¡Bienvenido al invernadero!

¡Bienvenido
al invernadero!
Desiertos sin oasis, montañas sin glaciares y osos polares sin hielo:
al CO2 se le acusa de ser el causante de muchas catástrofes del actual
cambio climático. Pero se olvida rápidamente de que es difícil
prescindir de esta molécula, necesaria también para PROTEGER EL CLIMA .
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REVISTA DRÄGER 9 | 1 / 2014
D I Ó X I D O D E C A R BON O
ENFO Q U E
El CO 2 estimula el
crecimiento: tomates
hasta donde alcanza
la vista. Los Países
Bajos abastecen
a media Europa con
este sabroso fruto
FOTO : MIQUEL GONZALEZ
S
REVISTA DRÄGER 9 | 1 / 2014
í al efecto invernadero, por favor!»
La gente del municipio holandés
de Westland firmaría esta sentencia probablemente por mayoría. La región
entre Róterdam y La Haya alberga una de
las mayores superficies ininterrumpidas
de invernaderos del mundo: aquí, se cultivan verduras y plantas ornamentales en
palacios de cristal tan grandes como estadios de fútbol. Para ello, los ag ricultores
no dejan nada al azar, incluso organizan el
riego y el abono siguiendo métodos industriales. Muchos de ellos encienden incluso
en verano los hornos de gas, no para calentar los invernaderos, sino para suministrar
a las plantas el dióxido de carbono (C O2)
que hay en el gas de combustión. Pues, sin
CO2, no hay fotosíntesis, y sin fotosíntesis,
no crecen las plantas. Gracias a la fotosíntesis, las plantas producen, con ayuda de
luz solar, agua y CO2, el oxígeno y la molécula azucarada que necesitan para crecer.
Estrictamente hablando, el abono con
horno de gas no es más que un despilfarro.
Los agricultores queman materias primas
fósiles para producir un gas que, en otras
partes, genera residuos en grandes cantidades y contribuye a que la atmósfera terrestre se siga calentando. Sin embargo, desde
1997, se obtiene CO2 de forma más económica y ecológica. En ese año se inaugur ó
en el oeste de R óterdam una gran refinería. Al craquear los hidrocarburos pesados
se produce CO2 casi puro. Normalmente,
las refinerías echan este gas de combustión por la chimenea. Sin embargo, aquí se
lleva a los invernaderos de Westland. Para
ello, ni siquiera hacen falta camiones que
atasquen las car reteras. Pues, desde los
años sesenta, hay un gasoducto por el que
antes se bombeaba petróleo de Róterdam a
Ámsterdam que llevaba sin funcionar desde los años ochenta (véase pág. 10) y que
ahora recorre los invernaderos. En 2005,
se reactivó para el proyecto OCAP (Dióxido
de Carbono Orgánico para la Asimilación
de Plantas), que pretende agrupar a los productores y consumidores de CO2.
Materia prima apreciada
Hasta ahora, el proyecto goza de una cr eciente popularidad, no solo porque han
aumentado los precios del gas en los últimos años. En 2010, se incorporó además a
la red una planta de bioetanol como segunda fuente de CO2. «Así hemos aumentado
nuestras capacidades de suministro en un
tercio hasta 400.000 toneladas de CO2 al
año», comenta Jacob Limbeek , gerente
de OCAP. «Calculamos que la demanda se
duplicará a medio plazo». Para la protección climática en los Países Bajos, OCAP
tiene más bien un efecto homeopático. Si
los cientos y cientos de invernaderos utilizan 800.000 toneladas de CO2, el balance
de emisiones de CO2 del país se reducirá en
un 0,3 por ciento. No obstante, el proyecto ha mostrado cómo gestionar los inver naderos de forma mucho más ecológica.
Una conclusión que lleva a otros proyectos relevantes para el clima. Así, en la
provincia de Zealanda (como consecuencia
del proyecto piloto Warm), se construyen
invernaderos que funcionan con CO2 en las
inmediaciones de una fábrica de fertilizantes. Allí, el CO2 surge como un subproducto
de la síntesis del amoníaco. Sin embargo,
los gasoductos no solo conducen este gas a
los invernaderos, sino también el agua de
refrigeración calentada con la que antes >
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EN FOQ UE
DIÓXIDO DE CAR B O NO
El CO2 es una fuente de energía, puede facilitar la vida
diaria e, incluso, contribuir a frenar el calentamiento global
> se han enfriado las plantas de producción
de fertilizantes. En los invernaderos ahora
también se puede prescindir de los hornos
de gas en invierno. Aplicaciones como estas
contribuyen a prevenir el cambio climático y a salvar el honor del CO2. La fama del
CO2 se ha ar ruinado para siempre desde
que el hombre entendió la r elación entre
la combustión de materias primas fósiles
y el calentamiento de la atmósfera terrestre. Aunque se suele olvidar que sería difícil imaginarse una vida sin esta molécula.
