蘇更林

在碳達(dá)峰、碳中和成為熱詞的今天，二氧化碳作為“溫室效應(yīng)”的“主角”，自然成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。構(gòu)建低碳社會(huì)，做好二氧化碳的資源化利用無(wú)疑是一個(gè)重要的方面。下面就介紹幾種二氧化碳的物理應(yīng)用。

1.飲食添加

碳酸飲料的靈魂是氣泡，而二氧化碳就是它的發(fā)泡劑。當(dāng)我們飲用碳酸飲料時(shí)，由于溫度的升高和壓力的降低，碳酸就會(huì)分解為二氧化碳和水。由于該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，伴隨著二氧化碳從體內(nèi)排出，也會(huì)帶走一些熱量，這樣就起到了清涼降溫的作用。二氧化碳在常溫下為無(wú)色、無(wú)臭的氣體，溶于水之后可以電離為水合氫離子和碳酸氫根離子，因此可使水的pH值降低，并產(chǎn)生一種刺激性的涼爽感。

在啤酒中，二氧化碳的含量雖然僅有0.31～0.68克每百克啤酒，卻賦予啤酒以活力。從本質(zhì)上說(shuō)，啤酒的泡沫是起泡蛋白和異α-酸復(fù)合體在二氧化碳?xì)馀荼砻嫔献饔玫慕Y(jié)果。優(yōu)良的泡沫特性取決于起泡性、附著性和穩(wěn)定性三個(gè)方面。其中的起泡性主要取決于二氧化碳的含量，二氧化碳在啤酒中溶解得越多，產(chǎn)生泡沫的體積就會(huì)越大，因此啤酒的起泡性就會(huì)越好。

2.果蔬保鮮

農(nóng)產(chǎn)品的儲(chǔ)藏保鮮一直都是個(gè)熱點(diǎn)話題，人們更期待安全可靠的儲(chǔ)藏手段，來(lái)提高生活品質(zhì)。其中氣調(diào)儲(chǔ)藏就是一種安全可靠的果蔬保鮮手段。所謂氣調(diào)儲(chǔ)藏就是在冷藏的基礎(chǔ)上增加氣體成分調(diào)節(jié)手段，主要是降氧增碳，即降低氧氣的濃度，提高二氧化碳的濃度，必要時(shí)可加氮?dú)猓赃_(dá)到更好的儲(chǔ)藏效果。原來(lái)，污染果蔬產(chǎn)品的微生物大多為親氧性的，因此二氧化碳可以抑制親氧微生物的生存和繁殖。而且，在低氧條件下（如含氧1%～5%），適當(dāng)增大二氧化碳濃度還可抑制果蔬的呼吸，從而提高果蔬品質(zhì)和延長(zhǎng)保存期。因此，二氧化碳?xì)庹{(diào)法是一種不用添加防腐劑的綠色保鮮方法。

3.超臨界萃取

超臨界萃取技術(shù)是一種先進(jìn)的物理分離技術(shù)，利用溶劑在超臨界狀態(tài)下溶解能力的提高，來(lái)提取我們希望得到的物質(zhì)組分，如藥物成分、植物色素、香味成分或者其他特異成分。

常見(jiàn)的物態(tài)有氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)，并且可以在不同的壓力和溫度下互相轉(zhuǎn)換。氣、液、固三態(tài)共存的點(diǎn)叫三相點(diǎn)，其中氣、液兩相平衡的點(diǎn)叫臨界點(diǎn)。在臨界點(diǎn)的溫度和壓力分別叫作臨界溫度和臨界壓力。當(dāng)物質(zhì)所處的溫度高于臨界溫度，壓力大于臨界壓力時(shí)，該物質(zhì)所處的狀態(tài)就是超臨界狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，無(wú)論是增溫還是加壓都不能使其液化，而兼具氣態(tài)和液態(tài)的性質(zhì)。由于二氧化碳的化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，無(wú)毒無(wú)害，不易燃易爆，工作溫度接近于常溫，因此是一種十分理想的超臨界萃取劑。二氧化碳超臨界萃取技術(shù)具有易操作、能耗低、無(wú)污染、純度高、無(wú)殘留等優(yōu)點(diǎn)，因此是一種很好的綠色分離技術(shù)。

