2021 potvrdila vědecké výzkumy, které ukazují, že antropogenní emise CO2jsou zcela zásadní příčinouglobálního oteplování.[27]

Výskyt v oceánech[editovat|editovat zdroj]

Oceánská voda obsahuje oxid uhličitý v rozpuštěné formě a jako kyselinu uhličitou v rovnováze s hydrogenuhličitany a uhličitany. Množství rozpuštěného oxidu uhličitého se mění v závislosti na ročním období, protože závisí na teplotě a slanosti vody: ve studené vodě se rozpouští více oxidu uhličitého. Protože studená voda má vyšší hustotu, voda bohatá na oxid uhličitý klesá do hlubších vrstev. Pouze při tlaku nad 300 barů a teplotě nad 120 °C (393 K) je tomu naopak, například v blízkosti hlubokých geotermálních pramenů.[28]

V oceánech je přibližně 50krát více uhlíku než v atmosféře. Oceán funguje jako hlavní pohlcovač uhlíku, který pohlcuje přibližně třetinu oxidu uhličitého uvolněného lidskou činností.[29]V horních vrstvách oceánů je částečně pohlcován fotosyntézou. Se zvyšujícím se obsahem oxidu uhličitého se snižujealkalitaslané vody, což se označuje jakookyselování oceánů,které bude mít velmi pravděpodobně negativní důsledky pro mořské ekosystémy. Mnoho mořských organismů je citlivých na kolísání kyselosti oceánů; okyselení v historii Země vedlo k hromadnému vymírání a prudkému poklesu biologické rozmanitosti ve světových oceánech. Postiženy jsou zejména organismy, které si vytvářejí struktury uhličitanu vápenatého, protože ten se s rostoucí kyselostí oceánů rozpouští. Za zvláště ohrožené jsou považovánikoráli,mlžiaostnokožci,jako jsouhvězdicea mořští ježci.[30]

Vědci mají obavy, že to bude mít negativní dopad na tvorbu lastur mlžů.[31][32]Již dnes jsou tyto účinky patrné nakorálových útesecha některých ústřicových farmách; s rostoucí acidifikací se očekávají závažnější ekologické důsledky.[33]Na druhou stranu existují důkazy, že zvýšená koncentrace oxidu uhličitého stimuluje některé druhy k větší produkci lastur mlžů.[34]

Využití[editovat|editovat zdroj]

Oxid uhličitý je průmyslově lehce dostupný plyn. Využívá se jako:

Železniční vůz přepravující zkapalněný oxid uhličitý
Využití CO2jako hasicího přípravku
Bublinky oxidu uhličitého v nápoji
Emise oxidu uhličitého na obyvatele v tunách za rok (rok 2000).
Koncentrace CO2v atmosféře od roku 1740 (proxy dataa následně instrumentální data).
Současná koncentrace CO2naMauna Loa,která obsahuje sezónní výkyvy na daném místě.
Změna koncentrace v závislosti nazeměpisné šířceurčené z odlehlých stanic na moři.[38]

Jímání CO2[editovat|editovat zdroj]

Oceány: Výzkumný program CarboOcean[editovat|editovat zdroj]

Velkým úložištěm CO2jsoumořeaoceány,dne 1. ledna2005byl zahájen výzkumný programCarboOcean.Cílem programu bylo zjistit, kdy a za jakých podmínek může dojít k naplnění tohotorezervoáru.Vodaje pro CO2stejně jímavá jakovzduch.S rostoucí koncentrací CO2ve vzduchu, jímají přebytkyoceánya pomáhají udržovat rovnováhu. Díky proudění mořské vody kpólůmdochází k ochlazování vody, jejímu houstnutí a klesání ke dnu. Což lze přirovnat k velkémutepelnému výměníku.Tento princip označili vědci zamechanickou pumpu.Rozpuštěnýuhlíkje vmořské voděje využitfytoplanktonem,kdy dochází kfotosyntéze.Fytoplanktonje základní článek vpotravním řetězcimořských živočichů. Zde jde o princip, který označili vědci zabiologickou pumpu.Část CO2se z mořských organismů postupně, v řádu dnů, měsíců, vrátí zpět doatmosféry.Přibližné desetina vznikléorganické hmotyklesá kednu,kde tvořísedimentadno,ve kterém jeuhlíkuložen tisíce roků.[39]

