0813-8043-0657 
0857-7568-2096Karbon Dioksida
Karbon dioksida dalam bahasa inggris Carbon Dioxide (rumus kimia CO2) adalah gas tak berwarna dengan kerapatan sekitar 50% lebih tinggi dari pada udara kering. Karbon dioksida terdiri dari atom karbon yang secara kovalen terikat dua atom oksigen. Ini terjadi secara alami di atmosfer bumi sebagai gas jejak dengan konsentrasi sekitar 0,04 persen (400 ppm) menurut volume. Sumber alam termasuk gunung berapi, sumber air panas dan geyser, dan terbebas dari batuan karbonat dengan pembubaran air dan asam. Karena karbondioksida larut dalam air, hal itu terjadi secara alami di air tanah, sungai dan danau, tutup es, gletser dan air laut. Hal ini hadir dalam deposit minyak bumi dan gas alam. Karbon dioksida tidak berbau pada konsentrasi yang biasanya ditemui.
Sebagai sumber karbon yang tersedia dalam siklus karbon, karbon dioksida di atmosfer adalah sumber karbon utama untuk kehidupan di Bumi dan konsentrasinya di atmosfer pra-industri bumi sejak akhir Prakambrium telah diatur oleh organisme fotosintesis dan fenomena geologi. Tanaman, alga dan cyanobacteria menggunakan energi cahaya untuk berfotosintesis karbohidrat dari karbon dioksida dan air, dengan oksigen diproduksi sebagai produk limbah.
Karbon dioksida (CO2) diproduksi oleh semua organisme aerobik saat mereka memetabolisme karbohidrat dan lipid untuk menghasilkan energi dengan respirasi. Hal ini dikembalikan ke air melalui insang ikan dan ke udara melalui paru-paru hewan darat yang bernafas udara, termasuk manusia. Karbon dioksida dihasilkan selama proses pembusukan bahan organik dan fermentasi gula dalam roti, bir dan pembuatan anggur. Ini dihasilkan oleh pembakaran kayu dan bahan organik lainnya dan bahan bakar fosil seperti batu bara, gambut, minyak bumi dan gas alam. Di sisi lain, ini adalah produk sampingan yang tidak diinginkan dalam banyak proses oksidasi skala besar, misalnya produksi asam akrilat (lebih dari 5 juta ton / tahun).
Ini adalah bahan industri serbaguna, yang digunakan, misalnya, sebagai gas inert dalam pengelasan dan alat pemadam api, sebagai gas bertekanan untuk senjata udara dan pemulihan minyak, sebagai bahan baku kimia dan dalam bentuk cair sebagai pelarut dalam dekafeinasi kopi dan superkritis. pengeringan. Hal ini ditambahkan ke air minum dan minuman berkarbonasi termasuk bir dan anggur bersoda untuk menambah keharuman. Bentuk padat beku CO2, yang dikenal sebagai es kering digunakan sebagai zat pendingin dan sebagai abrasif dalam peledakan es kering.
Karbon dioksida adalah gas rumah kaca berumur panjang yang paling signifikan di atmosfer bumi. Sejak Revolusi Industri, emisi antropogenik - terutama dari penggunaan bahan bakar fosil dan penggundulan hutan - telah dengan cepat meningkatkan konsentrasinya di atmosfer, yang menyebabkan pemanasan global. Karbon dioksida juga menyebabkan pengasaman laut karena larut dalam air untuk membentuk asam karbonat.
Latar Belakang
Karbon dioksida adalah gas pertama yang digambarkan sebagai zat diskrit. Pada sekitar tahun 1640, ahli kimia Flemish Jan Baptist van Helmont mengamati bahwa ketika dia membakar arang di dalam bejana tertutup, massa abu yang dihasilkan jauh lebih kecil dari pada arang asli. Penafsirannya adalah bahwa sisa arang telah diubah menjadi zat tak kasat mata yang dia sebut "gas" atau "semangat liar" (spiritus sylvestris).
Sifat-sifat karbon dioksida dipelajari lebih lanjut pada tahun 1750-an oleh dokter Skotlandia Joseph Black. Dia menemukan bahwa batu kapur (kalsium karbonat) dapat dipanaskan atau diolah dengan asam untuk menghasilkan gas yang disebutnya "udara tetap". Dia mengamati bahwa udara tetap lebih padat daripada udara dan tidak mendukung nyala api maupun hewan. Hitam juga menemukan bahwa ketika menggelegak melalui air kapur (larutan berair jenuh kalsium hidroksida), ia akan mengendap kalsium karbonat. Dia menggunakan fenomena ini untuk menggambarkan bahwa karbon dioksida dihasilkan oleh respirasi hewan dan fermentasi mikroba. Pada tahun 1772, ahli kimia Inggris Joseph Priestley menerbitkan sebuah makalah berjudul Impregnating Water with Fixed Air dimana dia menggambarkan proses meneteskan asam sulfat (atau minyak vitriol seperti yang diketahui Priestley) pada kapur untuk menghasilkan karbon dioksida, dan memaksa gas untuk larut dengan mengaduk semangkuk air yang kontak dengan gas.
Karbon dioksida pertama kali dicairkan (pada tekanan tinggi) pada tahun 1823 oleh Humphry Davy dan Michael Faraday. Uraian paling awal dari karbon dioksida padat diberikan oleh Adrien-Jean-Pierre Thilorier, yang pada tahun 1835 membuka wadah bertekanan karbon dioksida cair, hanya untuk menemukan bahwa pendinginan yang dihasilkan oleh penguapan cepat cairan menghasilkan "salju" padat CO2.
Struktur dan Ikatan
Peregangan dan osilasi bending dari molekul karbon dioksida CO2. Kiri atas: peregangan simetris. Kanan atas: antisimetrik peregangan. Garis bawah: sepasang mode bending yang merosot.
Molekul karbon dioksida bersifat linier dan centrosimetris. Panjang ikatan karbon-oksigen adalah 116,3 pm, terasa lebih pendek dari panjang ikatan ikatan tunggal C-O dan bahkan lebih pendek dari pada kebanyakan gugus fungsional C-O multiply-bonded lainnya. [19] Karena itu adalah centrosymmetric, molekul tidak memiliki dipol listrik. Akibatnya, hanya dua pita vibrasi yang diamati pada spektrum IR - mode peregangan antisimetrik pada 2349 cm-1 dan sepasang mode bending yang merosot pada 667 cm-1. Ada juga mode peregangan simetris pada 1388 cm-1 yang hanya diamati pada spektrum Raman.
Dalam larutan berair
Karbon dioksida larut dalam air, dimana ia membentuk H2CO3 (asam karbonat), yang merupakan asam lemah karena ionisasi dalam air tidak lengkap.
CO2 + H2O ⇌ H2CO3
Konstanta kesetimbangan hidrasi dari asam karbonat adalah
(pada 25 ° C). Oleh karena itu, sebagian besar karbon dioksida tidak diubah menjadi asam karbonat, namun tetap merupakan molekul CO2, yang tidak mempengaruhi pH.
Konsentrasi relatif CO2, H2CO3, dan bentuk deprotonated HCO-3 (bikarbonat) dan CO2-3 (karbonat) bergantung pada pH. Seperti yang ditunjukkan pada plot Bjerrum, dengan air netral atau sedikit basa (pH> 6,5), bentuk bikarbonat mendominasi (> 50%) menjadi pH yang paling umum (> 95%) pada pH air laut. Dalam air sangat basa (pH> 10,4), bentuk (> 50%) utama adalah karbonat. Lautan, yang agak basa dengan pH khas = 8,2-8,5, mengandung sekitar 120 mg bikarbonat per liter.
Menjadi diprotik, asam karbonat memiliki dua konstanta disosiasi asam, yang pertama untuk disosiasi menjadi ion bikarbonat (juga disebut hidrogen karbonat) (HCO3-):
Ka2 = 4.69×10−11 mol/L; pKa2 = 10.329
Dalam organisme produksi asam karbonat dikatalisis oleh enzim, karbonat anhidrase.
CO2 + H2O ⇌ H2CO3
Konstanta kesetimbangan hidrasi dari asam karbonat adalah
(pada 25 ° C). Oleh karena itu, sebagian besar karbon dioksida tidak diubah menjadi asam karbonat, namun tetap merupakan molekul CO2, yang tidak mempengaruhi pH.Konsentrasi relatif CO2, H2CO3, dan bentuk deprotonated HCO-3 (bikarbonat) dan CO2-3 (karbonat) bergantung pada pH. Seperti yang ditunjukkan pada plot Bjerrum, dengan air netral atau sedikit basa (pH> 6,5), bentuk bikarbonat mendominasi (> 50%) menjadi pH yang paling umum (> 95%) pada pH air laut. Dalam air sangat basa (pH> 10,4), bentuk (> 50%) utama adalah karbonat. Lautan, yang agak basa dengan pH khas = 8,2-8,5, mengandung sekitar 120 mg bikarbonat per liter.
Menjadi diprotik, asam karbonat memiliki dua konstanta disosiasi asam, yang pertama untuk disosiasi menjadi ion bikarbonat (juga disebut hidrogen karbonat) (HCO3-):
H2CO3 ⇌ HCO3− + H+
Ka1 = 2.5×10−4 mol/L; pKa1 = 3.6 at 25 °C.
Ini adalah konstanta disosiasi asam sejati yang benar, yang didefinisikan sebagai 
, di mana penyebut hanya mencakup H2CO3 terikat kovalen dan tidak termasuk CO2 terhidrasi (aq). Nilai yang jauh lebih kecil dan sering dikutip di dekat 4,16 × 10-7 adalah nilai jelas yang dihitung berdasarkan asumsi (salah) bahwa semua CO2 terlarut hadir sebagai asam karbonat, sehingga 
. Karena sebagian besar CO2 terlarut tetap sebagai molekul CO2, Ka1 (jelas) memiliki penyebut yang jauh lebih besar dan nilai yang jauh lebih kecil dari pada Ka1 yang sebenarnya.
, di mana penyebut hanya mencakup H2CO3 terikat kovalen dan tidak termasuk CO2 terhidrasi (aq). Nilai yang jauh lebih kecil dan sering dikutip di dekat 4,16 × 10-7 adalah nilai jelas yang dihitung berdasarkan asumsi (salah) bahwa semua CO2 terlarut hadir sebagai asam karbonat, sehingga . Karena sebagian besar CO2 terlarut tetap sebagai molekul CO2, Ka1 (jelas) memiliki penyebut yang jauh lebih besar dan nilai yang jauh lebih kecil dari pada Ka1 yang sebenarnya.
