CO2 เหลวคืออะไร และมีประโยชน์อย่างไร?
คาร์บอนไดออกไซด์หรือ CO2 คือก๊าซที่เราหายใจออกทุกวัน นอกจากนี้ยังเป็นก๊าซที่พบในชั้นบรรยากาศ ซึ่งทำหน้าที่เป็นก๊าซเรือนกระจกและก่อให้เกิดภาวะโลกร้อน แต่คุณรู้หรือไม่ว่า CO2 สามารถดำรงอยู่เป็นของเหลวได้ภายใต้เงื่อนไขบางประการ และ CO2 ในรูปของเหลวสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมและภาคส่วนต่างๆ ได้มากมาย ในบทความนี้ เราจะมาสำรวจว่า CO2 ในรูปของเหลวคืออะไร ผลิตขึ้นได้อย่างไร และนำไปใช้ทำอะไรได้บ้าง
CO2 เหลวคืออะไร?
CO2 เหลว หรือ LCO2 คือสถานะของเหลวของคาร์บอนไดออกไซด์ เกิดขึ้นเมื่อก๊าซ CO2 ถูกอัดและทำให้เย็นลงจนมีความดันสูงและอุณหภูมิต่ำ ภายใต้ความดันบรรยากาศปกติ ก๊าซ CO2 ไม่สามารถกลายเป็นของเหลวได้ แต่จะแข็งตัวได้เท่านั้น ซึ่งเราเรียกว่าน้ำแข็งแห้ง ในการผลิต LCO2 เราต้องอัดก๊าซ CO2 ให้สูงกว่า 5.1 บรรยากาศ (5.2 บาร์; 75 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว) และทำให้เย็นลงต่ำกว่า 31.1 องศา (88.0 องศาฟาเรนไฮต์) (จุดวิกฤต) และสูงกว่า −56.6 องศา (−69.9 องศาฟาเรนไฮต์) (จุดสามเท่า)
LCO2 เป็นของเหลวไม่มีสีและไม่มีกลิ่น มีความหนาแน่น 1101 กก./ม.3 เมื่ออยู่ในจุดอิ่มตัวเต็มที่ที่อุณหภูมิ -37 องศา (-35 องศาฟาเรนไฮต์) มีความสามารถในการละลายในน้ำต่ำมาก โดยอยู่ในช่วง 0.02 ถึง 0.10% ที่อุณหภูมิ -29 องศา (-20 องศาฟาเรนไฮต์) ถึง 22.6 องศา (72.7 องศาฟาเรนไฮต์) และความดัน 15 ถึง 60 บรรยากาศ
CO2 เหลวเกิดขึ้นได้อย่างไร?
CO2 เหลวสามารถผลิตได้จากแหล่งต่างๆ ของก๊าซ CO2 เช่น บ่อก๊าซธรรมชาติ โรงไฟฟ้าถ่านหิน กระบวนการหมัก หรือกระบวนการอุตสาหกรรม ก๊าซ CO2 จะถูกทำให้บริสุทธิ์และทำให้แห้งก่อนเพื่อกำจัดสิ่งเจือปนและความชื้น จากนั้นจึงอัดและทำให้เย็นลงโดยใช้คอมเพรสเซอร์และตัวแลกเปลี่ยนความร้อน ก๊าซ CO2 ที่ถูกอัดและทำให้เย็นลงจะเข้าสู่ถังเก็บหรือเครื่องระเหย ซึ่งจะกลายเป็น CO2 เหลว
นอกจากนี้ ยังสามารถดักจับ CO2 ในรูปของเหลวจากชั้นบรรยากาศได้โดยใช้เทคโนโลยีดักจับโดยตรงในอากาศ (DAC) ซึ่งใช้ปฏิกิริยาเคมีเพื่อสกัด CO2 ออกจากอากาศ จากนั้นจึงอัดก๊าซ CO2 ที่จับได้และทำให้เป็นของเหลวโดยใช้กรรมวิธีเดียวกับที่กล่าวข้างต้น เทคโนโลยี DAC ยังคงอยู่ในระหว่างการพัฒนา และมีศักยภาพในการลดความเข้มข้นของ CO2 ในชั้นบรรยากาศและบรรเทาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
CO2 เหลวมีประโยชน์อะไรบ้าง?