Výzkumný program probíhal v severní částAtlantiku,vč.Arktického oceánua vJižním oceánu.Zde vědci přišli na to, že dochází ke slábnutíbiologické pumpy.To je přičítáno nedostatkuželeza.Od roku1963probíhajíexperimenty,které potvrzují, že ke zvýšení aktivityfytoplanktonuv jímání CO2pomůže přidání malého množstvíželezadomořské vody.Podle ředitele expediceKEOPS(Kerguelen Ocean and Plateau compared Study), která prováděla srovnávací pokusy, zde zůstává značný prostor pro pochybnosti.[39]

Výsledky, i dílčí, využívají komerční organizace.Organizace Planktos,která využila možnosti vydělávat na prodeji povolenek získaných zalesňováním vtradingu emisí skleníkových plynů,hodlá rozšířit aktivity o zahájení přihnojovánímoříželezem.Vědci jsou skeptičtí, protože doposud není ověřen vliv na mořské organismy. Podle poznatkůKEOPSje efekt umělého dodáváníželezavmořském ekosystémupodstatně odlišný od efektůželezavzniklého v přírodních podmínkách.[39]

Vliv na jímavost mořské vody má i jejíkyselost.Chemický vzorec: CO2+H2O= [[H2CO3]] (kyselina uhličitá) platí i promořskou vodu.Předprůmyslovou revolucíbylopHoceánů 8,16 a dnes je 8,05. Pokud by došlo k poklesuzásaditosti,tedy pod hodnotu pH 7,60, mělo by to vliv na život mnoha mořských organismů, zejménakorýšůsvápníkovouskořápkou.Tedy i vliv napotravní řetězec.[39]

V technologických procesech[editovat|editovat zdroj]

Potravinářství[editovat|editovat zdroj]

PivovaryPrazdrojaGambrinusvyužívají technologické zařízení, které umožňuje zpětné jímání oxidu uhličitého, který vzniká přikvašeníavýrobě piva.Pivovaryopětovným užitím plynu ušetřily ročně téměř 300 tun CO2,který by se jinak musel vyrobit zfosilních zdrojůs vedlejším efektem vzniku dalšíchemisí.Tento projekt snížiluhlíkovou stopuvýroby pivaod roku2006do2011o 20%.[40][41]

Tepelná energetika (fosilní elektrárny)[editovat|editovat zdroj]

Švédský energetický koncernVattenfal Europe[pozn. 1]v roce2008ohlásil, že postaví vbraniborskémSpremberguuhelnou elektrárnu se zařízením na ukládání CO2pod zemí (technologie CCS). Zkušební provoz a výstavba prvních „regulérních “elektráren, které budou vybaveny toutotechnologiímá být do roku2015.Sériová výstavba má probíhat od roku2020.[42]V polovinězáří2008vyhlásilaEvropská komiseveřejnou soutěžna stavbu vlastního zařízení, na němž chce jímání a skladování CO2v podzemí testovat.[42]

Odlučování a ukládání oxidu uhličitéhoje jednou z technologií, která by měla řešit emise zfosilních elektráren.S dalším využitím CO2je počítáno v technologii power-to-gas. Kdy zelektřinyzískané zobnovitelných zdrojůseelektrolýzou vodyvyrobívodík,který po sloučení s CO2vytvořímetan.Ocelářský gigantArcelorMittalv roce2016zprovoznil vGentuzařízení, kteréoxidu uhelnatý,vzniklý přivýrobě železapřetváří naetanolové palivoproautomobily.Běžně se tento plyn spaluje, a vypouští tak CO2.

V roce2017bylo postaveno a zprovozněno první zařízení stechnologií CCS.Jedná se o zařízení texaské energetické společnostiNRG Energy,resp. jde o odlučovač CO2na jednom z blokůelektrárny Petra Novas výkonem 240megawattů.[43]Náklady na stavbu zařízení vPetra Novabyly v přepočtu nakilowatt4167dolarů.To je 2x více, než stavba novésolární elektrárny.Skeptici proto upozorňují, že z ekonomických důvodů nemá technologieCCSmožnosti pro další celosvětové rozšiřování. Podle současných zkušenostíNRG Energylze další zařízení postavit o 1/3 levněji.[44]Dalších 17 menší zařízení se používá naropných vrtech.Zde jde zatím o nerentabilní provoz.Těžba ropyspolu s jímáním CO2je rentabilní při ceně 75 dolarů zabarel.[44]Předčasně byl ukončen projekt americkéelektrárny Kemper,která měla plánovaný výkon 582megawattů,a ve které se měl CO2separovat přizplynováníhnědého uhlí.Energetická společnostMississippi Powerinvestici ukončila, když se proti původnímu rozpočtu projekt prodražil ze dvou na sedm miliard dolarů.