Ion bikarbonat adalah spesies amfoter yang dapat bertindak sebagai asam atau sebagai basa, bergantung pada pH larutan. Pada pH tinggi, ia terdisosiasi secara signifikan ke ion karbonat (CO32-):
HCO3− ⇌ CO32− + H+Ka2 = 4.69×10−11 mol/L; pKa2 = 10.329
Dalam organisme produksi asam karbonat dikatalisis oleh enzim, karbonat anhidrase.
Reaksi kimia CO2
CO2 adalah elektrofil yang lemah. Reaksinya dengan air dasar menggambarkan properti ini, dalam hal ini hidroksida adalah nukleofil. Nukleofil lainnya bereaksi juga. Sebagai contoh, carbanions seperti yang diberikan oleh pereaksi Grignard dan senyawa organolithium bereaksi dengan CO2 untuk memberi karboksilat:
MR + CO2 → RCO2M dimana M = Li atau MgBr dan R = alkil atau aril. Dalam kompleks karbon dioksida logam, CO2 berfungsi sebagai ligan, yang dapat memfasilitasi konversi CO2 ke bahan kimia lainnya.
Pengurangan CO2 ke CO biasanya merupakan reaksi yang sulit dan lambat:
CO2 + 2 e- + 2H + → CO + H2O
Potensi redoks untuk reaksi ini di dekat pH 7 sekitar -0,53 V versus elektroda hidrogen standar. Arang yang mengandung nikel karbon monoksida dehidrogenase mengkatalisis proses ini.
Properti Fisik
Karbon dioksida tidak berwarna. Pada konsentrasi rendah, gas tidak berbau, namun pada konsentrasi cukup tinggi, ia memiliki bau asam yang tajam. [1] Pada suhu dan tekanan standar, kepadatan karbon dioksida sekitar 1,98 kg / m3, sekitar 1,67 kali udara.
Karbon dioksida tidak memiliki keadaan cair pada tekanan di bawah 5.1 atmosfir standar (520 kPa). Pada 1 atmosfir (mendekati tekanan permukaan laut rata-rata), endapan gas langsung ke padatan pada suhu di bawah -78,5 ° C (-109,3 ° F; 194,7 K) dan padatan langsung ke gas di atas -78,5 ° C. Dalam keadaan padat, karbon dioksida biasa disebut es kering.
Bentuk karbon dioksida cair hanya pada tekanan di atas 5,1 atm; titik tiga karbon dioksida adalah sekitar 5,1 bar (517 kPa) pada 217 K (lihat diagram fasa di sebelah kiri). Titik kritisnya adalah 7,38 MPa pada suhu 31,1 ° C. [24] [25] Bentuk lain dari karbon dioksida padat yang diamati pada tekanan tinggi adalah padatan seperti kaca amorf. [26] Bentuk kaca ini, yang disebut karbonia, diproduksi dengan cara superkondensasi CO2 panas pada tekanan ekstrim (40-48 GPa atau sekitar 400.000 atmosfer) di dalam landasan berlian. Penemuan ini mengukuhkan teori bahwa karbon dioksida bisa ada dalam keadaan kaca yang serupa dengan anggota keluarga elementalnya lainnya, seperti silikon (silika glass) dan germanium dioxide. Tidak seperti kacamata silika dan germania, kaca karbonia tidak stabil pada tekanan normal dan beralih ke gas saat tekanan dilepaskan.
Pada suhu dan tekanan di atas titik kritis, karbon dioksida berperilaku sebagai cairan superkritis yang dikenal sebagai karbon dioksida superkritis.
Isolasi dan produksi
Karbon dioksida dapat diperoleh dengan distilasi dari udara, namun metode ini tidak efisien. Secara industri, karbon dioksida sebagian besar merupakan produk limbah yang tidak dipulihkan, diproduksi dengan beberapa metode yang dapat dilakukan pada berbagai skala.
Pembakaran semua bahan bakar berbasis karbon, seperti metana (gas alam), sulingan minyak bumi (bensin, solar, minyak tanah, propana), batubara, kayu dan bahan organik generik menghasilkan karbon dioksida dan, kecuali untuk karbon murni, air . Sebagai contoh, reaksi kimia antara metana dan oksigen:
CH4+ 2 O2 → CO2+ 2 H2O
Hal ini dihasilkan oleh dekomposisi termal batu kapur, CaCO3 dengan pemanasan (kalsinasi) sekitar 850 ° C (1,560 ° F), dalam pembuatan kapur sirih (kalsium oksida, CaO), senyawa yang memiliki banyak kegunaan industri:
CaCO3 → CaO + CO2
Besi dikurangi dari oksida dengan kokas di tanur tinggi, menghasilkan besi babi dan karbon dioksida:
Karbon dioksida adalah produk sampingan dari produksi industri hidrogen dengan reformulasi uap dan sintesis amonia. Proses ini dimulai dengan reaksi air dan gas alam (terutama metana).
Asam membebaskan CO2 dari kebanyakan logam karbonat. Akibatnya, bisa diperoleh langsung dari mata air karbon dioksida alami, di mana ia dihasilkan oleh tindakan air yang diasamkan pada batu kapur atau dolomit. Reaksi antara asam hidroklorida dan kalsium karbonat (batu gamping atau kapur) ditunjukkan di bawah ini:
CaCO3+ 2 HCl → CaCl2+ H2CO3
Asam karbonat (H2CO3) kemudian terurai menjadi air dan CO2:
H2CO3 → CO2+ H2O
Reaksi semacam itu disertai pembusaan atau gelembung, atau keduanya, saat gas dilepaskan. Mereka memiliki penggunaan luas di industri karena mereka dapat digunakan untuk menetralkan aliran asam limbah.
Karbon dioksida adalah produk sampingan dari fermentasi gula dalam menyeduh bir, wiski dan minuman beralkohol lainnya dan dalam produksi bioetanol. Ragi memetabolisme gula untuk menghasilkan CO2 dan etanol, juga dikenal sebagai alkohol, sebagai berikut:
C6H12O6 → 2 CO2+ 2 C2H5OH
Semua organisme aerobik menghasilkan CO2 saat mengoksidasi karbohidrat, asam lemak, dan protein. Sejumlah besar reaksi yang terlibat sangat kompleks dan tidak mudah dijelaskan. Lihat (respirasi seluler, respirasi anaerob dan fotosintesis). Persamaan untuk respirasi glukosa dan monosakarida lainnya adalah:
C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O
Photoautotrophs (yaitu tumbuhan dan cyanobacteria) menggunakan energi yang terkandung di bawah sinar matahari untuk memotret gula sederhana dari CO2 yang diserap dari udara dan air:
n CO2 + n H2O → (CH2O)n + n O2
Karbon dioksida terdiri dari sekitar 40-45% gas yang berasal dari dekomposisi di tempat pembuangan sampah (disebut "gas landfill"). Sebagian besar sisanya 50-55% adalah metana.
Aplikasi
Karbon dioksida gelembung dalam minuman ringan.
Karbon dioksida digunakan oleh industri makanan, industri minyak, dan industri kimia. Senyawa ini memiliki kegunaan komersial yang bervariasi namun salah satu penggunaan terbesarnya sebagai bahan kimia adalah dalam memproduksi minuman berkarbonasi; Ini memberi kilau pada minuman berkarbonasi seperti air soda.
Prekursor bahan kimia
Dalam industri kimia, karbon dioksida terutama dikonsumsi sebagai bahan dalam produksi urea, dengan fraksi yang lebih kecil digunakan untuk menghasilkan metanol dan berbagai produk lainnya, seperti logam karbonat dan bikarbonat. [Rujukan?] Beberapa turunan asam karboksilat seperti natrium salisilat dibuat menggunakan CO2 oleh reaksi Kolbe-Schmitt.
Selain proses konvensional yang menggunakan CO2 untuk produksi kimia, metode elektrokimia juga sedang dieksplorasi pada tingkat penelitian. Secara khusus, penggunaan energi terbarukan untuk produksi bahan bakar dari CO2 (seperti metanol) sangat menarik karena hal ini dapat menghasilkan bahan bakar yang mudah diangkut dan digunakan dalam teknologi pembakaran konvensional namun tidak memiliki emisi CO2 bersih.
Makanan
Karbon dioksida adalah aditif makanan yang digunakan sebagai pengatur propelan dan keasaman dalam industri makanan. Hal ini disetujui untuk penggunaan di UE (terdaftar sebagai nomor E E290), AS dan Australia dan Selandia Baru (terdaftar oleh nomor INS 290).
Sebuah permen yang disebut Pop Rocks bertekanan dengan gas karbon dioksida sekitar 4 x 106 Pa (40 bar, 580 psi). Saat diletakkan di mulut, ia larut (seperti permen keras lainnya) dan melepaskan gelembung gas dengan pop yang terdengar.
Agen leaven menyebabkan adonan meningkat dengan menghasilkan karbon dioksida. [38] Ragi Baker menghasilkan karbon dioksida dengan fermentasi gula dalam adonan, sementara leuker kimia seperti baking powder dan baking soda melepaskan karbon dioksida saat dipanaskan atau jika terkena asam.
Minuman
Karbon dioksida digunakan untuk menghasilkan minuman ringan berkarbonasi dan air soda. Secara tradisional, karbonasi bir dan anggur bersoda terjadi melalui fermentasi alami, namun banyak produsen mengarbonat minuman ini dengan karbon dioksida yang pulih dari proses fermentasi. Dalam kasus botol dan tong bir, metode yang paling umum digunakan adalah karbonasi dengan karbon didaur ulang. Kecuali British Real Ale, bir biasanya dipindahkan dari tong di ruang dingin atau ruang bawah tanah untuk mengeluarkan keran di bar dengan menggunakan karbon dioksida bertekanan, kadang dicampur dengan nitrogen.
Pembuatan anggur
Karbon dioksida dalam bentuk es kering sering digunakan selama fase rendam dingin dalam pembuatan anggur untuk mendinginkan gugusan anggur dengan cepat setelah dipetik untuk membantu mencegah fermentasi spontan oleh ragi liar. Keuntungan utama menggunakan es kering di atas air es adalah mendinginkan buah anggur tanpa menambahkan air tambahan yang bisa menurunkan konsentrasi gula dalam anggur, dan dengan demikian konsentrasi alkohol dalam anggur jadi. Karbon dioksida juga digunakan untuk menciptakan lingkungan hipoksia untuk maserasi karbonat, proses yang digunakan untuk menghasilkan anggur Beaujolais.
