Waarom kunnen we niet zonder koolzuur of CO2 in ons dagelijks leven?

Geschreven door Lars Leijtens op 5 nov 2019

co2 Afbeelding van Pete Linforth via PixabayNatuurlijk kennen we CO2 allemaal als een noodzakelijke voedingsstof voor planten. En we kennen het waarschijnlijk nog beter als een van de belangrijkste broeikasgassen die ons milieu bedreigen. Deze twee aspecten laten we in de serie artikelen over CO2 als grondstof dan ook even links liggen. We richten ons met name op CO2, koolzuurgas, als industrieel gas. Een gas waar we, zoals vrijwel alle industriële gassen, niet buiten kunnen.  Van het maken van drinkwater tot het tappen van een biertje, van het verpakken van levensmiddelen tot het droog reinigen van machines en apparaten en van menggas in de metaalindustrie tot milieuvriendelijk koudemiddel: CO2 is hierbij van essentieel belang. In het vorige artikel hebben we de begrippen koolzuur, koolzuurgas en CO2 onder de loep genomen en aan de hand van de eigenschappen en de winning uitgelegd waarom koolzuur een nuttig gas is. Deze week laten we zien hoe breed de rol van koolzuur is en diepen we  de voor- en nadelen van het gebruik in de meest voorkomende toepassingen verder uit. 

Aan toepassingen geen gebrek
Koolstofdioxide, of beter bekend als CO2 of koolzuurgas, is een opmerkelijk gas. Het is bij normale temperaturen en druk kleurloos, geurloos en onbrandbaar. Het is een weinig reactief gas dat gemakkelijk oplost in water. In plaats van een afvalproduct is het voor tal van processen een waardevolle grondstof. Wie kent niet de prik in het glas frisdrank of die hoge druk capsule waarmee we in een handomdraai een toefje slagroom op de taart spuiten? De lijst van nuttige toepassingen is een lange. We zetten hier de belangrijkste op een rij.
 
Koolzuur in dranken
Laten we direct met de meest bekende beginnen: koolzuur in dranken! Het proces waarbij CO2 wordt toegevoegd aan een vloeistof op basis van water heet carboniseren. De toegevoegde CO2 wordt opgenomen in de vloeistof en zorgt er voor dat aroma’s gemakkelijker vrij komen en voor een sprankelende frisse smaak. In mineraalwater en frisdrank zorgt koolzuur voor de belletjes, de prik en ook voor een langere houdbaarheid. In bier en witte wijn voorkomt koolzuur bederf of veroudering. De concentratie van koolzuur in dranken is nooit hoger dan 5 tot 8 gram per liter en is daardoor niet schadelijk voor de gezondheid. Over het algemeen voegt men in de drankenindustrie of de bierbrouwerij koolzuur al in het productieproces toe.  
 
Biertje tappen

Naast de prik in dranken wordt koolzuur ook gebruikt als drijfgas voor het tappen van een biertje. Zonder koolzuur geen schuim.

CO2 voor Special FX

Tijdens evenementen zorgt CO2 voor spectaculaire effecten die toch relatief ongevaarlijk zijn. Denk daarbij aan de grote witte rookpluimen die soms tot meer dan 10 meter de hoogte in gaan. Bij deze toepassing wordt van een speciale fles of bundel gebruik gemaakt waarbij het koolzuur als vloeistof (in plaats van gas) vrij komt. In vloeibare vorm kan CO2 alleen in een afgesloten gasfles/reservoir bestaan, want onder atmosferische druk verdampt het zo snel dat het afkoelt tot onder het vriespunt van ca. -79 °C en dan een vaste vorm aanneemt.

Met CO2 in vaste vorm, ofwel droogijs, worden juist weer andere speciale effecten gecreëerd. Bij blootstelling aan hogere omgevingstemperaturen gaat het direct van een vaste stof over naar een gasvorm (sublimeren). Die gasvorm neemt tot 800% meer ruimte in en het effect loopt uiteen van een wolken- of neveldeken over de grond tot een speciaal vleugje rook op een drankje of gerecht. Dit effect blijft langere tijd goed zichtbaar en lost heel geleidelijk op. In tegenstelling tot een rookmachine waarbij de ‘wolken’ opstijgen, blijft de nevel van droogijs laag. Bijkomend voordeel is dat er na verdamping geen vocht achterblijft.