V roce2018byly ve výstavbě zařízení vČíně(zplynovacíelektrárna Yanchangaelektrárna HaifengvKantonu),AustráliiaKanadě.Kapacita těchto zařízení je šest milionů tun CO2,dle analýzyGlobal CCS Institute.To odpovídáemisím,které vypustíČeskoza zhruba dvacet dnů.[44]

Do roku2040by mělo být toto zařízení u každéuhelné elektrárnys výkonem nad 210 tisícmegawattů,především vČíněaUSA.

Z atmosféry[editovat|editovat zdroj]

V roce2015společnostCarbon Engeneering Ltd.uvedla, že vyvinula zařízení, které umožňuje odsátí CO2zovzduší.První přístroj této společnosti byl instalován nauniverzitěvCalgary.Zařízení o velikosti kamiónu umožňuje odstranit 80 % CO2.Denní kapacita je kapacita 100 kg CO2,to odpovídá provozu 14–15automobilů.Další, demonstračního, zařízení je umístěno vSquamishvBritské Kolumbii.Spolu s týmem vědců na tomto zařízení pracovalDavid Keith,profesor naHarvard University School of Engineeringa výkonný předsedaCarbon Engineering.Podle vědeckého týmu je zde značný efekt: „Výstavba potřebného počtu stromů by vyžádala přeměnu velkého množstvíhospodářské půdy.Absorpce dostatečného množství CO2by si vyžádala 1000krát větší plochustromového porostunež zabírá plocha absorpčního zařízení. “[45]

Princip technologie:Vzduchje nasát do zařízení, kde procházíabsorpční kapalinou,která pohltí asi 80 procent oxidu uhličitého. Vzniklý roztok je připraven k dalšímu zpracování – 1) uložení do zásobníků, nebo 2) k výrobě kapalnéhouhlovodíkového paliva,které lze využít ve stávajícíchspalovacích motorech.[45][46]Výroběuhlovodíkůz CO2věří několikvizionářů,jedním zinvestorůCarbon Engeneering,je mimo specializovaných fondů, např.Bill Gates.[46]AutomobilkaAudivdubnu2015,ve spolupráci s firmamisunfireGmbH aClimeworks Deutschland GmbH,vyrobila první syntetickounaftuz CO2,tzv.e-dieselu.[47][48]

Včervnu2017uvedla švýcarská dceřiná společnost firmyClimeworks Deutschlanddo komerčního provozu zařízení na zachytávání CO2.[49]Zařízení se nachází nedalekoCurychua ročně dokáže zachytit 900 tun CO2 přímo zatmosféry.[50]Zakladatelé společnostiChristoph GebaldaJan Wurzbacherrealizovali tento projekt za devět let od prvního nápadu.Technologieje umístěna na střeše zařízení na energetické využití odpadu (ZEVO) v oblastiHinwil.Zařízení ZEVO je zdroj tepelné a elektrické energie pro společnostClimeworks Deutschland.Zachycený CO2je potrubím veden do nedalekýchskleníků,kde je pěstovánazelenina.Díky nastavenému dávkování oxidu uhličitého dochází k zvýšenívýnosůpěstovaných plodin až o 20 %. Podle autorů konceptu je možné zachycený CO2využít také v dalších odvětvích jako např. vpotravinářském průmyslu,kde může být využit k tvorběochranné atmosférynebo jakokonzervant,nebo venergetice,pro výrobuE-paliv(E-gas,E-benzin,nebo synteticky vyráběná naftaE-diesel).[48][51]Zachycený oxid uhličitý může být také ukládán do podzemních úložišť, kde je dlouhodobě skladován.[50]

Toxikologické hledisko pro živé organismy[editovat|editovat zdroj]

Kognitivní funkcečlověka se snižují se zvyšující koncentrací oxidu uhličitého ve vzduchu (například špatnou ventilací).[52]Koncentrace do 1000 ppm se považuje za dobrou.[53]V ČR je uvnitř budov limit 1500 ppm.[54]V kabině auta však dosahují koncentrace i několik tisíc ppm.[55]

Koncentrace nad 5000 ppm (tj. 0,5 %) způsobují nepříjemný pocit a bolesti hlavy a koncentrace nad 5 % tlumí centrální nervovou soustavu a dýchací centrum.[56]Při 20 % se člověk náhle zhroutí a nastává smrt.