Karbon dioksida kadang-kadang digunakan untuk melengkapi botol anggur atau bejana penyimpanan lainnya seperti tong untuk mencegah oksidasi, meskipun memiliki masalah sehingga bisa larut ke dalam anggur, membuat anggur yang sebelumnya masih sedikit bersisik. Untuk alasan ini, gas lain seperti nitrogen atau argon lebih disukai untuk proses ini oleh pembuat anggur profesional.
Gas inert
Ini adalah salah satu gas terkompresi yang paling umum digunakan untuk sistem pneumatik (gas bertekanan) dalam alat tekanan portabel. Karbon dioksida juga digunakan sebagai atmosfer pengelasan, meskipun di busur pengelasan, ia bereaksi terhadap oksidasi sebagian besar logam. Penggunaan di industri otomotif umum terjadi meskipun ada bukti signifikan bahwa lasan yang dibuat dalam karbon dioksida lebih rapuh daripada yang dibuat di atmosfir yang lebih inert. Hal ini digunakan sebagai gas pengelasan terutama karena jauh lebih murah daripada gas inert yang lebih banyak seperti argon atau helium. Bila digunakan untuk pengelasan MIG, penggunaan CO2 kadang-kadang disebut sebagai pengelasan MAG, untuk Metal Active Gas, sebagai CO2 bisa bereaksi pada suhu tinggi ini. Ini cenderung menghasilkan genangan yang lebih panas daripada atmosfir yang benar-benar inert, memperbaiki karakteristik aliran. Meskipun, ini mungkin karena reaksi atmosfer yang terjadi di lokasi genangan. Hal ini biasanya berlawanan dengan efek yang diinginkan saat pengelasan, karena cenderung melibatkan situs ini, namun mungkin tidak menjadi masalah pengelasan baja ringan umum, di mana keuletan utama tidak menjadi perhatian utama.
Hal ini digunakan pada banyak produk konsumen yang memerlukan gas bertekanan karena harganya murah dan tidak dapat terbakar, dan karena mengalami transisi fase dari gas ke cairan pada suhu kamar pada tekanan yang dapat dicapai sekitar 60 bar (870 psi, 59 atm), memungkinkan jauh lebih banyak karbon dioksida agar sesuai dengan wadah yang diberikan daripada yang seharusnya. Jaket hidup sering mengandung tabung karbon dioksida bertekanan untuk inflasi cepat. Kapsul aluminium CO2 juga dijual sebagai persediaan gas terkompresi untuk senapan angin, spidol paintball, ban sepeda bergelombang, dan untuk membuat air berkarbonasi. Penguapan cepat karbon dioksida cair digunakan untuk peledakan di tambang batu bara. Konsentrasi karbon dioksida yang tinggi juga bisa digunakan untuk membunuh hama. Karbon dioksida cair digunakan dalam pengeringan bahan kimia beberapa bahan makanan dan bahan baku, dalam persiapan spesimen untuk pemindaian mikroskop elektron [kutipan diperlukan] dan dalam dekafeinasi biji kopi.
Alat Pemadam Api Ringan (APAR)
Karbon dioksida dapat digunakan untuk memadamkan api dengan membanjiri lingkungan sekitar api dengan gas. Itu sendiri tidak bereaksi untuk memadamkan nyala api, tapi membaui nyala oksigen dengan menggesernya. Beberapa alat pemadam kebakaran, terutama yang dirancang untuk kebakaran listrik, mengandung karbon dioksida cair di bawah tekanan. Alat pemadam karbondioksida bekerja dengan baik pada api cair dan listrik ringan yang mudah terbakar, namun tidak pada kebakaran biasa yang mudah terbakar, karena meskipun tidak termasuk oksigen, tidak mendinginkan zat yang terbakar secara signifikan dan ketika karbondioksida menyebar, mereka bebas terkena api pada saat terkena atmosfir. oksigen. Ketertarikan mereka pada api listrik berasal dari kenyataan bahwa, tidak seperti air atau metode berbasis kimia lainnya, Karbon dioksida tidak akan menyebabkan sirkuit pendek, yang menyebabkan kerusakan peralatan lebih parah lagi. Karena itu adalah gas, juga mudah untuk mengeluarkan sejumlah besar gas secara otomatis di ruang infrastruktur TI, di mana api itu sendiri mungkin sulit dijangkau dengan metode yang lebih cepat karena berada di balik pintu rak dan dalam kasus. Karbon dioksida juga telah banyak digunakan sebagai bahan pemadam kebakaran dalam sistem proteksi kebakaran tetap untuk penerapan lokal dari bahaya spesifik dan total banjir dari ruang yang terlindungi. Standar Organisasi Maritim Internasional juga mengakui sistem karbon dioksida untuk perlindungan kebakaran terhadap penangguhan kapal dan ruang mesin. Sistem proteksi kebakaran berbasis karbon dioksida telah dikaitkan dengan beberapa kematian, karena dapat menyebabkan sesak napas dalam konsentrasi cukup tinggi. Tinjauan terhadap sistem CO2 mengidentifikasi 51 insiden antara tahun 1975 dan tanggal laporan (2000), menyebabkan 72 kematian dan 145 cedera.
Untuk itu kami dari CV. Rachem Trinindo menjual Tabung Pemadam Api Carbon Dioxide (CO2) dengan harga murah dan media berkualitas.
Superkritis CO2 sebagai pelarut
Karbon dioksida cair merupakan pelarut yang baik untuk banyak senyawa organik lipofilik dan digunakan untuk menghilangkan kafein dari kopi. Karbon dioksida telah menarik perhatian di industri pengolahan farmasi dan kimia lainnya sebagai alternatif yang kurang beracun untuk pelarut tradisional seperti organoklorida. Ini digunakan oleh beberapa pembersih kering untuk alasan ini (lihat kimia hijau). Hal ini digunakan dalam persiapan beberapa aerogel karena sifat karbon dioksida superkritis.
Telah diusulkan bahwa CO2 dari pembangkit listrik digelembungkan ke dalam kolam untuk merangsang pertumbuhan alga yang kemudian dapat diubah menjadi bahan bakar biodiesel.
Karbon dioksida dapat dicampur dengan oksigen hingga 50%, membentuk gas terhirup; ini dikenal sebagai Carbogen dan memiliki berbagai keperluan medis dan penelitian.
Sebuah strain dari cyanobacterium Synechococcus elongatus telah direkayasa secara genetis untuk menghasilkan bahan bakar isobutyraldehyde dan isobutanol dari CO2 dengan menggunakan fotosintesis.
Perbandingan diagram fasa karbon dioksida (merah) dan air (biru) sebagai grafik log-lin dengan titik transisi fase pada 1 atmosfer. Karbon dioksida cair dan padat adalah pendingin penting, terutama di industri makanan, di mana mereka bekerja selama transportasi dan penyimpanan es krim dan makanan beku lainnya. Karbon dioksida padat disebut "es kering" dan digunakan untuk pengiriman kecil dimana peralatan pendingin tidak praktis. Karbon dioksida padat selalu di bawah -78,5 ° C pada tekanan atmosfir biasa, terlepas dari suhu udara.
Karbon dioksida cair (nomenklatur industri R744 atau R-744) digunakan sebagai zat pendingin sebelum penemuan R-12 dan dapat menikmati kebangkitan karena fakta bahwa R134a berkontribusi terhadap perubahan iklim lebih dari CO2. Sifat fisiknya sangat menguntungkan untuk pendinginan, pendinginan, dan keperluan pemanasan, memiliki kapasitas pendinginan volumetrik tinggi. Karena kebutuhan untuk beroperasi pada tekanan hingga 130 bar (1880 psi), sistem CO2 memerlukan komponen yang sangat tahan yang telah dikembangkan untuk produksi massal di banyak sektor. Dalam pengkondisian udara mobil, di lebih dari 90% semua kondisi mengemudi untuk garis lintang yang lebih tinggi dari 50 °, R744 beroperasi lebih efisien daripada sistem yang menggunakan R134a. Kelebihan lingkungannya (GWP 1, deplesi non-ozon, tidak beracun, tidak mudah terbakar) dapat menjadikannya fluida kerja masa depan untuk menggantikan HFC saat ini di mobil, supermarket, dan pemanas air pompa panas, antara lain. Coca-Cola telah menurunkan pendingin minuman berbasis CO2 dan Angkatan Darat A.S. tertarik dengan teknologi pendinginan dan pemanasan CO2.
Industri mobil global diperkirakan akan memutuskan pendingin generasi berikutnya di AC mobil. CO2 adalah salah satu pilihan yang dibahas. (Lihat AC otomotif yang berkelanjutan)
Karbon dioksida adalah media penguat dalam laser karbon dioksida, yang merupakan salah satu jenis laser paling awal.
Karbon dioksida dapat digunakan sebagai alat untuk mengendalikan pH kolam renang, dengan terus menambahkan gas ke air, sehingga pH tetap naik. Diantara keuntungan dari hal ini adalah menghindari penanganan (lebih berbahaya) asam. Demikian pula, ia juga digunakan dalam pemeliharaan akuarium terumbu karang, di mana biasanya digunakan dalam reaktor kalsium untuk sementara menurunkan pH air yang melewati kalsium karbonat untuk memungkinkan kalsium karbonat larut ke dalam air lebih bebas dimana ia digunakan. oleh beberapa karang untuk membangun kerangka mereka.
Digunakan sebagai pendingin utama di reaktor berpendingin gas maju Inggris untuk pembangkit tenaga nuklir.
Induksi karbondioksida umumnya digunakan untuk euthanasia hewan penelitian laboratorium. Metode untuk mengelola CO2 termasuk menempatkan hewan secara langsung ke dalam ruang tertutup yang telah mengandung CO2, atau terpapar pada konsentrasi CO2 yang meningkat secara bertahap. Pada tahun 2013, American Veterinary Medical Association mengeluarkan pedoman baru untuk induksi karbon dioksida, yang menyatakan bahwa tingkat perpindahan 10% sampai 30% volume ruang gas per menit optimal untuk euthanisasi manusiawi tikus kecil.
