Производство углекислоты

Еще задолго до того, как учеными была объяснена роль углекислого газа, он получался в процессе приготовленияпищи, например, при брожении пивного и винного сусла. В печном отоплении домов и в некоторых промышленных процессах тоже выделялся этот газ. Двуокись углерода постоянно присутствует в самой известной природной смеси газов – воздухе. Он выделяется при дыхании большинства живых существ, населяющих Землю. Диоксид углерода можно получить химическим воздействием на некоторые вещества, в том числе и природные минералы.

В период накопления человечеством знаний, ставших со временем базовыми для химии как науки, было проведено много экспериментов, в результате которых ученые получали углекислый газ различными способами. Одним из самых эффектных «чудес» алхимии в тот период времени было трудно объяснимое выделение «воздуха» из камня. Так для средневекового алхимика выглядело разложение известняка или доломита.

Диоксид углерода был идентифицирован как самостоятельное вещество, отличное от других газообразных веществ в шестнадцатом веке алхимиком Вант Гельмонтом, автором понятия «газ». Он определил, что при горении угля получается вещество, обладающее определенным набором свойств, которое он назвал «диким газом». Сам факт открытия газов положил начало особой отрасли химии – пневматохимии, исследующей химию газов, а также поискам способов получения конкретных газов для использования их впоследствии в определенных целях, то есть производству промышленных газов.

Изобретение так называемой «пневматической ванны», специального прибора для собирания газов, Стивеном Гейлсом в начале восемнадцатого века стало новой вехой в получении газов. До этого газы собирали в малопригодные для таких целей мягкие емкости наподобие бычьего или рыбьего пузыря. Новый прибор представлял собой «ванну», то есть емкость с водой, в которую горлышком вниз помещался сосуд с водой. От источника газа по газоотводной трубке газ поступал в перевернутый сосуд, вытесняя из него воду в «ванну». Впоследствии этот прибор был усовершенствован Джозефом Пристли. Сыграв свою роль в истории, этот прибор несколько потерял свою значимость. Сейчас он применяется в основном в лабораторных условиях в учебных целях.

Как сейчас получают углекислоту

Чаще всего в лабораторных условиях для получения углекислого газа применяют несколько разных химических реакций. Источником этого газа достаточно часто выступает карбонат кальция. В случае термического разложения этого вещества или при его взаимодействии с соляной кислотой, происходит выделение определенного количества диоксида углерода. Для этого чаще всего используют кусочки мела или мрамора. Сода (карбонат натрия) или пищевая сода (гидрокарбонат натрия) «гасится», то есть вступает в химическую реакцию с соляной кислотой. Бурное «вскипание», которое наблюдается при этом, это и есть выделение углекислого газа. Двуокись углерода – это один из конечных продуктов получающихся в результате сжигания метана или этилового спирта.

Промышленные способы получения углекислого газа не менее разнообразны. Очень много, до 90 % от общего объема диоксида углерода получается в химических процессах, задействованных в производстве таких веществ как аммиак и метанол. В дымовом газе промышленных котельных, работающих на природном газа или угле, содержится от 12 до 29 процентов этого газа. Собирая эти своеобразные «отходы» человечество не только получает полезный продукт, но и избавляется от серьезной экологической проблемы. Угроза парникового эффекта, возникающая при неконтролируемых выбросах содержащих углекислый газ отходов в атмосферу Земли, побуждает ученых продумывать новые способы сбора и обработки отходов, содержащих углекислоту.

Для очистки от нежелательных примесей дымовые газы и другие смеси газов применяют карбонат калия. После промывки этим веществом углекислый газ поглощается. Из образовавшегося гидрокарбоната углекислоту высвобождают нагреванием при пониженном давлении. Для этих же целей все чаще применяют другое вещество — водный раствор моноэтаноламина. Оно легко абсорбирует двуокись углерода, а затем при нагревании выделяет ее, позволяя очистить углекислый газ от ненужных примесей.

Использующееся во многих производственных технологиях производства пищевых продуктов спиртовое брожение тоже служит источником чистого, практически не требующего дополнительной доочистки диоксида углерода. Достаточно много его получается при создании пива, кваса, вина и дрожжевого теста. В процессе расщепления жиров тоже получается углекислый газ, который собирается для дальнейшего использования.

Ощутимое количество углекислого газа получается в качестве побочного продукта при разделении воздуха. Основными продуктами этого производственного процесса выступают такие чистые газы, как кислород, аргон и азот.

Интересные факты

Протестантский священник Джозеф Пристли, увлекавшийся химией, получал углекислый газ для своих опытов в достаточно больших количествах довольно интересным образом. Он собирал над пивными чанами двуокись углерода, выделявшуюся при брожении пивного сусла. Наиболее удобным способом для него оказался сбор диоксида углерода над водой. Он пользовался для этого «пневматической ванной», прибором, предназначенным для сбора газов, который был изобретен незадолго до описываемых событий. Обнаружив, что часть собираемого газа растворилась в воде, он отважился попробовать полученную смесь на вкус. В записях ученого значится, что получившийся приятный, чуть терпкий на вкус напиток ему понравился. Поэтому Дж. Пристли не без основания считается историками отцом всей современной индустрии газированных напитков.

Пышность и пористость любой выпечке, будь то хлеб к обеду или сладкий бисквит на десерт, придает именно углекислый газ. Для того чтобы тесто как говорят повара и хозяйки «поднялось», нужны мелкие пузырьки диоксида углерода равномерно распределенные по всей толщине пышного оладушка, коржа для торта или по буханке хлеба. Добиться этого можно двумя способами. Можно использовать хлебопекарные дрожжи. В процессе своей жизнедеятельности они, питаясь сахаром, выделяют углекислый газ. Другой метод очень мало отличается от одного из способов получения углекислого газа, широко применяемых в химических лабораториях всего мира. Единственным отличием является то, что для гашения соды на кухне, в отличие от лаборатории, пользуются пищевыми кислотами, такими, например, как уксусная и лимонная кислоты.

Первые домашние газированные лимонады были приготовлены с применение питьевой, пищевой соды и лимонного сока. В результате реакции лимонной кислоты, делающей этот сок кислым, с гидрокарбонатом натрия выделялся углекислый газ, отчего напиток становился газированным. Известные из истории и литературы содовые и сельтерские воды, которые продавались в качестве лекарства аптекарями, приготавливались этим же способом, путем гашения, то есть химического взаимодействия соды с лимонной кислотой.

Кроме углекислого газа и смесей, созданных на его основе в Компании «DP Air Gas» можно приобрести другие промышленные газы и смеси технических газов, предназначенные для разных целей. Качество газов, предлагаемых к реализации, находится под постоянным контролем лаборатории Компании «DP Air Gas». Кроме того, Компанией предоставляются услуги по обслуживанию, необходимому ремонту и покраске оборудования, предназначенного для перевозки и хранения газов. Осуществляется доставка газов потребителям по согласованным маршрутам с заданной периодичностью. Более подробный перечень предлагаемых к реализации газов и сопутствующих услуг приведен здесь.