Nebezpečí hrozí například v silážních či kanalizačních prostorech.[57]

Odkazy[editovat|editovat zdroj]

Poznámky[editovat|editovat zdroj]

  1. Vattenfallznamená ve švédštiněvodopád.Společnost působí v severní Evropě vyrábí 42 procent své produkce energie spalováním fosilních paliv a 35 procent z jádra, hydroenergie se na produkci podílí z 23 procent.

Reference[editovat|editovat zdroj]

V tomto článku byl použitpřekladtextu z článkuKohlenstoffdioxidna německé Wikipedii.

  1. Carbon dioxide - Density and Specific Weight
  2. abCarbon dioxide.pubchem.ncbi.nlm.nih.gov[online]. PubChem [cit. 2021-05-23].Dostupné online.(anglicky)
  3. YALE UNIVERSITY. Managing uncertainty: How soil carbon feedbacks could affect climate change.phys.org[online]. Phys.org, 2016-08-02 [cit. 2019-10-22].Dostupné online.(anglicky)
  4. The Carbon Cycle and Climate.earthguide.ucsd.edu[online]. Earthguide team members and Scripps Institution of Oceanography [cit. 2019-10-22].Dostupné online.
  5. Scientists Quantify Global Volcanic CO2 Venting; Estimate Total Carbon on Earth | Deep Carbon Observatory.deepcarbon.net[online]. [cit. 2020-09-24].Dostupné v archivupořízeném zorigináludne 2019-10-03. (anglicky)
  6. SHOWSTACK, Randy. Carbon dioxide tops 400 ppm at Mauna Loa, Hawaii.Eos, Transactions American Geophysical Union.2013-05-21, roč. 94, čís. 21, s. 192–192.Dostupné online[cit. 2023-10-13].DOI10.1002/2013EO210004.(anglicky)
  7. Son of Climate Science Pioneer Ponders A Sobering Milestone by Fen Montaigne: Yale Environment 360.web.archive.org[online]. 2013-06-08 [cit. 2023-10-13].Dostupné online.
  8. RAHMSTORF, Stefan; SCHELLNHUBER, Hans Joachim.Der Klimawandel.7.. vyd. [s.l.]: C. H. Beck, 2012. S. 23.
  9. BRAUCH, Hans Günter.Historical Times and Turning Points in a Turbulent Century: 1914, 1945, 1989 and 2014?.Příprava vydání Hans Günter Brauch, Úrsula Oswald Spring, Juliet Bennett, Serena Eréndira Serrano Oswald. Svazek 4. Cham: Springer International PublishingDostupné online.ISBN978-3-319-30989-7,ISBN978-3-319-30990-3.DOI10.1007/978-3-319-30990-3_2.S. 11–54. DOI: 10.1007/978-3-319-30990-3_2.
  10. Carbon Dioxide at NOAA’s Mauna Loa Observatory reaches new milestone: Tops 400 ppm.Welcome to NOAA Research[online]. [cit. 2021-08-25].Dostupné v archivupořízeném zorigináludne 2021-08-25. (anglicky)
  11. CO2-Konzentration in der Atmosphäre erreicht Rekordwert | STERN.DE.web.archive.org[online]. 2015-05-08 [cit. 2021-08-25].Dostupné v archivupořízeném zorigináludne 2015-05-08.
  12. Global Monitoring Laboratory - Carbon Cycle Greenhouse Gases.gml.noaa.gov[online]. [cit. 2021-08-25].Dostupné online.(EN-US)
  13. SPEICHER, Christian. CO2-Konzentration: 2017 ist erneut ein Rekordjahr.Neue Zürcher Zeitung[online]. [cit. 2021-08-25].Dostupné online.(německy)
  14. Greenhouse gas concentrations in atmosphere reach yet another high.World Meteorological Organization[online]. 2019-11-25 [cit. 2021-08-25].Dostupné v archivupořízeném zorigináludne 2020-04-07. (anglicky)
  15. EDENHOFER, Ottmar.Klimapolitik Ziele, Konflikte, Lösungen.2., aktualisierte und erweiterte Auflage. vyd. München: [s.n.] 144 s.Dostupné online.ISBN978-3-406-73615-5,ISBN3-406-73615-7.OCLC1057866907S. 25.
  16. FROMME, H.; HEITMANN, D.; DIETRICH, S. Raumluftqualität in Schulen - Belastung von Klassenräumen mit Kohlendioxid (CO 2 ), flüchtigen organischen Verbindungen (VOC), Aldehyden, Endotoxinen und Katzenallergenen.Das Gesundheitswesen.2008-02, roč. 70, čís. 2, s. 88–97.Dostupné online[cit. 2021-08-25].ISSN0941-3790.DOI10.1055/s-2008-1046775.(německy)Archivováno5. 6. 2018 naWayback Machine.
  17. Naturkatastrophen: Wirbelstürme, Beben, Vulkanausbrüche - entfesselte Gewalten und ihre Folgen.2., vollständing erw. und überarbeitete Aufl. vyd. Berlin: Springer 1 online resource (286 pages) s.Dostupné online.ISBN978-3-540-88686-0,ISBN3-540-88686-9.OCLC503076540S. 119.