Karbon dioksida juga digunakan dalam beberapa teknik pembersihan dan persiapan permukaan terkait, dan di Tank Paintball.
Kenaikan tahunan CO2 di atmosfer: Pada tahun 1960an, kenaikan tahunan rata-rata adalah 37% dari rata-rata 2000-2007.
Konsentrasi karbon dioksida telah meningkat karena aktivitas manusia. Pembakaran bahan bakar fosil dan deforestasi telah menyebabkan konsentrasi karbon dioksida di atmosfer meningkat sekitar 43% sejak awal era industrialisasi. Sebagian besar karbon dioksida dari aktivitas manusia dilepaskan dari pembakaran batu bara dan bahan bakar fosil lainnya. Aktivitas manusia lainnya, termasuk penggundulan hutan, pembakaran biomassa, dan produksi semen juga menghasilkan karbon dioksida. Aktivitas manusia memancarkan sekitar 29 miliar ton karbon dioksida per tahun, sementara gunung berapi memancarkan antara 0,2 dan 0,3 miliar ton. Aktivitas manusia telah menyebabkan CO2 meningkat di atas tingkat yang tidak terlihat dalam ratusan ribu tahun. Saat ini, sekitar setengah dari karbon dioksida yang dilepaskan dari pembakaran bahan bakar fosil tetap berada di atmosfer dan tidak diserap oleh vegetasi dan lautan.
Karbon dioksida adalah gas rumah kaca, menyerap dan memancarkan radiasi infra merah pada dua frekuensi getaran inframerah -aktifnya (lihat bagian "Struktur dan ikatan" di atas). Hal ini menyebabkan karbon dioksida menghangatkan permukaan dan menurunkan atmosfer sambil mendinginkan atmosfer bagian atas. Peningkatan konsentrasi CO2 di atmosfer dan gas rumah kaca berumur panjang lainnya seperti metana, nitrous oxide dan ozon telah memperkuat penyerapan dan emisi radiasi infra merah mereka, yang menyebabkan kenaikan suhu global rata-rata sejak pertengahan abad ke-20. Karbon dioksida sangat memprihatinkan karena memberikan pengaruh pemanasan keseluruhan yang lebih besar daripada gabungan semua gas lain ini dan karena memiliki umur atmosfer yang panjang (ratusan sampai ribuan tahun).
Tidak hanya peningkatan konsentrasi karbon dioksida yang menyebabkan kenaikan suhu permukaan global, namun meningkatnya suhu global juga menyebabkan meningkatnya konsentrasi karbon dioksida. Ini menghasilkan umpan balik positif untuk perubahan yang disebabkan oleh proses lain seperti siklus orbital. Lima ratus juta tahun yang lalu konsentrasi karbon dioksida 20 kali lebih besar dari hari ini, menurun menjadi 4-5 kali selama periode Jurasik dan kemudian perlahan menurun dengan penurunan yang sangat cepat terjadi 49 juta tahun yang lalu.
Konsentrasi karbon dioksida lokal dapat mencapai nilai tinggi di dekat sumber yang kuat, terutama yang terisolasi oleh daerah sekitarnya. Di pegas panas Bossoleto dekat Rapolano Terme di Tuscany, Italia, terletak pada depresi berbentuk mangkuk berdiameter 100 m (330 kaki), konsentrasi CO2 meningkat di atas 75% dalam semalam, cukup untuk membunuh serangga dan hewan kecil. Setelah matahari terbit, gas dibubarkan oleh konveksi. Konsentrasi CO2 yang tinggi yang dihasilkan oleh gangguan air danau dalam yang jenuh dengan CO2 diduga menyebabkan 37 kematian di Danau Monoun, Kamerun pada tahun 1984 dan 1700 korban di Danau Nyos, Kamerun pada tahun 1986.
Karena konsentrasi karbon dioksida meningkat di atmosfer, peningkatan serapan karbon dioksida ke lautan menyebabkan penurunan pH laut yang terukur, yang disebut sebagai pengasaman laut. Penurunan pH ini mempengaruhi sistem biologis di lautan, terutama organisme kalsifikasi samudera. Efek ini membentang rantai makanan dari autotrof menjadi heterotrof dan mencakup organisme seperti coccolithophores, karang, foraminifera, echinodermata, krustasea dan moluska. Dalam kondisi normal, kalsium karbonat stabil di perairan permukaan karena ion karbonat berada pada konsentrasi jenuh. Namun, karena pH laut turun, demikian juga konsentrasi ion ini, dan bila karbonat menjadi tidak jenuh, struktur yang terbuat dari kalsium karbonat rentan terhadap pembubaran. Karang, ganggang coccolithophore, ganggang karang koral, foraminifera, kerang dan pteropoda mengalami pengapuran atau penurunan disolusi yang disempurnakan saat terkena CO tinggi 2.
Kelarutan gas berkurang saat suhu air meningkat (kecuali bila kedua tekanan melebihi 300 bar dan suhu melebihi 393 K, hanya ditemukan di dekat lubang panas bumi yang dalam) dan oleh karena itu laju serapan dari atmosfer berkurang saat suhu samudra naik.
Sebagian besar CO2 yang diambil oleh lautan, yaitu sekitar 30% dari total yang dilepaskan ke atmosfer, membentuk asam karbonat dalam kesetimbangan dengan bikarbonat. Beberapa spesies kimia ini dikonsumsi oleh organisme fotosintetik yang menghilangkan karbon dari siklus. Peningkatan CO2 di atmosfer telah menyebabkan turunnya alkalinitas air laut, dan ada kekhawatiran bahwa hal ini dapat mempengaruhi organisme yang hidup di air. Secara khusus, dengan mengurangi alkalinitas, ketersediaan karbonat untuk membentuk kerang menurun, walaupun ada bukti peningkatan produksi kulit oleh spesies tertentu di bawah kandungan CO2 yang meningkat.
NOAA menyatakan di "Lembar Fakta Ilmu Pengetahuan Oseanografi" Mei 2008 mereka bahwa:
"Lautan telah menyerap sekitar 50% karbon dioksida (CO2) yang dilepaskan dari pembakaran bahan bakar fosil, menghasilkan reaksi kimia yang menurunkan pH laut. Hal ini menyebabkan peningkatan ion hidrogen (keasaman) sekitar 30% sejak awal. dari usia industri melalui proses yang dikenal sebagai "pengasaman laut." Semakin banyak penelitian telah menunjukkan dampak buruk pada organisme laut, termasuk:
Juga, Panel Antarpemerintah tentang Perubahan Iklim (IPCC) menulis dalam Perubahan Iklim 2007: Laporan Sintesis:
"Penggunaan karbon antropogenik sejak tahun 1750 telah menyebabkan laut menjadi lebih asam dengan penurunan pH rata-rata 0,1 unit. Peningkatan konsentrasi CO2 di atmosfer menyebabkan pengasapan lebih lanjut ... Sementara efek pengasaman laut yang diamati pada biosfer laut adalah sebagai namun tidak terdokumentasi, pengasaman progresif lautan diperkirakan memiliki dampak negatif pada organisme pembentuk kulit laut (misalnya karang) dan spesies mereka yang bergantung. "
Beberapa organisme kalsifikasi laut (termasuk terumbu karang) telah dipilih oleh lembaga penelitian besar, termasuk NOAA, komisi OSPAR, NANOOS dan IPCC, karena penelitian terbaru mereka menunjukkan bahwa pengasaman laut diharapkan dapat berdampak negatif pada mereka.
Karbon dioksida juga diperkenalkan ke lautan melalui lubang hidrotermal. Ventilasi hidrotermal Champagne, yang ditemukan di gunung berapi Northwest Eifuku di Marianas Trench, menghasilkan hampir karbon dioksida murni, satu dari dua lokasi yang diketahui di dunia pada tahun 2004, yang lainnya berada di Palung Okinawa. Temuan sebuah danau bawah laut dari karbon dioksida cair di Palung Okinawa dilaporkan terjadi pada tahun 2006.
Fiksasi karbon adalah proses biokimia dimana karbon dioksida atmosfer digabungkan oleh tumbuhan, alga dan (cyanobacteria) menjadi molekul organik kaya energi seperti glukosa, sehingga menciptakan makanan sendiri melalui fotosintesis. Fotosintesis menggunakan karbon dioksida dan air untuk menghasilkan gula dimana senyawa organik lainnya dapat dikonstruksi, dan oksigen diproduksi sebagai produk sampingan.
Ribulosa-1,5-bisfosfat karboksilase oksigenase, yang biasa disingkat RuBisCO, adalah enzim yang terlibat dalam tahap utama pertama fiksasi karbon, produksi dua molekul 3-fosfogliserat dari CO2 dan ribulosa bifosfat, seperti yang ditunjukkan pada diagram di sebelah kiri. .
RuBisCO dianggap protein tunggal yang paling melimpah di Bumi.
Fototrof menggunakan produk fotosintesis mereka sebagai sumber makanan internal dan sebagai bahan baku biosintesis molekul organik yang lebih kompleks, seperti polisakarida, asam nukleat dan protein. Ini digunakan untuk pertumbuhan mereka sendiri, dan juga sebagai dasar rantai makanan dan jaring yang memberi makan organisme lain, termasuk hewan seperti kita sendiri. Beberapa fototrof penting, coccolithophores mensintesis kalsium karbonat timbangan keras. Spesies coccolithophore yang signifikan secara global adalah Emiliania huxleyi yang sisik kalsitanya telah membentuk dasar banyak batuan sedimen seperti batu kapur, di mana karbon atmosfer sebelumnya dapat tetap berada pada rentang waktu geologi.
Tanaman dapat tumbuh sebanyak 50 persen lebih cepat dalam konsentrasi 1.000 ppm CO2 bila dibandingkan dengan kondisi sekitar, meskipun hal ini tidak mengasumsikan perubahan iklim dan tidak ada batasan pada nutrisi lainnya. Kadar CO2 yang meningkat menyebabkan pertumbuhan yang meningkat tercermin pada hasil panen yang dapat panen, dengan gandum, beras dan kedelai semua menunjukkan peningkatan hasil 12-14% di bawah CO2 tinggi dalam percobaan FACE.
