苏更林

在碳达峰、碳中和成为热词的今天，二氧化碳作为“温室效应”的“主角”，自然成为人们关注的焦点。构建低碳社会，做好二氧化碳的资源化利用无疑是一个重要的方面。下面就介绍几种二氧化碳的物理应用。

1.饮食添加

碳酸饮料的灵魂是气泡，而二氧化碳就是它的发泡剂。当我们饮用碳酸饮料时，由于温度的升高和压力的降低，碳酸就会分解为二氧化碳和水。由于该反应为吸热反应，伴随着二氧化碳从体内排出，也会带走一些热量，这样就起到了清凉降温的作用。二氧化碳在常温下为无色、无臭的气体，溶于水之后可以电离为水合氢离子和碳酸氢根离子，因此可使水的pH值降低，并产生一种刺激性的凉爽感。

在啤酒中，二氧化碳的含量虽然仅有0.31～0.68克每百克啤酒，却赋予啤酒以活力。从本质上说，啤酒的泡沫是起泡蛋白和异α-酸复合体在二氧化碳气泡表面上作用的结果。优良的泡沫特性取决于起泡性、附着性和稳定性三个方面。其中的起泡性主要取决于二氧化碳的含量，二氧化碳在啤酒中溶解得越多，产生泡沫的体积就会越大，因此啤酒的起泡性就会越好。

2.果蔬保鲜

农产品的储藏保鲜一直都是个热点话题，人们更期待安全可靠的储藏手段，来提高生活品质。其中气调储藏就是一种安全可靠的果蔬保鲜手段。所谓气调储藏就是在冷藏的基础上增加气体成分调节手段，主要是降氧增碳，即降低氧气的浓度，提高二氧化碳的浓度，必要时可加氮气，以达到更好的储藏效果。原来，污染果蔬产品的微生物大多为亲氧性的，因此二氧化碳可以抑制亲氧微生物的生存和繁殖。而且，在低氧条件下（如含氧1%～5%），适当增大二氧化碳浓度还可抑制果蔬的呼吸，从而提高果蔬品质和延长保存期。因此，二氧化碳气调法是一种不用添加防腐剂的绿色保鲜方法。

3.超临界萃取

超临界萃取技术是一种先进的物理分离技术，利用溶剂在超临界状态下溶解能力的提高，来提取我们希望得到的物质组分，如药物成分、植物色素、香味成分或者其他特异成分。

常见的物态有气态、液态和固态，并且可以在不同的压力和温度下互相转换。气、液、固三态共存的点叫三相点，其中气、液两相平衡的点叫临界点。在临界点的温度和压力分别叫作临界温度和临界压力。当物质所处的温度高于临界温度，压力大于临界压力时，该物质所处的状态就是超临界状态。在这种状态下，无论是增温还是加压都不能使其液化，而兼具气态和液态的性质。由于二氧化碳的化学性质非常稳定，无毒无害，不易燃易爆，工作温度接近于常温，因此是一种十分理想的超临界萃取剂。二氧化碳超临界萃取技术具有易操作、能耗低、无污染、纯度高、无残留等优点，因此是一种很好的绿色分离技术。

超临界萃取技术现已十分成熟，应用领域也非常广泛，如从可可豆中提取油脂，从咖啡豆中提取咖啡因，从辣椒中提取辣椒红素，从茉莉花中提取花香精，从银杏叶中提取银杏黄酮，从蛋黄中提取卵磷脂，从啤酒花中提取有效成分……

4.绿色干洗

干洗是一种使用非水溶剂去除污渍的洗涤方式。传统的干洗溶剂如四氯乙烯、石油溶剂等或易燃、易爆，或有一定的毒性，且不易降解，对水体有破坏作用。液态二氧化碳作为干洗溶剂，具有无色、无毒、无臭、不燃的特点，将掀起一场绿色干洗革命。

为什么二氧化碳能够洗衣呢？这主要是利用了液态二氧化碳对污垢的溶解能力，以及液态二氧化碳良好的渗透能力，再加上洗涤缸中的机械作用和添加的化学助剂的溶解作用，从而达到清洗衣物的目的。液态二氧化碳属于非极性干洗剂，主要去除非极性的油脂类污物，而不能去除水溶性或亲水性的污物。为了提高对亲水性污垢的溶解度，需要在液态二氧化碳中加入活化剂（二氧化碳专用助剂）。

5.灭火

用于灭火的灭火剂种类很多，各有优势，二氧化碳灭火剂就是其中不可或缺的一种。用它可扑灭多种类型的火灾，尤其是电气火灾。

利用二氧化碳进行灭火，主要作用方式是窒息和冷却。从储存系统释放出来的液态二氧化碳，由于压力骤降而变成气态二氧化碳。大约1千克的液态二氧化碳可以产生0.5立方米的二氧化碳气体。当温度降至零下56℃时，会有部分微细干冰（固态二氧化碳）粒子产生。气态二氧化碳分布于燃烧物的表面，通过稀释作用而使氧含量降低，从而产生窒息作用，而干冰颗粒的升华则会使燃烧物冷却。

6.制冷

二氧化碳作为制冷剂具有悠久的历史，并且由于无毒、不易燃而受到青睐。在早期，二氧化碳制冷剂主要应用于民用和船用制冷。二氧化碳制冷剂由于制冷效率低等方面的原因，20世纪30年代开始逐渐被氯氟烃制冷剂所取代。不过，固态二氧化碳（干冰）作为制冷剂直到今天仍在使用。随着臭氧层保护力度的加大，氯氟烃制冷剂由于对臭氧层有破坏作用而受到限制。在此背景下，二氧化碳制冷剂再度走进科学家的视野，并且受到重视。

7.驅油作业

二氧化碳驱油技术就是把二氧化碳注入到油层中以提高油田采收率的一种技术。二氧化碳驱油，主要是通过降低油水界面的张力来降低驱替（指用某种外来流体置换地层中的油气，从而把油气移动到井底）的阻力，同时通过降低原油的黏度，来提高原油采收率。用于驱油的二氧化碳要求纯度在90%以上。二氧化碳溶于油后，可使原油体积膨胀，黏度降低30%～80%，一般可提高原油采收率7%～15%。二氧化碳驱油技术不仅能提高原油的采收率，而且也解决了二氧化碳的封存问题。