CO2 เหลวมีการใช้งานมากมายในอุตสาหกรรมและภาคส่วนต่างๆ เช่น:
●อาหารและเครื่องดื่ม: CO2 เหลวสามารถใช้ในการแช่เย็นและแช่แข็งอาหารและเครื่องดื่ม ตลอดจนเก็บรักษาไว้ไม่ให้แบคทีเรียและเชื้อราเติบโต CO2 เหลวยังสามารถใช้เติมคาร์บอเนตในเครื่องดื่ม เช่น โซดา เบียร์ ไวน์ และน้ำอัดลม โดยการฉีด CO2 เหลวเข้าไปในของเหลวภายใต้แรงดัน นอกจากนี้ CO2 เหลวยังสามารถเพิ่มรสชาติและเนื้อสัมผัสของเครื่องดื่มได้โดยทำให้เครื่องดื่มมีรสเปรี้ยวและสดชื่นมากขึ้น
●การป้องกันอัคคีภัย: สามารถใช้ CO2 เหลวเป็นถังดับเพลิงได้เนื่องจากมีคุณสมบัติป้องกันการติดไฟ CO2 เหลวจะถูกเก็บไว้ภายใต้แรงดันในกระบอกสูบและปล่อยออกมาเป็นก๊าซเมื่อจำเป็น ก๊าซจะทำงานโดยแทนที่ออกซิเจนซึ่งเป็นเชื้อเพลิงในการเผาไหม้และระบายความร้อนบริเวณที่เผาไหม้เพื่อป้องกันความเสียหายเพิ่มเติม CO2 เหลวมีประสิทธิภาพในการดับไฟที่เกิดจากไฟฟ้าและของเหลวที่ติดไฟได้ เช่น น้ำมัน น้ำมันเบนซิน และตัวทำละลาย
●การกู้คืนน้ำมัน: สามารถใช้ CO2 ในรูปของเหลวเพื่อปรับปรุงการกู้คืนน้ำมันจากแหล่งน้ำมันได้โดยการฉีดเข้าไปในแหล่งเก็บน้ำมันภายใต้แรงดันสูง CO2 ในรูปของเหลวจะผสมกับน้ำมันและลดความหนืด ทำให้ไหลออกจากแหล่งน้ำมันได้ง่ายขึ้น นอกจากนี้ CO2 ในรูปของเหลวยังขยายปริมาตรน้ำมันและผลักน้ำมันไปยังแหล่งน้ำมันที่ผลิตได้ วิธีนี้สามารถเพิ่มอัตราการกู้คืนน้ำมันได้มากถึง 20%
●การอบ: CO2 เหลวสามารถใช้เป็นสารทำให้ขึ้นฟูในการอบขนมปังได้โดยการสร้างช่องอากาศในแป้ง CO2 เหลวเกิดจากยีสต์หรือเบกกิ้งโซดาเมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำตาลหรือกรดในแป้ง CO2 เหลวจะขยายตัวเมื่อได้รับความร้อนในเตาอบ ทำให้ขนมปังขึ้นฟูและเบาขึ้น
●การดักจับและกักเก็บคาร์บอน: CO2 เหลวสามารถใช้เป็นวิธีกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ที่มิฉะนั้นจะถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศและก่อให้เกิดภาวะโลกร้อนได้ CO2 เหลวสามารถขนส่งโดยท่อหรือเรือไปยังแหล่งกักเก็บใต้ดินหรือใต้ทะเล ซึ่งสามารถฉีดเข้าไปในหินพรุนหรือชั้นน้ำใต้ดินที่เป็นเกลือซึ่งสามารถกักเก็บไว้ได้ถาวรหรือเป็นระยะเวลานาน วิธีการนี้สามารถลดปริมาณคาร์บอนฟุตพริ้นท์ของอุตสาหกรรมและภาคส่วนต่างๆ ที่ผลิต CO2 ในปริมาณมาก เช่น การผลิตไฟฟ้า การผลิตปูนซีเมนต์ หรือการผลิตเหล็ก
เหล่านี้คือการใช้งานทั่วไปบางส่วนของ CO2 ในรูปของเหลว แต่ยังมีการใช้งานอื่นๆ อีกมากมายที่เกี่ยวข้องกับของเหลวอเนกประสงค์ชนิดนี้ ตัวอย่างเช่น CO2 ในรูปของเหลวยังสามารถใช้สำหรับการเชื่อม การบำบัดน้ำ การผลิตพลาสติก และการเพาะปลูกในเรือนกระจกได้อีกด้วย
บทสรุป
CO2 เหลวคือคาร์บอนไดออกไซด์ในสถานะของเหลวที่เกิดขึ้นภายใต้แรงดันสูงและอุณหภูมิต่ำ มีข้อดีและการใช้งานมากมายในอุตสาหกรรมและภาคส่วนต่างๆ เช่น อาหารและเครื่องดื่ม การป้องกันอัคคีภัย การกู้คืนน้ำมัน การอบ และการดักจับและกักเก็บคาร์บอน CO2 เหลวเป็นสารที่มีคุณค่าและมีประโยชน์ที่สามารถช่วยปรับปรุงคุณภาพชีวิตและสิ่งแวดล้อม