Peningkatan konsentrasi CO2 di atmosfer mengakibatkan stomata lebih sedikit berkembang pada tanaman yang menyebabkan penggunaan air berkurang dan efisiensi penggunaan air yang meningkat. Studi yang menggunakan FACE telah menunjukkan bahwa pengayaan CO2 menyebabkan penurunan konsentrasi mikronutrien pada tanaman tanaman. Ini mungkin memiliki efek knock-on pada bagian ekosistem lainnya karena herbivora perlu makan lebih banyak makanan untuk mendapatkan jumlah protein yang sama.
Konsentrasi metabolit sekunder seperti fenilpropanoid dan flavonoid juga dapat diubah pada tanaman yang terpapar dengan konsentrasi CO2 yang tinggi.
Tanaman juga memancarkan CO2 selama respirasi, sehingga sebagian besar tanaman dan alga, yang menggunakan fotosintesis C3, hanya peredam bersih di siang hari. Meskipun hutan yang tumbuh akan menyerap banyak ton CO2 setiap tahunnya, hutan yang matang akan menghasilkan sebanyak CO2 dari respirasi dan dekomposisi spesimen mati (misalnya cabang yang jatuh) seperti yang digunakan dalam fotosintesis pada tanaman yang sedang tumbuh. Bertolak belakang dengan pandangan lama bahwa mereka adalah karbon netral, hutan dewasa dapat terus mengumpulkan karbon dan tetap merupakan penyerap karbon yang berharga, membantu menjaga keseimbangan karbon atmosfer bumi. Selain itu, dan yang terpenting untuk kehidupan di bumi, fotosintesis oleh fitoplankton mengkonsumsi CO2 terlarut di laut bagian atas dan dengan demikian mendorong penyerapan CO2 dari atmosfer.
Kandungan karbon dioksida di udara segar (rata-rata antara tingkat laut dan 10 kPa, yaitu sekitar 30 km (19 mi) ketinggian) bervariasi antara 0,036% (360 ppm) dan 0,041% (410 ppm), tergantung pada lokasi. [klarifikasi diperlukan]
CO2 adalah gas asphyxiant dan tidak tergolong beracun atau berbahaya sesuai dengan Standar Klasifikasi dan Standar Pelapisan Bahan Kimia Global untuk Komisi Ekonomi Perserikatan Bangsa-Bangsa untuk Eropa dengan menggunakan Pedoman OECD untuk Pengujian Bahan Kimia. Dalam konsentrasi sampai 1% (10.000 ppm), akan membuat beberapa orang merasa mengantuk dan memberi paru-paru rasa pengap. Konsentrasi 7% sampai 10% (70.000 sampai 100.000 ppm) dapat menyebabkan mati lemas, bahkan dengan adanya oksigen yang cukup, bermanifestasi sebagai pusing, sakit kepala, disfungsi visual dan pendengaran, dan ketidaksadaran dalam beberapa menit sampai satu jam. Efek fisiologis dari paparan karbon dioksida akut dikelompokkan bersama dengan istilah hypercapnia, subset asphyxiation.
Karena lebih berat daripada udara, di lokasi di mana gas merembes dari tanah (karena aktivitas vulkanik atau panas bumi sub-permukaan) dalam konsentrasi yang relatif tinggi, tanpa efek penyebaran angin, ia dapat mengumpulkan di tempat-tempat yang terlindung / dikantongi di bawah tanah rata-rata. tingkat, menyebabkan hewan yang berada di sana menjadi tercekik. Pengangkut Carrion yang tertarik pada bangkai juga terbunuh. Anak-anak terbunuh dengan cara yang sama di dekat kota Goma oleh emisi CO2 dari gunung berapi di dekatnya. Nyiragongo. Istilah Swahili untuk fenomena ini adalah 'mazuku'.
Kenaikan tingkat CO2 mengancam astronot Apollo 13 yang harus menyesuaikan kartrid dari modul perintah untuk memasok scrubber karbon dioksida dalam modul bulan, yang mereka gunakan sebagai sekoci.
Adaptasi terhadap peningkatan konsentrasi CO2 terjadi pada manusia, termasuk modifikasi pernapasan dan produksi bikarbonat ginjal, untuk menyeimbangkan efek pengasaman darah (asidosis). Beberapa penelitian menyarankan bahwa konsentrasi terinspirasi 2,0 persen dapat digunakan untuk ruang udara tertutup (misalnya kapal selam) karena adaptasinya bersifat fisiologis dan reversibel, karena penurunan kinerja atau aktivitas fisik normal tidak terjadi pada tingkat paparan selama lima hari. Namun, penelitian lain menunjukkan penurunan fungsi kognitif bahkan pada tingkat yang jauh lebih rendah. Juga, dengan asidosis, adaptasi atau mekanisme kompensasi yang sedang berlangsung tidak akan dapat membalik kondisi tersebut.
Ventilasi
Ventilasi yang buruk merupakan salah satu penyebab utama konsentrasi CO2 yang berlebihan di ruang tertutup. Perbedaan karbon dioksida di atas konsentrasi luar pada kondisi tunak (ketika operasi sistem hunian dan ventilasi cukup lama sehingga konsentrasi CO2 telah stabil) kadang-kadang digunakan untuk memperkirakan tingkat ventilasi per orang. Konsentrasi CO2 yang lebih tinggi terkait dengan kesehatan penghuni, kenyamanan dan penurunan kinerja. Standar ASHRAE 62.1-2007 tingkat ventilasi dapat menyebabkan konsentrasi dalam ruangan sampai 2.100 ppm di atas kondisi di sekitar ruangan. Jadi jika konsentrasi luarnya 400 ppm, konsentrasi dalam ruangan bisa mencapai 2.500 ppm dengan tingkat ventilasi yang memenuhi standar konsensus industri ini. Konsentrasi di ruang dengan ventilasi yang buruk dapat ditemukan bahkan lebih tinggi dari ini (kisaran 3.000 atau 4.000).
Penambang, yang sangat rentan terhadap paparan gas karena ventilasi yang tidak memadai, mengacu pada campuran karbon dioksida dan nitrogen sebagai "selundupan," "tersedak basah" atau "stythe". Sebelum teknologi yang lebih efektif dikembangkan, para penambang sering memantau kadar berbahaya blackdamp dan gas lainnya di poros tambang dengan membawa burung kenari yang dikurung bersama mereka saat mereka bekerja. Burung kenari lebih sensitif terhadap gas asphyxiant daripada manusia, dan saat sadar akan berhenti bernyanyi dan jatuh dari tempat bertenggernya. Lampu Davy juga bisa mendeteksi tingkat tinggi blackdamp (yang tenggelam, dan terkumpul di dekat lantai) dengan membakar kurang terang, sementara metana, gas gas dan ledakan yang lain, membuat lampu menyala lebih terang.
Fisiologi manusia
Konten
Tubuh menghasilkan sekitar 2,3 pon (1,0 kg) karbon dioksida per hari per orang, mengandung 0,63 pon (290 g) karbon. Pada manusia, karbon dioksida ini dibawa melalui sistem vena dan dihirup keluar melalui paru-paru, menghasilkan konsentrasi yang lebih rendah di arteri. Kandungan karbondioksida dalam darah sering diberikan sebagai tekanan parsial, yang merupakan tekanan yang seharusnya dimiliki karbon dioksida jika ia sendiri memenuhi volume.
Pada manusia, kandungan karbon dioksida adalah sebagai berikut:
Hemoglobin, molekul pembawa oksigen utama dalam sel darah merah, mengandung oksigen dan karbon dioksida. Namun, CO2 yang terikat pada hemoglobin tidak berikatan dengan tempat yang sama dengan oksigen. Sebagai gantinya, ia menggabungkan dengan kelompok N-terminal pada empat rantai globin. Namun, karena efek alosterik pada molekul hemoglobin, pengikatan CO2 menurunkan jumlah oksigen yang terikat pada tekanan parsial oksigen tertentu. Ini dikenal sebagai Efek Haldane, dan penting dalam pengangkutan karbon dioksida dari jaringan ke paru-paru. Sebaliknya, kenaikan tekanan parsial CO2 atau pH yang lebih rendah akan menyebabkan pembongkaran oksigen dari hemoglobin, yang dikenal dengan efek Bohr.
Ion bikarbonat sangat penting untuk mengatur pH darah. Tingkat pernapasan seseorang mempengaruhi tingkat CO2 dalam darah mereka. Pernapasan yang terlalu lambat atau dangkal menyebabkan asidosis pernafasan, sementara pernapasan yang terlalu cepat menyebabkan hiperventilasi, yang bisa menyebabkan alkalosis respirasi.
Meski tubuh membutuhkan oksigen untuk metabolisme, kadar oksigennya rendah biasanya tidak merangsang pernapasan. Sebaliknya, pernapasan distimulasi oleh tingkat karbon dioksida yang lebih tinggi. Akibatnya, menghirup udara dengan tekanan rendah atau campuran gas tanpa oksigen sama sekali (seperti nitrogen murni) dapat menyebabkan hilangnya kesadaran tanpa pernah mengalami kelaparan udara. Hal ini sangat berbahaya bagi pilot tempur ketinggian tinggi. Itulah sebabnya mengapa pramugari menginstruksikan penumpang, jika terjadi kehilangan tekanan kabin, untuk menerapkan masker oksigen ke diri mereka terlebih dahulu sebelum membantu orang lain; Jika tidak, seseorang berisiko kehilangan kesadaran.
Pusat pernafasan mencoba mempertahankan tekanan CO2 arteri sebesar 40 mmHg. Dengan hiperventilasi yang disengaja, kandungan CO2 darah arterial dapat diturunkan menjadi 10-20 mmHg (kandungan oksigen darah sedikit terpengaruh), dan dorongan pernafasan berkurang. Inilah sebabnya mengapa seseorang dapat menahan nafas seseorang lebih lama setelah mengalami hiperventilasi daripada tanpa hiperventilasi. Hal ini membawa risiko bahwa ketidaksadaran dapat terjadi sebelum kebutuhan untuk bernafas menjadi luar biasa, itulah sebabnya mengapa hiperventilasi sangat berbahaya sebelum menyelam bebas.
