蘇更林

在碳達峰、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。構(gòu)建低碳社會，做好二氧化碳的資源化利用無疑是一個重要的方面。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。當我們飲用碳酸飲料時，由于溫度的升高和壓力的降低，碳酸就會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色、無臭的氣體，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，啤酒的泡沫是起泡蛋白和異α-酸復(fù)合體在二氧化碳氣泡表面上作用的結(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)生泡沫的體積就會越大，因此啤酒的起泡性就會越好。

2.果蔬保鮮

農(nóng)產(chǎn)品的儲藏保鮮一直都是個熱點話題，人們更期待安全可靠的儲藏手段，來提高生活品質(zhì)。其中氣調(diào)儲藏就是一種安全可靠的果蔬保鮮手段。所謂氣調(diào)儲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，必要時可加氮氣，以達到更好的儲藏效果。原來，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)和延長保存期。因此，二氧化碳氣調(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)共存的點叫三相點，其中氣、液兩相平衡的點叫臨界點。在臨界點的溫度和壓力分別叫作臨界溫度和臨界壓力。當物質(zhì)所處的溫度高于臨界溫度，壓力大于臨界壓力時，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，無毒無害，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、無污染、純度高、無殘留等優(yōu)點，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，對水體有破壞作用。液態(tài)二氧化碳作為干洗溶劑，具有無色、無毒、無臭、不燃的特點，將掀起一場綠色干洗革命。

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械作用和添加的化學(xué)助劑的溶解作用，從而達到清洗衣物的目的。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，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)。

利用二氧化碳進行滅火，主要作用方式是窒息和冷卻。從儲存系統(tǒng)釋放出來的液態(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立方米的二氧化碳氣體。當溫度降至零下56℃時，會有部分微細干冰（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30年代開始逐漸被氯氟烴制冷劑所取代。不過，固態(tài)二氧化碳（干冰）作為制冷劑直到今天仍在使用。隨著臭氧層保護力度的加大，氯氟烴制冷劑由于對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，主要是通過降低油水界面的張力來降低驅(qū)替（指用某種外來流體置換地層中的油氣，從而把油氣移動到井底）的阻力，同時通過降低原油的黏度，來提高原油采收率。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題。