Pues es una fuente de energía, puede facilitar la vida diar ia e, incluso, contr ibuir a
frenar el calentamiento global.
Desde el punto de vista químico, el CO2 es
una molécula sumamente sencilla que se
compone de un átomo de carbono y dos
átomos de oxígeno. En sus estados físicos
se comporta como otra molécula normal,
por ejemplo, como el agua (H2O). Según la
temperatura ambiente y la presión, el CO2
cambia a cuatro estados diferentes. A una
presión atmosférica normal y a temperatura ambiente, el CO2 es un gas incolor o
e inodoro. Eso lo hace también peligroso,
pudiendo ser mortal en altas concentraciones. Incluso las fuerzas de intervención
profesionales, tanto los bomberos como
las fuerzas de rescate, no estarían a salvo.
Sin embargo, pueden protegerse con equipos de protección respiratoria o de detección de gases Dräger. El organismo humano es, en general, una de las fuentes más
activas de CO2: porque quema en sus células hidratos de carbono, lípidos y proteínas
con ayuda del oxígeno inspirado, genera
energía y, estando en reposo, expulsa entre
10 y 20 litros de CO2 por hora. No obstante, la cantidad de CO2 liberada a la atmósfera en el año 2011 por la combustión de
madera, carbón, petróleo o gas natural fue
20.000 veces mayor a la cantidad expulsada por toda la población mundial durante el mismo periodo de tiempo.
Mala fama
OCAP: CO2 al invernadero
10
Diferentes reservas
de CO2
Gasoducto de CO2
Gasoducto de CO2 (planeado)
Suministro de CO2
en invernaderos
Suministro de CO2
en invernaderos (planeado)
Zona de suministro OCAP
Westland
Lansingerland
Zuidplaspolder
10 km
FOTO : MIQUEL GONZALEZ; GRÁFICO : OCAP CO2 B.V.
Bajo el nombre del
proyecto OCAP
(Dióxido de Carbono
Orgánico para
la Asimilación de
Plantas) se suministra CO2 a los
invernaderos de los
Países Bajos desde
2002. Para ello
se explotan fuentes
económicas y ecológicas y, en parte,
se utilizan los gasoductos ya existentes. Un sistema que
se ha ido ampliando.
A medio plazo, la
demanda incluso se
duplicará.
En épocas anteriores, el CO2 no tenía, en
absoluto, mala fama, sino que se apreciaba como remedio para curar enfermedades. Los romanos, por ejemplo, se bañaban hace aproximadamente 2.000 años en
agua burbujeante que contenía CO2 para
favorecer el riego sanguíneo. Solo más tarde, la ciencia se ocupó de est a sustancia.
Jan Baptista van Helmont consiguió aislar la molécula en torno al año 1600. Su
composición química la descubrió Antoine Laurent de Lavoisier en 1780. Y medio
siglo más tarde, Michael Faraday logró,
por primera vez, licuar el gas. El uso
comercial de CO2 fracasó hasta mediados
de los años cincuent a del pasado sig lo,
sobre todo, por la falta de medios de transporte adecuados. Eso cambió cuando fue
posible comprimir el CO2 en estado líquido en bombonas de acero resistentes a la
presión. Una gran parte de los gastos de
consumo se debe hoy al transpor te desde
la fuente al consumidor. De esta forma, el >
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Las tomateras crecen
en un sustrato de forma
controlada. Las plantas
se riegan y abonan mediante tuberías. La polinización se realiza según la
tradición, con abejas
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DIÓXIDO DE CAR B O NO
Más de la mitad del CO2 comercializado está
destinado a la industria alimentaria
Limpiar con CO2
Alrededor del 70 por cient o está destinado a la industria alimentaria, donde se utiliza el CO2 para conser var y refrigerar la
mercancía perecedera o para carbonatar
las bebidas. Una demanda menor, aunque
en auge, es la de métodos innovadores que
utilizan el CO2 para limpiar sin disolventes las herramientas de metal, como aditivo para filtros de partículas de gasóleo o
como fertilizante en la producción de biocarburantes (véase el recuadro, pág. 14).