  18. Climate and CO2 in the Atmosphere.earthguide.ucsd.edu[online]. [cit. 2021-08-25].Dostupné online.
  19. abcdeMONTAÑEZ, Isabel P.; MCELWAIN, Jennifer C.; POULSEN, Christopher J. Climate, pCO2 and terrestrial carbon cycle linkages during late Palaeozoic glacial–interglacial cycles.Nature Geoscience.2016-11, roč. 9, čís. 11, s. 824–828.Dostupné online[cit. 2021-08-25].ISSN1752-0894.DOI10.1038/ngeo2822.(anglicky)
  20. TAR Climate Change 2001: Synthesis Report — IPCC[online]. [cit. 2021-08-25].Dostupné online.
  21. abCANADELL, J. G.; LE QUERE, C.; RAUPACH, M. R. Contributions to accelerating atmospheric CO2 growth from economic activity, carbon intensity, and efficiency of natural sinks.Proceedings of the National Academy of Sciences.2007-11-20, roč. 104, čís. 47, s. 18866–18870.Dostupné online[cit. 2021-08-25].ISSN0027-8424.DOI10.1073/pnas.0702737104.PMID17962418.(anglicky)
  22. ROEDEL, Walter.Physik unserer Umwelt: die Atmosphäre.3., überarb. und aktualisierte Aufl. vyd. Berlin: [s.n.] XV, 498 S s.Dostupné online.ISBN978-3-540-67180-0,ISBN3-540-67180-3.OCLC52674338S. 440.
  23. The carbon cycle | GRID-Arendal.grida.no[online]. [cit. 2021-08-25].Dostupné online.
  24. BALLANTYNE, A. P.; ALDEN, C. B.; MILLER, J. B. Increase in observed net carbon dioxide uptake by land and oceans during the past 50 years.Nature.2012-08, roč. 488, čís. 7409, s. 70–72.Dostupné online[cit. 2021-08-25].ISSN0028-0836.DOI10.1038/nature11299.(anglicky)
  25. HILLE, Karl. Carbon Dioxide Fertilization Greening Earth, Study Finds.NASA[online]. 2016-04-25 [cit. 2021-08-25].Dostupné online.
  26. MCDOWELL, Nate G.; ALLEN, Craig D.; ANDERSON-TEIXEIRA, Kristina. Pervasive shifts in forest dynamics in a changing world.Science.2020-05-29, roč. 368, čís. 6494, s. eaaz9463.Dostupné online[cit. 2021-08-25].ISSN0036-8075.DOI10.1126/science.aaz9463.(anglicky)
  27. IPCC.IPCC AR6 WGI Summary for Policymakers[online]. IPCC, 2021-08-09 [cit. 2021-08-25]. S. 5. It is unequivocal that human influence has warmed the atmosphere, ocean and land. Widespread and rapid changes in the atmosphere, ocean, cryosphere and biosphere have occurred.Dostupné v archivupořízeném dne 2021-08-11.
  28. DUAN, Zhenhao; SUN, Rui. An improved model calculating CO2 solubility in pure water and aqueous NaCl solutions from 273 to 533 K and from 0 to 2000 bar.Chemical Geology.2003-02, roč. 193, čís. 3–4, s. 257–271.Dostupné online[cit. 2021-08-25].DOI10.1016/S0009-2541(02)00263-2.(anglicky)
  29. How Long Can the Ocean Slow Global Warming?[online]. [cit. 2021-08-25].Dostupné online.(anglicky)
  30. RAHMSTORF, Stefan; RICHARDSON, Katherine.Wie bedroht sind die Ozeane?: biologische und physikalische Aspekte.[s.l.]: S Fischer Verlag, 2009. S. 128.
  31. NEGRETE-GARCÍA, Gabriela; LOVENDUSKI, Nicole S.; HAURI, Claudine. Sudden emergence of a shallow aragonite saturation horizon in the Southern Ocean.Nature Climate Change.2019-04, roč. 9, čís. 4, s. 313–317.Dostupné online[cit. 2021-08-25].ISSN1758-678X.DOI10.1038/s41558-019-0418-8.(anglicky)
  32. GARRISON, Tom.Oceanography: an invitation to marine science.Cole, Belmont, CA: Verlag Thomson Brooks, 2005.ISBN0-534-40887-7.S. 505.
  33. RIES, J. B.; COHEN, A. L.; MCCORKLE, D. C. Marine calcifiers exhibit mixed responses to CO2-induced ocean acidification.Geology.2009-12-01, roč. 37, čís. 12, s. 1131–1134.Dostupné online[cit. 2021-08-25].ISSN0091-7613.DOI10.1130/G30210A.1.(anglicky)
  34. SPIEGEL, DER. Killer-Seen: Lautloser Tod aus der Tiefe.spiegel.de[online]. [cit. 2021-08-25].Dostupné online.(německy)
  35. http://zdravi.e15.cz/clanek/priloha-lekarske-listy/oxid-uhlicity-a-sladka-chut-472603Archivováno13. 3. 2016 naWayback Machine.– Oxid uhličitý a sladká chuť
  36. SCHLIENWEN, Ulrich.Naše akvarijní ryby.Praha: VAŠUTISBN978-80-7236-449-7.S. 72.
