Le Dioxyde de carbone
CO2
Le dioxyde de carbone est couramment utilisé sous toutes ces formes, gazeux, liquide et solide, dans divers applications.
Sous sa FORME GAZEUSE, le CO2 a beaucoup d’usages, dont :
L’extinction des feux : beaucoup de datacenters (salles de serveurs d’ordinateurs) ou de salles des archives sont équipées d’un système qui, en cas d’incendie, remplit la salle de CO2 ce qui a comme effet d’éteindre le feu.
Elément pétillant dans les boissons gazeuses.
En aquariophilie et culture sous serre pour une meilleure croissance des plantes.
En emballages à atmosphère contrôlée comme élément neutralisant.
En distribution d’eau potable, associé au carbonate, pour relever la dureté de l'eau (TH) des eaux trop agressives.
Solubilisation du calcaire dans les eaux dures (TH > 25°f).
Les pompes à bière. En étant en contact avec la surface de la bière, il évite son oxydation et prolonge sa conservation, contrairement à un compresseur utilisant de l'air (ambiant).
On se sert aussi parfois du CO2 dans les grands abattoirs de porcs afin de les insensibiliser avant de les saigner.
Sous sa FORME LIQUIDE, il est utilisé comme :
Réfrigérant pour congeler certains aliments.
Réfrigérant dans l’industrie électronique.
Agent d’extinction dans les extincteurs dits « au dioxyde de carbone », on parle parfois de neige carbonique parce que le CO2 liquide se solidifie immédiatement à la sortie de l’extincteur en produisant une poudre blanche.
Quand il est utilisé comme fluide frigorigène, le CO2 porte la dénomination R744.
À pression atmosphérique, le dioxyde de carbone n’est jamais sous forme liquide. Il passe directement de la forme solide à la forme gazeuse (sublimation).
Le dioxyde de carbone sous sa FORME SOLIDE a de nombreuses appellations : « glace carbonique », « neige carbonique », « Carboglace », « glace sèche ». Il est issue de la solidification du CO2 liquide, on obtient de la neige carbonique qui est ensuite compactée pour devenir glace carbonique.
Cette glace carbonique se sublime en ne laissant aucun résidu et consomme très rapidement une grande quantité de chaleur (150 fr/h/kg à -78,5 °C), on lui a donc rapidement trouvé de multiples utilisations de réfrigération, par son action de pompe à chaleur.
Il est commercialisé sous différentes présentations selon son usage :
En pellets (de la taille d'un grain de riz 3 mm de diamètre) : essentiellement pour le nettoyage et le décapage cryogénique.
En sticks (bâtonnet de 16 mm) : pour la conservation, le transport des produits sous température dirigée (produits pharmaceutiques, transport de surgelés, transport d'échantillons, etc.).
Pour la recherche fondamentale ou appliquée.
pour la vinification : ralentit la fermentation et évite l'oxydation.
En plaquette ou en blocs :
Pour le ravitaillement aérien (catering), les traiteurs, les pompes funèbres, etc.
En pains :
Pour faire de la fumée épaisse (effets spéciaux, cinéma, vidéo).
Histoire
Le dioxyde de carbone fut découvert vers 1638 par un médecin belge du nom de Jean-Baptiste van Helmont qui lui donna le nom d’anhydride carbonique. Les propriétés du dioxyde de carbone furent étudiées plus en détail en 1750 par le chimiste et physicien britannique, Joseph Black. Vers 1754, il appela ce gaz air fixe, mettant à mal la théorie du phlogiston encore enseignée à cette époque. Le gaz carbonique fut par la suite isolé par le pasteur anglais Joseph Priestley en 1766. En 1781, le chimiste français Antoine-Laurent De Lavoisier mit en évidence que ce gaz est le produit de la combustion du carbone avec le dioxygène. Dès 1875 se répandirent les premières boissons artificiellement gazeuses grâce à l’invention des récipients pressurisés.
Phase supercritique
Au delà de son point critique, le dioxyde de carbone entre dans une phase appelée supercritique. La courbe d'équilibre liquide gaz est interrompue au niveau du point critique, assurant à la phase supercritique un continuum des propriétés physico-chimiques sans changement de phase. C'est une phase aussi dense qu'un liquide mais assurant des propriétés de transport (viscosité, diffusion) proche d'un gaz. Le dioxyde de carbone supercritique est utilisée comme solvant vert, les extraits étant exempt de trace de solvant.
Décaféination du café.
Elimination de la 2,4,6-trichloroanisole (TCA) des bouchons de liège traités au chlore (ou à l'hypochlorite) pour éviter de donner un goût bouchonné au vin après sa mise en bouteille.
Mise en forme de principes actifs micronisés et sous forme nanométrique.
Extraction de composés chimiques ou biologiques.
Purification de composés chimiques (phase mobile en chromatographie, notamment en HPLC).
Pour le transport et le stockage lors de la séquestration géologique du dioxyde de carbone (dans de rares applications industrielles).