Aplikasi pertanian dan biologi
Tanaman membutuhkan karbon dioksida untuk melakukan fotosintesis. Atmosfer rumah kaca mungkin (jika berukuran besar, harus) diperkaya dengan tambahan CO2 untuk mempertahankan dan meningkatkan laju pertumbuhan tanaman. Pada konsentrasi sangat tinggi (100 kali konsentrasi atmosfir, atau lebih besar), karbon dioksida dapat menjadi racun bagi kehidupan hewan, sehingga meningkatkan konsentrasinya menjadi 10.000 ppm (1%) atau lebih tinggi selama beberapa jam akan menghilangkan hama seperti whiteflies dan tungau laba-laba dalam rumah kaca.Telah diusulkan bahwa CO2 dari pembangkit listrik digelembungkan ke dalam kolam untuk merangsang pertumbuhan alga yang kemudian dapat diubah menjadi bahan bakar biodiesel.
Penggunaan medis dan farmakologis
Dalam pengobatan, karbon dioksida sampai 5% (konsentrasi atmosfir 130 kali) ditambahkan ke oksigen untuk stimulasi pernapasan setelah apnea dan untuk menstabilkan O2 / CO2 keseimbangan dalam darah.Karbon dioksida dapat dicampur dengan oksigen hingga 50%, membentuk gas terhirup; ini dikenal sebagai Carbogen dan memiliki berbagai keperluan medis dan penelitian.
Pemulihan minyak
Karbon dioksida digunakan dalam pemulihan minyak yang disempurnakan di mana ia disuntikkan ke atau berdekatan dengan sumur minyak produksi, biasanya di bawah kondisi superkritis, ketika menjadi tercampur dengan minyak. Pendekatan ini dapat meningkatkan pemulihan minyak asli dengan mengurangi saturasi minyak residu antara 7 persen menjadi 23 persen tambahan pada ekstraksi primer. Ini berfungsi sebagai agen pengatur tekanan dan, ketika dilarutkan ke dalam minyak mentah bawah tanah, secara signifikan mengurangi viskositasnya, dan mengubah kimia permukaan yang memungkinkan minyak mengalir lebih cepat melalui reservoir ke sumur pemindahan. Di ladang minyak dewasa, jaringan pipa yang luas digunakan untuk membawa karbon dioksida ke titik injeksi.Transformasi bio menjadi bahan bakar
Artikel utama: Penangkapan dan pemanfaatan karbonSebuah strain dari cyanobacterium Synechococcus elongatus telah direkayasa secara genetis untuk menghasilkan bahan bakar isobutyraldehyde dan isobutanol dari CO2 dengan menggunakan fotosintesis.
Pendingin
Perbandingan diagram fasa karbon dioksida (merah) dan air (biru) sebagai grafik log-lin dengan titik transisi fase pada 1 atmosfer. Karbon dioksida cair dan padat adalah pendingin penting, terutama di industri makanan, di mana mereka bekerja selama transportasi dan penyimpanan es krim dan makanan beku lainnya. Karbon dioksida padat disebut "es kering" dan digunakan untuk pengiriman kecil dimana peralatan pendingin tidak praktis. Karbon dioksida padat selalu di bawah -78,5 ° C pada tekanan atmosfir biasa, terlepas dari suhu udara.
Karbon dioksida cair (nomenklatur industri R744 atau R-744) digunakan sebagai zat pendingin sebelum penemuan R-12 dan dapat menikmati kebangkitan karena fakta bahwa R134a berkontribusi terhadap perubahan iklim lebih dari CO2. Sifat fisiknya sangat menguntungkan untuk pendinginan, pendinginan, dan keperluan pemanasan, memiliki kapasitas pendinginan volumetrik tinggi. Karena kebutuhan untuk beroperasi pada tekanan hingga 130 bar (1880 psi), sistem CO2 memerlukan komponen yang sangat tahan yang telah dikembangkan untuk produksi massal di banyak sektor. Dalam pengkondisian udara mobil, di lebih dari 90% semua kondisi mengemudi untuk garis lintang yang lebih tinggi dari 50 °, R744 beroperasi lebih efisien daripada sistem yang menggunakan R134a. Kelebihan lingkungannya (GWP 1, deplesi non-ozon, tidak beracun, tidak mudah terbakar) dapat menjadikannya fluida kerja masa depan untuk menggantikan HFC saat ini di mobil, supermarket, dan pemanas air pompa panas, antara lain. Coca-Cola telah menurunkan pendingin minuman berbasis CO2 dan Angkatan Darat A.S. tertarik dengan teknologi pendinginan dan pemanasan CO2.
Industri mobil global diperkirakan akan memutuskan pendingin generasi berikutnya di AC mobil. CO2 adalah salah satu pilihan yang dibahas. (Lihat AC otomotif yang berkelanjutan)
Pemulihan metana batu bara
Dalam pemulihan metana batu bara yang disempurnakan, karbon dioksida akan dipompa ke lapisan batubara untuk menggantikan metana, yang bertentangan dengan metode saat ini yang terutama mengandalkan penghapusan air (untuk mengurangi tekanan) untuk membuat lapisan batubara melepaskan metana yang terperangkap.Penggunaan kecil
Karbon dioksida adalah media penguat dalam laser karbon dioksida, yang merupakan salah satu jenis laser paling awal.
Karbon dioksida dapat digunakan sebagai alat untuk mengendalikan pH kolam renang, dengan terus menambahkan gas ke air, sehingga pH tetap naik. Diantara keuntungan dari hal ini adalah menghindari penanganan (lebih berbahaya) asam. Demikian pula, ia juga digunakan dalam pemeliharaan akuarium terumbu karang, di mana biasanya digunakan dalam reaktor kalsium untuk sementara menurunkan pH air yang melewati kalsium karbonat untuk memungkinkan kalsium karbonat larut ke dalam air lebih bebas dimana ia digunakan. oleh beberapa karang untuk membangun kerangka mereka.
Digunakan sebagai pendingin utama di reaktor berpendingin gas maju Inggris untuk pembangkit tenaga nuklir.
Induksi karbondioksida umumnya digunakan untuk euthanasia hewan penelitian laboratorium. Metode untuk mengelola CO2 termasuk menempatkan hewan secara langsung ke dalam ruang tertutup yang telah mengandung CO2, atau terpapar pada konsentrasi CO2 yang meningkat secara bertahap. Pada tahun 2013, American Veterinary Medical Association mengeluarkan pedoman baru untuk induksi karbon dioksida, yang menyatakan bahwa tingkat perpindahan 10% sampai 30% volume ruang gas per menit optimal untuk euthanisasi manusiawi tikus kecil.
Karbon dioksida juga digunakan dalam beberapa teknik pembersihan dan persiapan permukaan terkait, dan di Tank Paintball.
Di atmosfer bumi
Karbon dioksida di atmosfer bumi adalah gas bekas, saat ini (awal 2017) memiliki konsentrasi rata-rata global 404 bagian per juta volume (atau 614 bagian per juta massa). Konsentrasi atmosfir karbon dioksida berfluktuasi sedikit dengan musim, jatuh selama musim semi belahan bumi utara dan musim panas saat tanaman mengkonsumsi gas dan meningkat selama musim gugur dan musim dingin di utara saat tanaman tidak aktif atau mati dan busuk. Konsentrasi juga bervariasi secara regional, paling kuat di dekat tanah dengan variasi yang jauh lebih kecil. Di daerah perkotaan konsentrasi umumnya lebih tinggi dan di dalam rumah mereka bisa mencapai 10 kali tingkat latar belakang.Kenaikan tahunan CO2 di atmosfer: Pada tahun 1960an, kenaikan tahunan rata-rata adalah 37% dari rata-rata 2000-2007.
Konsentrasi karbon dioksida telah meningkat karena aktivitas manusia. Pembakaran bahan bakar fosil dan deforestasi telah menyebabkan konsentrasi karbon dioksida di atmosfer meningkat sekitar 43% sejak awal era industrialisasi. Sebagian besar karbon dioksida dari aktivitas manusia dilepaskan dari pembakaran batu bara dan bahan bakar fosil lainnya. Aktivitas manusia lainnya, termasuk penggundulan hutan, pembakaran biomassa, dan produksi semen juga menghasilkan karbon dioksida. Aktivitas manusia memancarkan sekitar 29 miliar ton karbon dioksida per tahun, sementara gunung berapi memancarkan antara 0,2 dan 0,3 miliar ton. Aktivitas manusia telah menyebabkan CO2 meningkat di atas tingkat yang tidak terlihat dalam ratusan ribu tahun. Saat ini, sekitar setengah dari karbon dioksida yang dilepaskan dari pembakaran bahan bakar fosil tetap berada di atmosfer dan tidak diserap oleh vegetasi dan lautan.
Karbon dioksida adalah gas rumah kaca, menyerap dan memancarkan radiasi infra merah pada dua frekuensi getaran inframerah -aktifnya (lihat bagian "Struktur dan ikatan" di atas). Hal ini menyebabkan karbon dioksida menghangatkan permukaan dan menurunkan atmosfer sambil mendinginkan atmosfer bagian atas. Peningkatan konsentrasi CO2 di atmosfer dan gas rumah kaca berumur panjang lainnya seperti metana, nitrous oxide dan ozon telah memperkuat penyerapan dan emisi radiasi infra merah mereka, yang menyebabkan kenaikan suhu global rata-rata sejak pertengahan abad ke-20. Karbon dioksida sangat memprihatinkan karena memberikan pengaruh pemanasan keseluruhan yang lebih besar daripada gabungan semua gas lain ini dan karena memiliki umur atmosfer yang panjang (ratusan sampai ribuan tahun).
Tidak hanya peningkatan konsentrasi karbon dioksida yang menyebabkan kenaikan suhu permukaan global, namun meningkatnya suhu global juga menyebabkan meningkatnya konsentrasi karbon dioksida. Ini menghasilkan umpan balik positif untuk perubahan yang disebabkan oleh proses lain seperti siklus orbital. Lima ratus juta tahun yang lalu konsentrasi karbon dioksida 20 kali lebih besar dari hari ini, menurun menjadi 4-5 kali selama periode Jurasik dan kemudian perlahan menurun dengan penurunan yang sangat cepat terjadi 49 juta tahun yang lalu.
Konsentrasi karbon dioksida lokal dapat mencapai nilai tinggi di dekat sumber yang kuat, terutama yang terisolasi oleh daerah sekitarnya. Di pegas panas Bossoleto dekat Rapolano Terme di Tuscany, Italia, terletak pada depresi berbentuk mangkuk berdiameter 100 m (330 kaki), konsentrasi CO2 meningkat di atas 75% dalam semalam, cukup untuk membunuh serangga dan hewan kecil. Setelah matahari terbit, gas dibubarkan oleh konveksi. Konsentrasi CO2 yang tinggi yang dihasilkan oleh gangguan air danau dalam yang jenuh dengan CO2 diduga menyebabkan 37 kematian di Danau Monoun, Kamerun pada tahun 1984 dan 1700 korban di Danau Nyos, Kamerun pada tahun 1986.