El CO2 de uso industrial se obtenía al
principio de fuentes naturales de agua
rica en ácido carbónico. En Alemania, por
ejemplo, se conocen unas 500 fuentes. Se
encuentran sobre todo en la r egión del
Eifel, del Medio Rin, en Westfalia Oriental, en el Rhön en Alt a Franconia y en el
Jura de Suabia. Hoy día, se producen cantidades suficientes de CO2 de alta pureza
en grandes procesos químicos. Como en
Presión y temperatura
En función de la temperatura ambiente y la presión, el CO2
cambia entre cuatro estados físicos diferentes:
Presión/bar
10.000
u A presión atmosférica, el CO2
Sólido
es un gas incoloro e inodoro.
Fluido
supercrítico
u A temperaturas que descienden
por debajo del punto de
sublimación de -78,5 °C, la molécula
Líquido
pasa a la fase sólida (hielo seco).
100
Punto crítico
u En la fase líquida, la molécula
cambia con temperaturas superiores
10
a -56,6 °C y presiones superiores a
Gas
Punto triple
5,11 bares (punto triple).
1
u La molécula alcanza su estado
-78,5 °C -56,6 °C
+31 °C
Temperatura supercrítico con una presión
mínima de 73,8 bares y una
temperatura mínima de 31,0 °C
Hielo seco, gas o líquido: la presión
y la temperatura son decisivas
(punto crítico).
1.000
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la producción de amoniaco, un producto
semielaborado para abonos nitrogenados,
en la producción de etileno, un producto semielaborado para los anticongelantes y detergentes o en las refinerías. Para
muchas empresas de productos químicos
el antiguo producto residual se ha convertido en una mater ia prima lucrativa que
venden a los proveedores de gas. Estos, a
su vez, buscan a consumidores interesados o ideas de negocio rentables. Aunque
el éxito no esté garantizado en absoluto.
La cadena de tintorerías Fred Butler es,
desde 2006, un ejemplo de ello. El modelo de negocio confió en un método de limpieza patentado que utilizaba CO2 líquido
para la limpeza de ropa y calzado. Como
medio denso de moléculas no polar es, el
CO2 líquido puede disolver sustancias no
polares similares como aceites y grasas sin
emplear disolventes.Mezclando aditivos
biológicamente degradables se pueden eliminar otras impurezas. Además, este lavado
consume menos energía que los métodos
tradicionales, ya que el líquido de limpieza solo se tiene que calentar ligeramente.
Según el plan, F red Butler debería
haber alcanzado en 2011 un total de
200 tintorerías en toda Europa. Sin embargo, todo quedó en agua de bor rajas porque la tecnología innovadora no era lo
suficientemente competitiva en un mer cado tan agresivo como el de la lim pieza textil. F red Butler desapar eció del
mercado. Y es que las cosas de palacio
van despacio.
Frank Grünberg
Protección contra el gas de
efecto invernadero: con la
protección respiratoria de Dräger
www.draeger.com/9/co2
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FOTO : THE LINDE GROUP; GRAFIK: PICFOUR
> precio de una tonelada de CO2 suministrado se dobla tras r ecorrer 300 kilómetros.
Al mismo tiempo, el mercado crece anualmente en un cinco por cient o aproximadamente. Según los datos de la Asociación
alemana de la Industr ia del Gas (IV G),
en 2011 se vendieron en Alemania unas
840.000 toneladas de CO2. En toda Europa fueron unos tres millones de toneladas.
>
El dióxido de carbono
líquido se emplea
también para la congelación criogénica de
alimentos delicados: en
pocos segundos, el
aire ambiente alcanza
temperaturas inferiores
al punto de congelación
del agua. Por el rápido
proceso de congelación,
el contenido de agua,
los nutrientes y las vitaminas permanecen
donde les corresponde:
en el producto
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EN FOQ UE
DIÓXIDO DE CAR B O NO
Un prodigio en el ámbito técnico
Moler, congelar, limpiar: el CO2 se ha establecido en muchas aplicaciones como
la solución a numerosos problemas, incluso en estado supercrítico.
Fertilizantes: Las plantas crecen
al producir moléculas azucaradas gracias
a la luz del sol, el agua y el CO2
(fotosínteses). El CO2 se emplea como
fertilizante en los invernaderos.
Refrescos: La industria de las bebidas
enriquece muchos productos con CO2.
