Kohlenstoffdioxid: Wofür wird es verwendet und wann ist es gefährlich?

Kohlenstoffdioxid ist ein Gas, das eine Vielzahl von Anwendungen bietet, aber auch seine Schattenseiten hat. In den folgenden Zeilen werden wir näher darauf eingehen, was Kohlenstoffdioxid ist, wie es entsteht, welche Nutzungsmöglichkeiten es bietet und welche Hauptvorteile und -nachteile es hat.

Was ist Kohlenstoffdioxid?

Kohlenstoffdioxid (CO₂) ist ein üblicher Bestandteil der Erdatmosphäre (0,04 %) und da es ein Produkt der Verbrennung, Gärung und auch der menschlichen Atmung ist, ist es überall um uns herum. Übliche Konzentrationen dieses Gases sind harmlos, höhere Konzentrationen können jedoch gesundheitliche Probleme verursachen.

Kohlenstoffdioxid besteht aus einem Kohlenstoffatom und zwei Sauerstoffatomen. Es hat eine etwa 1,5-mal höhere Dichte als Luft und sammelt sich daher bei höheren Konzentrationen am Boden an. Es ist gut in Wasser löslich und nicht brennbar. Die Konzentration von CO₂ in der Atmosphäre wird in erheblichem Maße durch menschliche Aktivitäten erhöht. Eine bedeutende Quelle von CO₂-Emissionen ist die Verbrennung fossiler kohlenstoffhaltiger Brennstoffe, während der natürliche Rückgang von CO₂ durch die Absorption in den Ozeanen und die Photosynthese grüner Pflanzen erfolgt.

Die Industrie ist eine bedeutende Quelle von CO₂-Emissionen. 

Was ist der Unterschied zwischen Kohlenstoffdioxid und Kohlenmonoxid?

Aufgrund der ähnlichen Namen wird Kohlenstoffdioxid oft mit Kohlenmonoxid verwechselt. Beide Gase sind bei bestimmten Konzentrationen gefährlich. Zudem handelt es sich um farblose Gase ohne Geschmack und Geruch, die nicht mit den Sinnen wahrgenommen werden können.

Kohlenmonoxid entsteht jedoch durch unvollständige Verbrennung fossiler Brennstoffe, die bei unzureichender Luftzufuhr während der Verbrennung auftritt. Dieses Gas, das manchmal als stiller Killer bezeichnet wird, verursacht bereits bei niedriger Konzentration gesundheitliche Probleme und seine hohe Konzentration kann tödlich sein. Jährlich vergiften sich in der Tschechischen Republik mehr als 1000 Menschen mit Kohlenmonoxid, daher wird empfohlen, Kohlenmonoxid-Detektoren (CO) auch im Haushalt zu verwenden.

Wo und wie wird Kohlenstoffdioxid verwendet?

Bei einer Abkühlung auf -78 °C ändert Kohlenstoffdioxid seinen Aggregatzustand von gasförmig zu fest und es entsteht sogenanntes Trockeneis. Kohlenstoffdioxid kann auch in den flüssigen Aggregatzustand übergehen, wenn der Druck höher als etwa 500 kPa ist.

Flüssiges oder festes Kohlenstoffdioxid findet Verwendung in der Lebensmittelindustrie, wo es als Kühlmittel und auch bei der Herstellung von kohlensäurehaltigen Getränken und Sodawasser verwendet wird. Manchmal wird es auch Bier oder Schaumweinen zugesetzt. Flüssiges Kohlenstoffdioxid wird weiter als Lösungsmittel verwendet. Trockeneis findet auch im Unterhaltungsbereich bei der Erzeugung von Spezialeffekten Verwendung, indem es beim Einlegen in Wasser den Eindruck von Nebel erzeugt.

Da Kohlenstoffdioxid nicht brennbar ist, wird es in Feuerlöschern und auch als Druckgas zum Aufblasen von Booten oder Westen verwendet. Es findet auch Anwendung in der Medizin und in industriellen Lasern. Darüber hinaus wird es auch bei der Ölförderung eingesetzt und sogar für einige Stunden in die Atmosphäre von Gewächshäusern eingeleitet, um Schädlinge zu bekämpfen und das Pflanzenwachstum zu fördern.

Welche Vorteile hat Kohlenstoffdioxid?

Aus dem oben Gesagten ergibt sich, dass der wesentliche Vorteil von Kohlenstoffdioxid darin besteht, dass es reichhaltige Nutzungsmöglichkeiten bietet, beispielsweise in der Lebensmittel- oder Pharmaindustrie. Wissenschaftler bemühen sich zudem ständig, neue Wege zu finden, wie dieses Gas genutzt werden kann. Kürzlich wurde beispielsweise ein Weg entdeckt, wie CO₂-Emissionen in Kraftstoff umgewandelt werden können.

Nachteile von Kohlenstoffdioxid

Ein unbestreitbarer Nachteil von Kohlenstoffdioxid ist, dass es bei höheren Konzentrationen Vergiftungen und gesundheitliche Probleme verursachen kann. In der natürlichen Umgebung liegt seine Konzentration bei etwa 400 ppm, in höheren Konzentrationen kann es in geschlossenen Räumen zur Entstehung von sogenannter verbrauchter Luft führen und Kopfschmerzen, Schwindel und Müdigkeit verursachen. Sehr hohe Konzentrationen können Krämpfe, Koma und sogar den Tod verursachen.

Gesundheitsrisiken sind auch mit flüssigem Kohlenstoffdioxid und Trockeneis verbunden, da direkter Kontakt zu Erfrierungen führen kann. Kohlenstoffdioxid hat auch negative Auswirkungen auf die Umwelt. Dieses Gas trägt zur Entstehung des sogenannten Treibhauseffekts bei, der direkte Auswirkungen auf die Erwärmung des Planeten hat. Seine Auswirkungen auf die Umwelt sind daher sehr ernst.

Hohe CO₂-Konzentrationen verursachen gesundheitliche Probleme. 

Wie wird die CO₂-Konzentration gemessen?

Da erhöhte Konzentrationen von Kohlenstoffdioxid nicht mit den Sinnen wahrgenommen werden können, wird der CO₂-Gehalt in der Luft mit einem CO₂-Detektor oder CO₂-Sensoren gemessen.

Wenn die empfohlene Konzentration von Kohlenstoffdioxid in der Luft überschritten wird, weist das Gerät visuell oder akustisch auf diesen Umstand hin. Ein Kohlenstoffdioxid-Detektor wird empfohlen, nicht nur in Haushalten, sondern überall dort, wo ein erhöhtes Risiko der Ansammlung dieses Gases besteht, beispielsweise in Büros, Weinkellern, Gewächshäusern usw.

Wie kann man einer hohen Konzentration dieses Gases vorbeugen?

Eine effektive Methode, um einer hohen Konzentration von Kohlenstoffdioxid im Haushalt vorzubeugen, ist regelmäßiges und ausreichendes Lüften. Der Austausch von verbrauchter Luft gegen frische kann neben dem Öffnen von Fenstern auch durch ein modernes Lüftungsrückgewinnungssystem sichergestellt werden.