Di lautan
Karbon dioksida larut di laut untuk membentuk asam karbonat (H2CO3), bikarbonat (HCO3-) dan karbonat (CO32-). Ada sekitar lima puluh kali lebih banyak karbon yang larut di lautan seperti yang ada di atmosfer. Lautan bertindak sebagai penyerap karbon yang sangat besar, dan telah menyerap sekitar sepertiga CO2 yang dipancarkan oleh aktivitas manusia.Karena konsentrasi karbon dioksida meningkat di atmosfer, peningkatan serapan karbon dioksida ke lautan menyebabkan penurunan pH laut yang terukur, yang disebut sebagai pengasaman laut. Penurunan pH ini mempengaruhi sistem biologis di lautan, terutama organisme kalsifikasi samudera. Efek ini membentang rantai makanan dari autotrof menjadi heterotrof dan mencakup organisme seperti coccolithophores, karang, foraminifera, echinodermata, krustasea dan moluska. Dalam kondisi normal, kalsium karbonat stabil di perairan permukaan karena ion karbonat berada pada konsentrasi jenuh. Namun, karena pH laut turun, demikian juga konsentrasi ion ini, dan bila karbonat menjadi tidak jenuh, struktur yang terbuat dari kalsium karbonat rentan terhadap pembubaran. Karang, ganggang coccolithophore, ganggang karang koral, foraminifera, kerang dan pteropoda mengalami pengapuran atau penurunan disolusi yang disempurnakan saat terkena CO tinggi 2.
Kelarutan gas berkurang saat suhu air meningkat (kecuali bila kedua tekanan melebihi 300 bar dan suhu melebihi 393 K, hanya ditemukan di dekat lubang panas bumi yang dalam) dan oleh karena itu laju serapan dari atmosfer berkurang saat suhu samudra naik.
Sebagian besar CO2 yang diambil oleh lautan, yaitu sekitar 30% dari total yang dilepaskan ke atmosfer, membentuk asam karbonat dalam kesetimbangan dengan bikarbonat. Beberapa spesies kimia ini dikonsumsi oleh organisme fotosintetik yang menghilangkan karbon dari siklus. Peningkatan CO2 di atmosfer telah menyebabkan turunnya alkalinitas air laut, dan ada kekhawatiran bahwa hal ini dapat mempengaruhi organisme yang hidup di air. Secara khusus, dengan mengurangi alkalinitas, ketersediaan karbonat untuk membentuk kerang menurun, walaupun ada bukti peningkatan produksi kulit oleh spesies tertentu di bawah kandungan CO2 yang meningkat.
NOAA menyatakan di "Lembar Fakta Ilmu Pengetahuan Oseanografi" Mei 2008 mereka bahwa:
"Lautan telah menyerap sekitar 50% karbon dioksida (CO2) yang dilepaskan dari pembakaran bahan bakar fosil, menghasilkan reaksi kimia yang menurunkan pH laut. Hal ini menyebabkan peningkatan ion hidrogen (keasaman) sekitar 30% sejak awal. dari usia industri melalui proses yang dikenal sebagai "pengasaman laut." Semakin banyak penelitian telah menunjukkan dampak buruk pada organisme laut, termasuk:
- Tingkat di mana terumbu karang-bangunan menghasilkan kerangka mereka menurun, sementara produksi berbagai varietas ubur-ubur meningkat.
- Kemampuan ganggang laut dan zooplankton bebas berenang untuk menjaga kerang pelindung berkurang.
- Kelangsungan hidup spesies laut larva, termasuk ikan komersial dan kerang, berkurang. "
Juga, Panel Antarpemerintah tentang Perubahan Iklim (IPCC) menulis dalam Perubahan Iklim 2007: Laporan Sintesis:
"Penggunaan karbon antropogenik sejak tahun 1750 telah menyebabkan laut menjadi lebih asam dengan penurunan pH rata-rata 0,1 unit. Peningkatan konsentrasi CO2 di atmosfer menyebabkan pengasapan lebih lanjut ... Sementara efek pengasaman laut yang diamati pada biosfer laut adalah sebagai namun tidak terdokumentasi, pengasaman progresif lautan diperkirakan memiliki dampak negatif pada organisme pembentuk kulit laut (misalnya karang) dan spesies mereka yang bergantung. "
Beberapa organisme kalsifikasi laut (termasuk terumbu karang) telah dipilih oleh lembaga penelitian besar, termasuk NOAA, komisi OSPAR, NANOOS dan IPCC, karena penelitian terbaru mereka menunjukkan bahwa pengasaman laut diharapkan dapat berdampak negatif pada mereka.
Karbon dioksida juga diperkenalkan ke lautan melalui lubang hidrotermal. Ventilasi hidrotermal Champagne, yang ditemukan di gunung berapi Northwest Eifuku di Marianas Trench, menghasilkan hampir karbon dioksida murni, satu dari dua lokasi yang diketahui di dunia pada tahun 2004, yang lainnya berada di Palung Okinawa. Temuan sebuah danau bawah laut dari karbon dioksida cair di Palung Okinawa dilaporkan terjadi pada tahun 2006.
Peran biologis
Karbon dioksida adalah produk akhir dari respirasi seluler pada organisme yang mendapatkan energi dengan memecah gula, lemak dan asam amino dengan oksigen sebagai bagian dari metabolisme mereka. Ini termasuk semua tanaman, alga dan hewan serta jamur aerobik dan bakteri. Pada vertebrata, karbon dioksida bergerak ke dalam darah dari jaringan tubuh ke kulit (misalnya amfibi) atau insang (mis., Ikan), dari mana ia larut dalam air, atau ke paru-paru dari tempat ia diisap. Selama fotosintesis aktif, tanaman dapat menyerap lebih banyak karbon dioksida dari atmosfer daripada yang mereka rilis dalam respirasi.Fotosintesis dan fiksasi karbon
Gambaran umum fotosintesis dan respirasi. Karbon dioksida (di kanan), bersama dengan air, membentuk oksigen dan senyawa organik (di sebelah kiri) melalui fotosintesis, yang dapat diserap untuk air dan (CO2).Fiksasi karbon adalah proses biokimia dimana karbon dioksida atmosfer digabungkan oleh tumbuhan, alga dan (cyanobacteria) menjadi molekul organik kaya energi seperti glukosa, sehingga menciptakan makanan sendiri melalui fotosintesis. Fotosintesis menggunakan karbon dioksida dan air untuk menghasilkan gula dimana senyawa organik lainnya dapat dikonstruksi, dan oksigen diproduksi sebagai produk sampingan.
Ribulosa-1,5-bisfosfat karboksilase oksigenase, yang biasa disingkat RuBisCO, adalah enzim yang terlibat dalam tahap utama pertama fiksasi karbon, produksi dua molekul 3-fosfogliserat dari CO2 dan ribulosa bifosfat, seperti yang ditunjukkan pada diagram di sebelah kiri. .
RuBisCO dianggap protein tunggal yang paling melimpah di Bumi.
Fototrof menggunakan produk fotosintesis mereka sebagai sumber makanan internal dan sebagai bahan baku biosintesis molekul organik yang lebih kompleks, seperti polisakarida, asam nukleat dan protein. Ini digunakan untuk pertumbuhan mereka sendiri, dan juga sebagai dasar rantai makanan dan jaring yang memberi makan organisme lain, termasuk hewan seperti kita sendiri. Beberapa fototrof penting, coccolithophores mensintesis kalsium karbonat timbangan keras. Spesies coccolithophore yang signifikan secara global adalah Emiliania huxleyi yang sisik kalsitanya telah membentuk dasar banyak batuan sedimen seperti batu kapur, di mana karbon atmosfer sebelumnya dapat tetap berada pada rentang waktu geologi.
Tanaman dapat tumbuh sebanyak 50 persen lebih cepat dalam konsentrasi 1.000 ppm CO2 bila dibandingkan dengan kondisi sekitar, meskipun hal ini tidak mengasumsikan perubahan iklim dan tidak ada batasan pada nutrisi lainnya. Kadar CO2 yang meningkat menyebabkan pertumbuhan yang meningkat tercermin pada hasil panen yang dapat panen, dengan gandum, beras dan kedelai semua menunjukkan peningkatan hasil 12-14% di bawah CO2 tinggi dalam percobaan FACE.
Peningkatan konsentrasi CO2 di atmosfer mengakibatkan stomata lebih sedikit berkembang pada tanaman yang menyebabkan penggunaan air berkurang dan efisiensi penggunaan air yang meningkat. Studi yang menggunakan FACE telah menunjukkan bahwa pengayaan CO2 menyebabkan penurunan konsentrasi mikronutrien pada tanaman tanaman. Ini mungkin memiliki efek knock-on pada bagian ekosistem lainnya karena herbivora perlu makan lebih banyak makanan untuk mendapatkan jumlah protein yang sama.
Konsentrasi metabolit sekunder seperti fenilpropanoid dan flavonoid juga dapat diubah pada tanaman yang terpapar dengan konsentrasi CO2 yang tinggi.
Tanaman juga memancarkan CO2 selama respirasi, sehingga sebagian besar tanaman dan alga, yang menggunakan fotosintesis C3, hanya peredam bersih di siang hari. Meskipun hutan yang tumbuh akan menyerap banyak ton CO2 setiap tahunnya, hutan yang matang akan menghasilkan sebanyak CO2 dari respirasi dan dekomposisi spesimen mati (misalnya cabang yang jatuh) seperti yang digunakan dalam fotosintesis pada tanaman yang sedang tumbuh. Bertolak belakang dengan pandangan lama bahwa mereka adalah karbon netral, hutan dewasa dapat terus mengumpulkan karbon dan tetap merupakan penyerap karbon yang berharga, membantu menjaga keseimbangan karbon atmosfer bumi. Selain itu, dan yang terpenting untuk kehidupan di bumi, fotosintesis oleh fitoplankton mengkonsumsi CO2 terlarut di laut bagian atas dan dengan demikian mendorong penyerapan CO2 dari atmosfer.
