Vloeibare CO2: wat is het en waarom is het nuttig?
Koolstofdioxide, of CO2, is een gas dat we elke dag uitademen. Het is ook een gas dat in de atmosfeer voorkomt, waar het fungeert als broeikasgas en bijdraagt aan de opwarming van de aarde. Maar wist u dat CO2 onder bepaalde omstandigheden ook vloeibaar kan zijn? En dat vloeibare CO2 veel toepassingen heeft in verschillende industrieën en sectoren? In dit artikel onderzoeken we wat vloeibare CO2 is, hoe het wordt geproduceerd en waarvoor het kan worden gebruikt.
Wat is vloeibare CO2?
Vloeibare CO2, of LCO2, is de vloeibare toestand van koolstofdioxide. Het wordt gevormd wanneer CO2-gas wordt samengeperst en gekoeld tot hoge druk en lage temperatuur. Onder normale atmosferische druk kan CO2-gas niet vloeibaar worden. Het kan alleen vast worden, wat we droogijs noemen. Om LCO2 te maken, moeten we CO2-gas samenpersen tot boven 5,1 atm (5,2 bar; 75 psi) en het afkoelen tot onder 31,1 graden (88.0 graden F) (het kritische punt) en boven −56,6 graden (−69,9 graden F) (het tripelpunt).
LCO2 is een kleurloze en geurloze vloeistof met een dichtheid van 1101 kg/m3 wanneer deze volledig verzadigd is bij -37 graden (-35 graden F). Het heeft een zeer lage oplosbaarheid in water, variërend van 0.02 tot 0.10 % bij temperaturen van -29 graden (-20 graden F) tot 22.6 graden (72.7 graden F) en drukken van 15 tot 60 atm.
Hoe wordt vloeibare CO2 geproduceerd?
Vloeibare CO2 kan worden geproduceerd uit verschillende bronnen van CO2-gas, zoals aardgasputten, kolengestookte elektriciteitscentrales, fermentatieprocessen of industriële processen. Het CO2-gas wordt eerst gezuiverd en gedroogd om alle onzuiverheden en vocht te verwijderen. Vervolgens wordt het gecomprimeerd en gekoeld met behulp van compressoren en warmtewisselaars. Het gecomprimeerde en gekoelde CO2-gas komt vervolgens in een opslagtank of een verdamper terecht, waar het vloeibare CO2 wordt.
Vloeibare CO2 kan ook uit de atmosfeer worden gehaald met behulp van direct air capture (DAC)-technologie, die chemische reacties gebruikt om CO2 uit de lucht te halen. Het gevangen CO2-gas wordt vervolgens gecomprimeerd en vloeibaar gemaakt met behulp van vergelijkbare methoden als hierboven. DAC-technologie is nog in ontwikkeling en heeft het potentieel om de concentratie CO2 in de atmosfeer te verminderen en klimaatverandering te beperken.
Waarvoor wordt vloeibare CO2 gebruikt?
Vloeibare CO2 kent vele toepassingen in verschillende industrieën en sectoren, zoals:
●Eten en drinken: Vloeibare CO2 kan worden gebruikt om eten en drinken te koelen en in te vriezen, en om ze te beschermen tegen bacterie- en schimmelgroei. Vloeibare CO2 kan ook worden gebruikt om dranken, zoals frisdrank, bier, wijn en bruisend water, te carboniseren door het onder druk in de vloeistof te injecteren. Vloeibare CO2 kan ook de smaak en textuur van dranken verbeteren door ze zuurder en verfrissender te maken.
●Brandbeveiliging: Vloeibare CO2 kan worden gebruikt als brandblusser vanwege de anti-ontvlambare eigenschappen. De vloeibare CO2 wordt onder druk opgeslagen in een cilinder en vrijgegeven als gas wanneer nodig. Het gas werkt door de zuurstof die de verbranding voedt te verdringen en door het brandende oppervlak te koelen om verdere schade te voorkomen. Vloeibare CO2 is effectief voor het blussen van elektrische branden en ontvlambare vloeistoffen, zoals olie, benzine en oplosmiddelen.
●Oliewinning: Vloeibare CO2 kan worden gebruikt om de oliewinning uit olieputten te verbeteren door het onder hoge druk in het reservoir te injecteren. De vloeibare CO2 mengt zich met de olie en verlaagt de viscositeit, waardoor het gemakkelijker uit de put stroomt. De vloeibare CO2 vergroot ook het olievolume en duwt het naar de productieput. Deze methode kan de oliewinningssnelheid met maximaal 20% verhogen.
●Bakken: Vloeibare CO2 kan worden gebruikt als rijsmiddel voor het bakken van brood door luchtzakken in het deeg te creëren. Vloeibare CO2 wordt geproduceerd door gist of baking soda wanneer ze reageren met suiker of zuur in het deeg. De vloeibare CO2 zet uit wanneer deze in de oven wordt verhit, waardoor het brood rijst en licht en luchtig wordt.
●Koolstofafvang en -opslag: Vloeibare CO2 kan worden gebruikt als een manier om koolstofdioxide op te slaan dat anders in de atmosfeer zou worden uitgestoten en zou bijdragen aan de opwarming van de aarde. Vloeibare CO2 kan via pijpleidingen of schepen worden getransporteerd naar ondergrondse of onderzeese opslaglocaties, waar het kan worden geïnjecteerd in poreuze rotsen of zoute aquifers die het permanent of voor langere tijd kunnen vasthouden. Deze methode kan de koolstofvoetafdruk van verschillende industrieën en sectoren die grote hoeveelheden CO2-uitstoot produceren, zoals elektriciteitsopwekking, cementproductie of staalproductie, verkleinen.
Dit zijn enkele van de gebruikelijke toepassingen van vloeibare CO2, maar er zijn nog veel meer toepassingen waarbij deze veelzijdige vloeistof betrokken is. Vloeibare CO2 kan bijvoorbeeld ook worden gebruikt voor lassen, waterbehandeling, kunststofproductie en kassenteelt.
Conclusie
Vloeibare CO2 is een vloeibare toestand van koolstofdioxide die wordt gevormd onder hoge druk en lage temperatuur. Het heeft veel voordelen en toepassingen in verschillende industrieën en sectoren, zoals voedsel en dranken, brandbeveiliging, oliewinning, bakken en koolstofafvang en -opslag. Vloeibare CO2 is een waardevolle en nuttige substantie die de kwaliteit van leven en het milieu kan verbeteren.
