Los mil y un usos del dióxido de carbono, un 'villano' necesario de nuestro tiempo
Las emisiones de dióxido de carbono son, posiblemente, el elemento químico que goza de la peor prensa en la actualidad. Te descubrimos algunos de sus múltiples usos en, entre otros, el mundo de la ciencia y medicina.
Cineca, en Bolonia (Italia), es un centro de cálculo con uno de los superordenadores más potentes de Europa. El centro colabora a menudo con organizaciones como el Centro Europeo de Previsión Meteorológica a Medio Plazo, o Copernicus, el programa de vigilancia atmosférica de la Unión Europea, que utilizan la supercomputación para realizar simulaciones a partir de grandes cantidades de datos recogidos en estaciones meteorológicas de todo el mundo.
Si el dióxido de carbono (CO₂) fuera un político, estaría preocupado por su mala prensa. Este gas de efecto invernadero es el principal contaminante responsable del cambio climático. Científicos, dirigentes y activistas no sólo intentan detener su producción, sino que quieren capturarlo directamente del aire y encerrarlo bajo tierra, donde hará menos daño.
Sin embargo, este gas también desempeña un papel fundamental en la vida en la Tierra.
Cómo ayuda el CO2 a la vida
El carbono ayuda a formar las proteínas y el ADN de los seres vivos. En la atmósfera, se combina con dos moléculas de oxígeno para formar dióxido de carbono.
El dióxido de carbono es un ingrediente crucial en la fotosíntesis, el proceso por el que las plantas transforman la energía del sol para convertir el agua y el dióxido de carbono en azúcar. A cambio, las plantas emiten oxígeno.
Un pingüino papúa durante la marea baja en el puerto de Mikkelsen, en la Península Antártica. La Antártida contiene cerca del 70% del agua dulce del planeta y el océano Antártico absorbe casi un tercio de las emisiones de dióxido de carbono captadas por los océanos del mundo.
A medida que aumentan las concentraciones de dióxido de carbono en la atmósfera, los científicos intentan piratear la fotosíntesis para potenciar el crecimiento de las plantas.
Los estudios de laboratorio muestran que una mayor concentración del gas hace que algunas plantas crezcan más rápidamente en determinadas condiciones, pero en la naturaleza y en las granjas al aire libre los beneficios no están claros.
En los Países Bajos, algunos invernaderos comerciales están experimentando con formas de dirigir el dióxido de carbono emitido por la industria hacia invernaderos donde las plantas utilizan el exceso de gas como fertilizante.
Los primeros descubrimientos
La primera persona que planteó la hipótesis de la existencia del dióxido de carbono fue el científico belga del siglo XVI Jean Baptiste van Helmont. Después de quemar el carbón, observó que el peso de las cenizas restantes era inferior al peso inicial del carbón, lo que significaba que se había perdido algo de masa en el proceso. Van Helmont fue el primer científico que discernió los diferentes gases presentes en el aire que respiramos.
Mientras que actividades como la producción de petróleo, gas y carbón producen grandes cantidades de gases de efecto invernadero, los alimentos desperdiciados que se pudren en los vertederos también crean contaminación. Los vertederos son fuentes especialmente potentes de metano, un gas de efecto invernadero incluso más potente que el dióxido de carbono.
La lluvia ácida es el resultado de la acumulación de dióxido de carbono en la atmósfera. La consecuencia es una precipitación corrosiva que puede corroer la piedra o, en el caso de esta estatua de Milán, el bronce.
En Milán, un bombero ilustra cómo se utiliza el dióxido de carbono comprimido en un extintor para sofocar las llamas de gas.
Locatelli Meccanica es una empresa italiana especializada en la producción de hielo seco, la forma sólida del dióxido de carbono.
En 1772, el científico inglés Joseph Priestly también sintió curiosidad por los diferentes gases de nuestro aire e identificó el elemento oxígeno. Priestly desarrolló una forma de inyectar agua con dióxido de carbono, inventando así el agua con gas. Más tarde aisló el monóxido de carbono.
No fue hasta 1896 cuando el científico sueco Svante Arrhenius relacionó el dióxido de carbono emitido por la quema de combustibles fósiles con el calentamiento atmosférico.
(Relacionado: ¿Qué es el calentamiento global?)
Un ingrediente moderno en la industria alimentaria
El dióxido de carbono que se vende para uso comercial se obtiene como subproducto de la fermentación de combustibles como el etanol o la producción de amoníaco.
Cuando se congela, forma hielo seco, que se utiliza para mantener los alimentos fríos durante largos periodos de tiempo y para enfriar rápidamente la maquinaria caliente utilizada durante la producción de alimentos. A diferencia del agua, que pasa de sólido a líquido y a gas cuando se calienta, el dióxido de carbono pasa directamente de estado sólido a gaseoso, lo que evita la formación de charcos.
El atleta de apnea Massimiliano Pampaloni se entrena para mantener sus contracciones diafragmáticas bajo control para ayudar a prevenir la hipercapnia, una acumulación de dióxido de carbono en el cuerpo como resultado de una respiración demasiado escasa. El dióxido de carbono es un producto del metabolismo del cuerpo y normalmente se expulsa a través de los pulmones.