Toksisitas
Gejala utama toksisitas karbon dioksida, dengan meningkatkan volume persen di udara.Kandungan karbon dioksida di udara segar (rata-rata antara tingkat laut dan 10 kPa, yaitu sekitar 30 km (19 mi) ketinggian) bervariasi antara 0,036% (360 ppm) dan 0,041% (410 ppm), tergantung pada lokasi. [klarifikasi diperlukan]
CO2 adalah gas asphyxiant dan tidak tergolong beracun atau berbahaya sesuai dengan Standar Klasifikasi dan Standar Pelapisan Bahan Kimia Global untuk Komisi Ekonomi Perserikatan Bangsa-Bangsa untuk Eropa dengan menggunakan Pedoman OECD untuk Pengujian Bahan Kimia. Dalam konsentrasi sampai 1% (10.000 ppm), akan membuat beberapa orang merasa mengantuk dan memberi paru-paru rasa pengap. Konsentrasi 7% sampai 10% (70.000 sampai 100.000 ppm) dapat menyebabkan mati lemas, bahkan dengan adanya oksigen yang cukup, bermanifestasi sebagai pusing, sakit kepala, disfungsi visual dan pendengaran, dan ketidaksadaran dalam beberapa menit sampai satu jam. Efek fisiologis dari paparan karbon dioksida akut dikelompokkan bersama dengan istilah hypercapnia, subset asphyxiation.
Karena lebih berat daripada udara, di lokasi di mana gas merembes dari tanah (karena aktivitas vulkanik atau panas bumi sub-permukaan) dalam konsentrasi yang relatif tinggi, tanpa efek penyebaran angin, ia dapat mengumpulkan di tempat-tempat yang terlindung / dikantongi di bawah tanah rata-rata. tingkat, menyebabkan hewan yang berada di sana menjadi tercekik. Pengangkut Carrion yang tertarik pada bangkai juga terbunuh. Anak-anak terbunuh dengan cara yang sama di dekat kota Goma oleh emisi CO2 dari gunung berapi di dekatnya. Nyiragongo. Istilah Swahili untuk fenomena ini adalah 'mazuku'.
Kenaikan tingkat CO2 mengancam astronot Apollo 13 yang harus menyesuaikan kartrid dari modul perintah untuk memasok scrubber karbon dioksida dalam modul bulan, yang mereka gunakan sebagai sekoci.
Adaptasi terhadap peningkatan konsentrasi CO2 terjadi pada manusia, termasuk modifikasi pernapasan dan produksi bikarbonat ginjal, untuk menyeimbangkan efek pengasaman darah (asidosis). Beberapa penelitian menyarankan bahwa konsentrasi terinspirasi 2,0 persen dapat digunakan untuk ruang udara tertutup (misalnya kapal selam) karena adaptasinya bersifat fisiologis dan reversibel, karena penurunan kinerja atau aktivitas fisik normal tidak terjadi pada tingkat paparan selama lima hari. Namun, penelitian lain menunjukkan penurunan fungsi kognitif bahkan pada tingkat yang jauh lebih rendah. Juga, dengan asidosis, adaptasi atau mekanisme kompensasi yang sedang berlangsung tidak akan dapat membalik kondisi tersebut.
Dibawah 1%
Ada beberapa studi tentang efek kesehatan dari paparan CO2 jangka panjang yang terus menerus pada manusia dan hewan pada tingkat di bawah 1%. Batas paparan CO2 kerja telah ditetapkan di Amerika Serikat sebesar 0,5% (5000 ppm) selama delapan jam. Pada konsentrasi CO2 ini, kru Stasiun Luar Angkasa Internasional mengalami sakit kepala, kelesuan, kelambatan mental, iritasi emosional, dan gangguan tidur. Studi pada hewan dengan CO2 0,5% telah menunjukkan kalsifikasi ginjal dan keropos tulang setelah delapan minggu terpapar. Sebuah studi tentang manusia yang terpapar dalam sesi 2,5 jam menunjukkan efek signifikan pada kemampuan kognitif pada konsentrasi serendah 0,1% (1000ppm) CO2 yang mungkin terjadi akibat peningkatan aliran darah serebral CO2. Studi lain mengamati penurunan tingkat aktivitas dasar dan penggunaan informasi pada 1000 ppm, bila dibandingkan dengan 500 ppm.Ventilasi
Ventilasi yang buruk merupakan salah satu penyebab utama konsentrasi CO2 yang berlebihan di ruang tertutup. Perbedaan karbon dioksida di atas konsentrasi luar pada kondisi tunak (ketika operasi sistem hunian dan ventilasi cukup lama sehingga konsentrasi CO2 telah stabil) kadang-kadang digunakan untuk memperkirakan tingkat ventilasi per orang. Konsentrasi CO2 yang lebih tinggi terkait dengan kesehatan penghuni, kenyamanan dan penurunan kinerja. Standar ASHRAE 62.1-2007 tingkat ventilasi dapat menyebabkan konsentrasi dalam ruangan sampai 2.100 ppm di atas kondisi di sekitar ruangan. Jadi jika konsentrasi luarnya 400 ppm, konsentrasi dalam ruangan bisa mencapai 2.500 ppm dengan tingkat ventilasi yang memenuhi standar konsensus industri ini. Konsentrasi di ruang dengan ventilasi yang buruk dapat ditemukan bahkan lebih tinggi dari ini (kisaran 3.000 atau 4.000).
Penambang, yang sangat rentan terhadap paparan gas karena ventilasi yang tidak memadai, mengacu pada campuran karbon dioksida dan nitrogen sebagai "selundupan," "tersedak basah" atau "stythe". Sebelum teknologi yang lebih efektif dikembangkan, para penambang sering memantau kadar berbahaya blackdamp dan gas lainnya di poros tambang dengan membawa burung kenari yang dikurung bersama mereka saat mereka bekerja. Burung kenari lebih sensitif terhadap gas asphyxiant daripada manusia, dan saat sadar akan berhenti bernyanyi dan jatuh dari tempat bertenggernya. Lampu Davy juga bisa mendeteksi tingkat tinggi blackdamp (yang tenggelam, dan terkumpul di dekat lantai) dengan membakar kurang terang, sementara metana, gas gas dan ledakan yang lain, membuat lampu menyala lebih terang.
Fisiologi manusia
Konten
Tubuh menghasilkan sekitar 2,3 pon (1,0 kg) karbon dioksida per hari per orang, mengandung 0,63 pon (290 g) karbon. Pada manusia, karbon dioksida ini dibawa melalui sistem vena dan dihirup keluar melalui paru-paru, menghasilkan konsentrasi yang lebih rendah di arteri. Kandungan karbondioksida dalam darah sering diberikan sebagai tekanan parsial, yang merupakan tekanan yang seharusnya dimiliki karbon dioksida jika ia sendiri memenuhi volume.
Pada manusia, kandungan karbon dioksida adalah sebagai berikut:
Transportasi dalam darah
CO2 dibawa dalam darah dalam tiga cara yang berbeda. (Persentase yang tepat bervariasi tergantung apakah itu darah arteri atau vena).- Sebagian besar (sekitar 70% sampai 80%) diubah menjadi ion bikarbonat HCO-3 oleh enzim karbonat anhidrase dalam sel darah merah, [122] oleh reaksi CO2 + H2O → H2CO3 → H + + HCO-3.
- 5% - 10% dilarutkan dalam plasma
- 5% - 10% terikat pada hemoglobin sebagai senyawa karbamino.
Hemoglobin, molekul pembawa oksigen utama dalam sel darah merah, mengandung oksigen dan karbon dioksida. Namun, CO2 yang terikat pada hemoglobin tidak berikatan dengan tempat yang sama dengan oksigen. Sebagai gantinya, ia menggabungkan dengan kelompok N-terminal pada empat rantai globin. Namun, karena efek alosterik pada molekul hemoglobin, pengikatan CO2 menurunkan jumlah oksigen yang terikat pada tekanan parsial oksigen tertentu. Ini dikenal sebagai Efek Haldane, dan penting dalam pengangkutan karbon dioksida dari jaringan ke paru-paru. Sebaliknya, kenaikan tekanan parsial CO2 atau pH yang lebih rendah akan menyebabkan pembongkaran oksigen dari hemoglobin, yang dikenal dengan efek Bohr.
Peraturan respirasi
Karbon dioksida adalah salah satu mediator autoregulasi darah lokal. Jika konsentrasinya tinggi, kapiler memperluas agar darah lebih besar mengalir ke jaringan itu.Ion bikarbonat sangat penting untuk mengatur pH darah. Tingkat pernapasan seseorang mempengaruhi tingkat CO2 dalam darah mereka. Pernapasan yang terlalu lambat atau dangkal menyebabkan asidosis pernafasan, sementara pernapasan yang terlalu cepat menyebabkan hiperventilasi, yang bisa menyebabkan alkalosis respirasi.
Meski tubuh membutuhkan oksigen untuk metabolisme, kadar oksigennya rendah biasanya tidak merangsang pernapasan. Sebaliknya, pernapasan distimulasi oleh tingkat karbon dioksida yang lebih tinggi. Akibatnya, menghirup udara dengan tekanan rendah atau campuran gas tanpa oksigen sama sekali (seperti nitrogen murni) dapat menyebabkan hilangnya kesadaran tanpa pernah mengalami kelaparan udara. Hal ini sangat berbahaya bagi pilot tempur ketinggian tinggi. Itulah sebabnya mengapa pramugari menginstruksikan penumpang, jika terjadi kehilangan tekanan kabin, untuk menerapkan masker oksigen ke diri mereka terlebih dahulu sebelum membantu orang lain; Jika tidak, seseorang berisiko kehilangan kesadaran.
Pusat pernafasan mencoba mempertahankan tekanan CO2 arteri sebesar 40 mmHg. Dengan hiperventilasi yang disengaja, kandungan CO2 darah arterial dapat diturunkan menjadi 10-20 mmHg (kandungan oksigen darah sedikit terpengaruh), dan dorongan pernafasan berkurang. Inilah sebabnya mengapa seseorang dapat menahan nafas seseorang lebih lama setelah mengalami hiperventilasi daripada tanpa hiperventilasi. Hal ini membawa risiko bahwa ketidaksadaran dapat terjadi sebelum kebutuhan untuk bernafas menjadi luar biasa, itulah sebabnya mengapa hiperventilasi sangat berbahaya sebelum menyelam bebas.
