لماذا يستخدم غاز ثاني أكسيد الكربون في إطفاء الحرائق؟

ثاني أكسيد الكربون هو أحد الغازات الموجودة في الغلاف الجوي والتي تنتج عن عمليات الاحتراق بشكل عام، لكن رغم أنه أحد نواتج الحرق ورغم أن الأكسجين الذي يُعتبر المسبب الأول للاشتعال يدخل في تكوينه، إلا أن ثاني أكسيد الكربون يُعتبر من أهم الوسائل التي تُستخدم لإطفاء الحرائق، يعود ذلك لتركيبه وخصائصه الكيميائية فهو غاز غير قابل للاشتعال كما أنه يُستخدم في عدة مجالات أخرى، ويُعتبر أحد الغازات الأساسية لاستمرار الحياة على وجه الأرض، لكن ما هي مصادره واستخداماته؟ ولماذا يُساعد على إطفاء الحرائق؟ وهل له تأثيرات سلبية أخرى؟

لماذا يستخدم غاز ثاني أكسيد الكربون في إطفاء الحرائق؟

تاريخ اكتشاف ثاني أكسيد الكربون

غاز ثاني أكسيد الكربون كان من أوائل الغازات التي تم اكتشافها، فقد قام العالم فان هيلمونت بوصفه في بدايات القرن السابع عشر، عندما لاحظ أن وزن ناتج احتراق الفحم النباتي أقل من كمية المدخلات التي تم إحراقها، فقال بوجود غاز خفي وسماه “الروح الشاذة”.

في منتصف القرن الثامن عشر قام العالم جوزيف بلاك بدراسة الغاز وتوضيح خصائصة أكثر، فوصفه بأنه غاز عديم اللون والرائحة، أعلى كثافة من الهواء وله قدرة على الدخول في تفاعلات كيميائية، كما قال أنه لا يُساعد على الاشتعال ويسبب اختناق حيوانات التجارب.

في بدايات القرن التاسع عشر بدأ بعض العلماء بإعطاء أهمية خاصة لهذا الغاز فقام بضغطه إلى أن أصبح في صورة سائلة، كما تم تحويله إلى الحالة الصلبة عن طريق تجميده.

وجود ثاني أكسيد الكربون في الهواء الجوي

يتواجد ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي الأرضي بشكل طبيعي بما يُعادل 0.030% من كمية الغازات الموجودة به، كما أنه ينتج من تنفس الكائنات الحية بما في النبات أثناء عملية التنفس الخلوي، وينتج أيضاً من عمليات احتراق الوقود الحفري كالفحم النباتي والبترول، بالإضافة لأنه أحد نواتج تحلل وتخمر المواد العضوية والسكريات وغيرها.

خصائص غاز ثاني أكسيد الكربون

• غاز عديم اللون والطعم والرائحة.
• كثافته أعلى من كثافة الهواء لذلك يقوم بإزاحة الهواء لأعلى.
• يتجمد عند درجة حرارة – 78.5 س.
• عند تسخينه وهو في حالة صلبة فإنه لا يتحول لسائل أولاً بل يتحول إلى غاز مباشرة فيما يُعرف بعملية التسامي.
• يذوب في الماء بشكل سريع مكوناً حمض الكربونيك.

استخدامات غاز ثاني أكسيد الكربون

يستخدم غاز ثاني أكسيد الكربون في العديد من النواحي والصناعات وذلك نتيجة لخصائصه المميزة عن باقي الغازات، من هذه الاستخدامات ما يلي:

• صناعة المشروبات الغازية

  يدخل ثاني أكسيد الكربون في صناعة المشروبات الغازية كالصودا والبيبسي والجعة وغيرها بعد إذابته في الماء لينتج ماء مكربن.

• صناعات غذائية

  يُستخدم ثاني أكسيد الكربون في صناعة مسحوق التخمير الذي يستخدم في تخمير العجائن المختلفة، كما يُستخدم في معادلة حمضية الأطعمة المعلبة فيُضاف تحت رمز E290، ويستخدم أيضاً الثلج الجاف لحفظ الأطعمة والخضروات والمنتجات الحيوانية بأنواعها أطول فترة ممكنة دون تلفها أو تخمرها، كذلك يدخل في عملية نزع الكافيين من بذور البن لصنع القهوة منزوعة الكافيين.

• عملية اللحام

  يستخدم ثاني أكسيد الكربون كغاز خامل أثناء عملية لحام المعادن حتى لا يحدث اشتعال بسبب نسبة الأكسجين المرتفعة، لكن رغم ذلك فهو ليس الغاز الأمثل لأنه يتفاعل مكوناً حمض الكربونيك الذي يُضعف اللحام مع الوقت، لكن يتم استخدامه لأنه أقل تكلفة بكثير من الغازات الخاملة الأخرى مثل الأرجون والهيليوم.

• في الصناعات الدوائية

  بدأت الأنظار تلتفت لهذا الغاز كونه مذيب أقل سمية من المذيبات المستخدمة حالياً مثل مركبات الكلور العضوية، كما يُستخدم أيضاً في عمليات التنظيف الجاف.

• في الصناعات الكيماوية

  يدخل في صناعة اليوريا والكربونات والبيكربونات وغيرها من الأسمدة والصناعات الكيماوية.

• استخراج البترول

  يُستخدم ثاني أكسيد الكربون لمعادلة الضغط داخل آبار البترول كما يخفف من لزوجة الخام المستخرج عند ذوبانه فيساعد على تدفقه بشكل أفضل وأسهل.

• في عمليات التبريد

  نظراً لانخفاض درجة حرارة تجميد ثاني أكسيد الكربون فإنه يستخدم في عملية حفظ الأطعمة التي تحتاج لدرجات حرارة منخفضة أثناء عملية نقلها.

لماذا يستخدم في إطفاء الحرائق

أهم استخداماته على الإطلاق، يعود ذلك لكثافته العالية وقدرته على إزاحة الهواء لأعلى فيغلف الحرائق ويمنع وصول الهواء إليها، بالتالي يحجب الأكسجين اللازم لاستمرار الحريق وبالتالي تخمد النيران وتنطفئ.

السلبيات الناتجة عن زيادة نسبة ثاني أكسيد الكربون

نتيجة التوسع الصناعي الذي نعيش فيه وزيادة معدلات الاحتراق في كل مكان على سطح الكرة الأرضية، ارتفعت نسبة ثاني أكسيد الكربون بشدة الأمر الذي أثر على كافة نواحي الحياة بالسلب كما يلي:

• تآكل طبقة الأوزون

  أدى ارتفاع نسبة ثاني أكسيد الكربون إلى تأكل طبقة الأوزون بشكل ملحوظ جداً في السنوات الأخيرة مما أدى لزيادة نسبة الأشعة فوق البنفسجية الواصلة إلي الأرض، الأمر الذي أدى لانتشار العديد من الأمراض الخطيرة أهمها سرطان الجلد.

• ارتفاع درجة حرارة الأرض

  وذلك فيما يسمى بظاهرة الصوبة الزجاجية، حيث يقوم ثاني أكسيد الكربون بامتصاص الحرارة ومنع انعكاسها لخارج الغلاف الجوي، بالتالي ارتفعت درجات الحرارة بشكل ملحوظ في السنوات الأخيرة مما أدى لذوبان الجليد في القطبين وتغير المناخ بشكل كبير جداً فارتفعت نسبة الأعاصير والعواصف بشكل ملحوظ.