  37. VAŇOUS, Petr. Ptačí chřipka si vybírá k nhũ đầu daň. Začíná vybíjení 140 tisíc kusů drůbeže.Písecký deník[online]. 2020-02-19 [cit. 2020-02-23].Dostupné online.
  38. https:// esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/about/global_means.html- NOAA/ESRL calculation of global means
  39. abcdOxid uhličitý mezi nebem a mořem | Technický týdeník.technickytydenik.cz[online]. Business Media CZ s.r.o., 2006-01-01 [cit. 2019-10-22].Dostupné online.
  40. KOSOVÁ, Jana. Zpětným jímáním ušetří pivovary Prazdroj a Gambrinus ročně minimálně 280 tun CO2 z fosilních zdrojů.Plzeň[online]. Český rozhlas, 2011-08-11 [cit. 2019-10-22].Dostupné online.
  41. MAREČEK, Jiří.Zpětným jímáním ušetří pivovary Prazdroj a Gambrinus ročně minimálně 280 tun CO2 z fosilních zdrojů[online]. Plzeňský Prazdroj, 2011-08-09 [cit. 2019-10-22].Dostupné online.
  42. abNěmci první v pumpování CO2 do země.Týden.cz[online].EMPRESA MEDIA,2008-09-24 [cit. 2019-10-22].Dostupné online.
  43. BUDIN, Jan. Největší systém zachytávání CO2 ze spalin uhelné elektrárny byl uveden do provozu.oEnergetice.cz[online]. OM Solutions s.r.o., 2017-01-12 [cit. 2019-10-22].Dostupné online.
  44. abcSTUCHLÍK, Jan. Bez technologie na ukládání oxidu uhličitého se svět neobejde, tvrdí experti.E15.cz[online]. CZECH NEWS CENTER a.s., 2018-01-04 [cit. 2019-10-22].Dostupné online.
  45. abMORAVEC, Jan. Obrovské 'větráky' zachytávají CO2 přímo ze vzduchu.oEnergetice.cz[online]. oEnergetice.cz (OM Solutions s.r.o.), 2015-09-22 [cit. 2019-10-22].Dostupné online.
  46. abSCHWARZMANN, Marek. Když už stromy nestačí: Pomůže jímání oxidu uhličitého ze vzduchu?.E15.cz[online]. CZECH NEWS CENTER a.s., 2015-08-15 [cit. 2019-10-21].Dostupné online.
  47. VOBOŘIL, David. Audi začalo vyrábět ekologickou naftu z CO2 a vody.oEnergetice.cz[online]. oEnergetice.cz (OM Solutions s.r.o.), 2015-05-04 [cit. 2019-10-22].Dostupné online.
  48. abREDAKCE. Audi zintenzivňuje výzkum syntetických paliv.Hybrid.cz[online]. Hybrid.cz (Chamanne s.r.o.), 2017-11-08 [cit. 2019-10-22].Dostupné online.
  49. KRUTIŠ, Petr. Švýcarská stanice pro zachytávání CO2 pomůže v zemědělství.oEnergetice.cz[online]. oEnergetice.cz (OM Solutions s.r.o.), 2015-10-25 [cit. 2019-10-22].Dostupné online.
  50. abMOLEK, Tomáš. Švýcarské zařízení na zachytávání CO2 ze vzduchu vstoupilo do komerčního provozu.oEnergetice.cz[online]. oEnergetice.cz (OM Solutions s.r.o.), 2017-06-02 [cit. 2019-10-22].Dostupné online.
  51. Opět na scéně. Umělý benzín má zachránit spalovací motory.Euro.cz[online]. EURO.CZ (Mladá fronta a. s.), 2017-08-23 [cit. 2019-10-22].Dostupné online.
  52. ALLEN JOSEPH G.; MACNAUGHTON PIERS; SATISH USHA. Associations of Cognitive Function Scores with Carbon Dioxide, Ventilation, and Volatile Organic Compound Exposures in Office Workers: A Controlled Exposure Study of Green and Conventional Office Environments.Environmental Health Perspectives.2016-06-01, roč. 124, čís. 6, s. 805–812.Dostupné online[cit. 2019-10-22].DOI10.1289/ehp.1510037.PMID26502459.
  53. Větrání, větrání, to nám hrůzu nahání.ihonem.cz[online]. HoNem.CZ, 2013-09-20 [cit. 2019-10-22].Dostupné online.
  54. Vyhláška č. 20/2012 Sb..Zákony pro lidi[online]. AION CS, s.r.o., 2012-01-20 [cit. 2019-10-22].Dostupné online.
  55. JUNG, Heejung S.; GRADY, Michael L.; VICTOROFF, Tristan. Simultaneously reducing CO2 and particulate exposures via fractional recirculation of vehicle cabin air.Atmospheric environment (Oxford, England: 1994).2017-07, roč. 160, s. 77–88. PMID: 28781568 PMCID: PMC5544137.Dostupné online[cit. 2019-10-22].ISSN1352-2310.DOI10.1016/j.atmosenv.2017.04.014.PMID28781568.
  56. Článek:Vzduch, který dýchámeArchivováno14. 7. 2020 naWayback Machine., Ing. Olga Rubinová, Ph.D.
  57. BARDODĚJ, Zdeněk.Chemie v hygieně a toxikologii.Praha: Univerzita Karlova, 1981. 82 s.ISBN80-7066-396-0.