超臨界萃取技術(shù)現(xiàn)已十分成熟，應(yīng)用領(lǐng)域也非常廣泛，如從可可豆中提取油脂，從咖啡豆中提取咖啡因，從辣椒中提取辣椒紅素，從茉莉花中提取花香精，從銀杏葉中提取銀杏黃酮，從蛋黃中提取卵磷脂，從啤酒花中提取有效成分……

4.綠色干洗

干洗是一種使用非水溶劑去除污漬的洗滌方式。傳統(tǒng)的干洗溶劑如四氯乙烯、石油溶劑等或易燃、易爆，或有一定的毒性，且不易降解，對(duì)水體有破壞作用。液態(tài)二氧化碳作為干洗溶劑，具有無(wú)色、無(wú)毒、無(wú)臭、不燃的特點(diǎn)，將掀起一場(chǎng)綠色干洗革命。

為什么二氧化碳能夠洗衣呢？這主要是利用了液態(tài)二氧化碳對(duì)污垢的溶解能力，以及液態(tài)二氧化碳良好的滲透能力，再加上洗滌缸中的機(jī)械作用和添加的化學(xué)助劑的溶解作用，從而達(dá)到清洗衣物的目的。液態(tài)二氧化碳屬于非極性干洗劑，主要去除非極性的油脂類污物，而不能去除水溶性或親水性的污物。為了提高對(duì)親水性污垢的溶解度，需要在液態(tài)二氧化碳中加入活化劑（二氧化碳專用助劑）。

5.滅火

用于滅火的滅火劑種類很多，各有優(yōu)勢(shì)，二氧化碳滅火劑就是其中不可或缺的一種。用它可撲滅多種類型的火災(zāi)，尤其是電氣火災(zāi)。

利用二氧化碳進(jìn)行滅火，主要作用方式是窒息和冷卻。從儲(chǔ)存系統(tǒng)釋放出來(lái)的液態(tài)二氧化碳，由于壓力驟降而變成氣態(tài)二氧化碳。大約1千克的液態(tài)二氧化碳可以產(chǎn)生0.5立方米的二氧化碳?xì)怏w。當(dāng)溫度降至零下56℃時(shí)，會(huì)有部分微細(xì)干冰（固態(tài)二氧化碳）粒子產(chǎn)生。氣態(tài)二氧化碳分布于燃燒物的表面，通過(guò)稀釋作用而使氧含量降低，從而產(chǎn)生窒息作用，而干冰顆粒的升華則會(huì)使燃燒物冷卻。

6.制冷

二氧化碳作為制冷劑具有悠久的歷史，并且由于無(wú)毒、不易燃而受到青睞。在早期，二氧化碳制冷劑主要應(yīng)用于民用和船用制冷。二氧化碳制冷劑由于制冷效率低等方面的原因，20世紀(jì)30年代開(kāi)始逐漸被氯氟烴制冷劑所取代。不過(guò)，固態(tài)二氧化碳（干冰）作為制冷劑直到今天仍在使用。隨著臭氧層保護(hù)力度的加大，氯氟烴制冷劑由于對(duì)臭氧層有破壞作用而受到限制。在此背景下，二氧化碳制冷劑再度走進(jìn)科學(xué)家的視野，并且受到重視。

7.驅(qū)油作業(yè)

二氧化碳驅(qū)油技術(shù)就是把二氧化碳注入到油層中以提高油田采收率的一種技術(shù)。二氧化碳驅(qū)油，主要是通過(guò)降低油水界面的張力來(lái)降低驅(qū)替（指用某種外來(lái)流體置換地層中的油氣，從而把油氣移動(dòng)到井底）的阻力，同時(shí)通過(guò)降低原油的黏度，來(lái)提高原油采收率。用于驅(qū)油的二氧化碳要求純度在90%以上。二氧化碳溶于油后，可使原油體積膨脹，黏度降低30%～80%，一般可提高原油采收率7%～15%。二氧化碳驅(qū)油技術(shù)不僅能提高原油的采收率，而且也解決了二氧化碳的封存問(wèn)題。