Para ello, el gas burbujeante tiene que
tener un grado de pureza del 99,5
por ciento. Solo cinco de mil partículas de
gas pueden discrepar como máximo de
la estructura molecular del CO2. Interesante
es que el CO2 empleado se suele
asimilar con ácido carbónico (H2CO3).
Sin embargo, la mayor parte del CO2 se
disuelve físicamente, el ácido carbónico
formado químicamente se produce solo en
cantidades pequeñas.
Conservas: Los alimentos perecederos
se envasan con láminas de plástico,
que los guarda en una atmósfera de CO2
y nitrógeno. Esta mezcla de gases
protege la mercancía del contacto con el
oxígeno químicamente reactivo y, por
lo tanto, evita que se oxide y se pudra. Para
el ser humano, el CO2 es inofensivo
en pequeñas dosis y hasta ciertos límites.
Endoscopia: En las intervenciones o
los exámenes médicos por endoscopia se
inyecta CO2 para dilatar órganos como
el intestino, de forma que el médico pueda
obtener las mejores imágenes.
Neutralización de aguas residuales:
La legislación exige para las aguas
residuales industriales un valor pH entre
6,5 y 9,5 para que se puedan verter
en el alcantarillado o en aguas libres. Las
aguas alcalinas se neutralizan varias
veces con CO2 ligeramente ácido.
14
Tratamiento de agua potable: Para la
calidad del agua potable, la concentración
exacta del valor del pH es decisiva. Con
ayuda de CO2, este valor se puede regular
con precisión, tanto para las aguas
excesivamente blandas como para las duras.
Soldadura: En el procesamiento de
metal con gas activo (soldadura), el CO2
protege el metal líquido bajo el arco
voltaico de la oxidación por el oxígeno del
aire. Esto influye positivamente en la
calidad del cordón de soldadura, permite
evacuar mejor el calor y enriquece el
material soldado con carbono.
Extinción de incendios: En los extintores, el CO2 es al mismo tiempo un
agente propulsor y extintor. Químicamente
es muy estable (inerte), porque solo se
disocia en sus componentes a temperaturas
de 1.600 °C. Puesto que es más pesado que el aire, sofoca el foco del incendio.
Al mismo tiempo es más ligero que el
agua y, por lo tanto, no pone en peligro la
estática de un edificio en llamas aunque
se emplee en grandes cantidades.
separar limpiamente las materias valiosas
de los componentes electrónicos que
se aprovechan en la chatarra. Los circuitos
impresos se congelan con hielo seco;
acto seguido, se muelen en un granulado
y los materiales se separan mediante
imanes, filtros y centrifugadoras.
Proyección: Los pellets de hielo seco,
que se disparan a la velocidad del sonido
sobre un objeto que se desea limpiar,
consiguen un efecto de limpieza múltiple
al chocar. Debido al efecto mecánico
del choque se elimina la suciedad del fondo
y el ambiente se enfría criogénicamente,
lo que causa una tensión térmica entre la
superficie y las partículas de suciedad
que descascarilla la suciedad. Los pellets de
CO2 también eliminan aceites y grasas.
… en estado sólido
… en estado supercrítico
Congelación: El CO2 sólido (hielo seco)
enfría, en unos segundos, el aire ambiente
por debajo del punto de congelación del
agua. Los alimentos que contienen agua se
congelan repentinamente (congelación
criogénica). Este método es ideal para
sitios donde es difícil utilizar congeladores
como, por ejemplo, en la cabina de los
aviones de pasajeros.
Molido: Los plásticos y metales sin agua
se resquebrajan a bajas temperaturas
y pierden su elasticidad. Esta característica le permite a la industria de reciclaje
Refinamiento: En estado supercrítico,
el CO2 desarrolla cualidades disolventes
químicas especiales, que permiten obtener
determinadas sustancias de hierbas
y especias o eliminar aromas indeseados.
Así, para los cigarrillos suaves, se
puede extraer hasta el 95% de la nicotina
del tabaco con ayuda de CO2 supercrítico.
Grados similares se consiguen también
para la cafeína (en el café) y la teína (en
el té). La ventaja de la extracción a alta
presión es que los extractos no contienen
disolventes ni otros restos no deseados.
… en estado líquido
Lavado: En estado líquido, el CO2
es apropiado como detergente para lavar
ropa y calzado, ya que permite ahorrar
energía y es ecológico (véase también
pág. 12; columna derecha).
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FOTO : THE LINDE GROUP
CO2: en estado gaseoso
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Con hielo seco también
se puede limpiar;
como aquí la pintura en
un astillero. Y esta es
solo una de las muchas
152
aplicaciones de CO