Literatura[editovat|editovat zdroj]

  • Neftel, A., H. Friedli, E. Moore, H. Lotscher, H. Oeschger, U. Siegenthaler, and B. Stauffer. 1994. Historical carbon dioxide record from the Siple Station ice core. pp. 11–14. In T.A. Boden, D.P. Kaiser, R.J. Sepanski, and F.W. Stoss (eds.) Trends'93: A Compendium of Data on Global Change. ORNL/CDIAC-65. Carbon Dioxide Information Analysis Center, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, Tenn. U.S.A.
  • Keeling, C.D., and T.P. Whorf. 1994. Atmospheric carbon dioxide records from sites in the SIO air sampling network. pp. 16–26. In T.A. Boden, D.P. Kaiser, R.J. Sepanski, and F.W. Stoss (eds.) Trends'93: A Compendium of Data on Global Change. ORNL/CDIAC-65. Carbon Dioxide Information Analysis Center, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, Tenn. U.S.A.
  • NÁTR, Lubomír. 2006. Země jako skleník: proč s bát CO2?. vydala Academia,ISBN80-200-1362-8
  • VOHLÍDAL, JIŘÍ; ŠTULÍK, KAREL; JULÁK, ALOIS.Chemické a analytické tabulky.1. vyd. Praha: Grada Publishing, 1999.ISBN80-7169-855-5.

Související články[editovat|editovat zdroj]

Externí odkazy[editovat|editovat zdroj]