CO2 brandblussers

Op hetzelfde principe berusten ook de CO2-brandblussers. In de brandblussers bevindt zich vloeibaar koolzuur onder een druk van ca. 50 bar. Spuit men dit in de lucht dan verandert de druk en daalt de temperatuur tot onder het vriespunt. Zo wordt de zgn. koolzuursneeuw verspreid. De koolzuursneeuw verdrijft de aanwezige zuurstof waardoor de brand gedoofd wordt. De koolzuursneeuw laat na verdamping geen reststof achter en de nevenschade is dan ook te verwaarlozen. CO2 brandblussers worden vooral ingezet voor het blussen van vloeistofbranden (brandklasse B), apparatuur die onder spanning staat, serverruimtes, laboratoria, bij hoogspanningsinstallaties en natuurlijk in ruimten waar kostbare apparatuur staat.    

Menggas in de metaalindustrie

In de metaalindustrie gebruikt men beschermgassen om er voor te zorgen dat de lucht niet negatief op het smeltbad kan inwerken bij het lassen. Vaak zijn dit mengsels van inerte en actieve gassen. De fysische eigenschappen van de verschillende gassen hebben een direct effect op het proces en het te lassen werkstuk. Afhankelijk van de gebruikte lastechniek en het gewenste resultaat, maakt de lasser een keuze. CO2 als menggas heeft invloed op o.a. de boogspanning (hoger), de inbranding (dieper), het geeft minder kans op poreusheid, het is beperkt oxiderend, spatten (meer), de ruwheid van de las (ruwer). CO2 is ook het enige actieve beschermgas dat ongemengd toegepast kan worden bij MAG lassen. In de praktijk gebeurt dit niet veel omdat menggassen meer voordelen bieden.

Natuurlijk koudemiddel R744

CO2 is een zgn. natuurlijk koudemiddel. Het komt van nature in de atmosfeer voor en levert geen of nauwelijks een bijdrage aan het broeikaseffect. Met een GWP (Global Warming Potential) van 1 is er geen vergunning nodig voor koelinstallaties met CO2 als koudemiddel. Wel moet het gebruik ervan voldoen aan strenge veiligheidsvoorschriften. Deze zijn opgenomen in het Activiteitenbesluit. CO2 is bij uitstek geschikt als lagetemperatuur-koudemiddel, zoals industrieel invriezen, vriesvitrines en supermarktkoelsystemen, koude-opslag en als gas in warmtepompen.

Reiniging door droogijsstralen

Niet overal is water voldoende effectief of geschikt voor industrieel reinigen. Bijvoorbeeld voor het reinigen van gevoelige of elektrische apparatuur of machines. Reiniging met de zgn. droogijsstralen techniek (stralen met koolzuur) biedt uitkomst om zonder risico’s deze objecten schoon te maken. Met droogijsstralen kunnen in principe alle materialen verwijderd worden die reageren op temperatuurverschil. Verf, lak, lijm, olie, was, bitumen, bakresten, vet, PU, koolstofresten etc. kunnen probleemloos en zonder schade toe te brengen aan het oppervlak verwijderd worden. Na de reiniging blijft geen residu van het droogijs achter.

Gasverpakken

De moderne consument wil zoveel mogelijk natuurlijke, verse en altijd veilige levensmiddelen. Tegelijkertijd wil hij ruime keuze en altijd voorraad. Voor de voedingsmiddelenindustrie is dit een uitdaging. De verpakkingsmethode speelt hier een belangrijke rol in. Wanneer levensmiddelen onder een beschermde atmosfeer worden verpakt, blijft de kwaliteit het langst behouden. Het gebruik van CO2 hierbij (naast zuurstof en stikstof) zorgt voor een verlaging van de pH-waarde, wat de groei van bacteriën tegengaat. Het product blijft er vers uitzien en de smaak blijft behouden. Het percentage CO2 dat toegevoegd wordt, hangt o.a. af van het vochtgehalte van het product. Zo wordt bij broodproducten vaak zuivere CO2 gebruikt, kent kaas een verpakking met een mengsel van 50% CO2 en stikstof, worst 30% CO2 in stikstof en vleeswaren worden verpakt met 20% CO2 in zuurstof.

In de volgende aflevering in de serie blogs over CO2 of koolzuur als grondstof zullen we aandacht besteden aan transport, opslag, soort flessen, kranen en beschermkappen, als ook aan de veiligheidsvoorschriften en geldende normen voor koolzuur.  Mis geen informatie en schrijf je hiernaast in voor een alert op de artikelen.

Wil je nu alvast weten hoe je koolzuur veilig opslaat en vervoert? Download dan hieronder het E-book PGS 15 waarin de ingewikkelde norm voor gasflessenopslag eenvoudig wordt uitgelegd.

New Call-to-action 

Onderwerpen: special FX, koolzuur, CO2, verpakkingsgas, Koolzuurgas, natuurlijk koudemiddel