Una vez producidos los alimentos, el dióxido de carbono es esencial para conservarlos en su envase. Las altas concentraciones de este gas impiden la propagación de las bacterias. En los productos horneados, penetra en las burbujas de aire, impidiendo la formación de moho y hongos.
Cuando el dióxido de carbono entra en contacto con el agua presente en el envase, la reacción química de las dos sustancias reduce el pH del entorno, lo que también ayuda a conservar los productos horneados.
Y cuando esos alimentos frescos y envasados llegan al supermercado, son una alternativa sostenible a los refrigerantes comerciales que ayudan a prolongar su vida útil. Desde la década de 1980, se ha utilizado como refrigerante un potente gas de efecto invernadero llamado hidrofluorocarburo, pero los nuevos sistemas de refrigeración son capaces de enfriar eficazmente los alimentos con dióxido de carbono.
Usos sorprendentes
Desde ayudar a cirujanos hasta a físicos, el dióxido de carbono desempeña un papel sorprendente en la ciencia moderna.
El dióxido de carbono puro es estéril y no es tóxico, por lo que tiene numerosas aplicaciones en procedimientos quirúrgicos. Cuando los cirujanos realizan un procedimiento abdominal llamado laparoscopia, inflan el abdomen con el gas, lo que les permite hacer un corte más pequeño y resulta en una recuperación más rápida.
Del mismo modo, durante las colonoscopias, se utiliza para inflar el colon y realizar el procedimiento con mayor facilidad.
En el Hospital Papa Giovanni XXIII de Bérgamo (Italia), el Dr. Paolo Bertoli y su equipo realizan una laparoscopia. Se utiliza dióxido de carbono de calidad médica para dilatar la cavidad abdominal. El CO2 se utiliza principalmente porque es un gas inerte, por lo que no corre riesgo de combustión en presencia de cargas eléctricas, procedentes de herramientas como un bisturí eléctrico.
Científicos de los laboratorios de Eni, una empresa petrolera italiana, experimentan con formas de hacer más eficiente la fotosíntesis (y la absorción de dióxido de carbono) exponiendo las microalgas a diferentes longitudes de onda. El ingeniero Vasco Di Castro, visto aquí, experimenta con materiales vegetales que podrían utilizarse como combustible o en cosmética.
La industria petrolera captura parte del dióxido de carbono que emite y lo utiliza para explotar los yacimientos de petróleo en seco. Cuando un pozo está casi agotado, se bombea dióxido de carbono para aumentar la presión y hacer que el petróleo restante suba a la superficie. También hace que el petróleo sea menos viscoso y permite una extracción más fácil.
En Meyrin (Suiza), el dióxido de carbono es esencial en el Gran Colisionador de Hadrones del Consejo Europeo de Investigación Nuclear (CERN), un acelerador de partículas que ayuda a los científicos a estudiar las partículas que componen todo el universo. Aquí, el dióxido de carbono se emplea en ciertos tipos de instrumentos como gas refrigerante, de forma similar a lo que ocurre en las instalaciones de refrigeración comercial, y como herramienta para estudiar las partículas subatómicas llamadas muones.
(Relacionado: ¿Qué son las compensaciones de emisiones de carbono?)
En un observatorio de montaña cerca de Módena (Italia), el Consejo Nacional de Investigación y la Fuerza Aérea del país vigilan diariamente la calidad del aire, observando la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera. Las concentraciones de dióxido de carbono en la atmósfera han aumentado un 47% desde la Revolución Industrial.
La producción de cultivos y la cría de ganado son una gran fuente de dióxido de carbono. A nivel mundial, el sector alimentario es responsable de un tercio de las emisiones de gases de efecto invernadero.
En una playa de Bakú, la capital de Azerbaiyán, los niños juegan a la vista de las plataformas petrolíferas abandonadas en el mar Caspio. El Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) de la ONU estima que la extracción, el refinado y el transporte de combustibles fósiles representan al menos el 10% de las emisiones mundiales anuales.
Escasez de dióxido de carbono
Al igual que cuando se inyectó por primera vez en el agua para formar bebidas carbonatadas hace 200 años, el dióxido de carbono es esencial para la industria actual del vino y la cerveza. Hace que el vino sea brillante y la cerveza espumosa, y ayuda a evitar el proceso de oxidación responsable de que las bebidas tengan un sabor desagradable.
Sin embargo, a pesar de su abundancia en la atmósfera, el dióxido de carbono producido comercialmente ha sido escaso debido al aumento de los costes energéticos. Por ello, algunas cerveceras han tenido que subir los precios o reducir la producción. La escasez revela lo importante que es el dióxido de carbono.
Héroe y villano a la vez, el dióxido de carbono es esencial para la vida en la Tierra, pero resulta crucial saber cómo limitarlo.
Este artículo se publicó originalmente en inglés en nationalgeographic.com a partir de un artículo publicado en italiano en nationalgeographic.it.
