Per quanto riguarda l'ambiente, l'anidride carbonica è probabilmente il nemico pubblico numero uno. Ciò rende ancora più ironico che il Regno Unito soffra attualmente di una carenza di gas, che gli esperti avvertono interesserà una varietà di settori, soprattutto cibo e bevande.

Nella giusta impostazione, La CO₂ è un gas estremamente utile. Quando aggiunto alle bevande dà loro il loro frizzante. Intrappolalo in bolle ad alta pressione nei dolci e otterrai caramelle scoppiettanti. Comprimilo in un cilindro e hai un estintore. Congelalo e produci ghiaccio secco che viene utilizzato per mantenere refrigerati i materiali medici (compresi i vaccini COVID) durante il trasporto.

Gli organismi microbici che causano la morte del cibo hanno bisogno di ossigeno per sopravvivere, quindi confezionare foglie di insalata con CO₂, non ossigeno, li mantiene freschi. Nel frattempo, nell'industria della carne, alte concentrazioni di gas vengono utilizzate per sostituire l'ossigeno nell'aria che respirano gli animali, rendendoli incoscienti prima di essere macellati.

Data la nostra necessità di CO₂ in un'area, e l'eccesso di esso in un altro, la domanda ovvia è:perché non tiriamo semplicemente fuori l'anidride carbonica dall'aria? La risposta semplice è che, nonostante il suo impatto negativo, c'è relativamente poca anidride carbonica nell'aria. Sebbene ne abbiamo il 50% in più nell'aria rispetto a prima della rivoluzione industriale, La CO₂ costituisce ancora solo lo 0,04% del contenuto di aria.

Ciò rende la CO₂ estremamente difficile da "trovare" e quindi rimuovere dall'aria. C'è un sacco di lavoro in corso per catturare il gas dall'aria, al fine di contrastare le emissioni di CO₂, ma al momento questa non è una valida fonte di gas per l'industria.

Anziché, la principale fonte di CO₂ per usi industriali è dalla produzione di fertilizzanti a base di azoto, che produce CO₂ come sottoprodotto. E con la produzione di fertilizzanti sospesa nel Regno Unito a causa del prezzo alle stelle del gas, che è usato pesantemente nelle piante fertilizzanti, l'effetto a catena è una carenza di CO₂. Quindi, per spiegare l'attuale carenza di CO₂, abbiamo davvero bisogno di guardare come vengono prodotti i fertilizzanti a base di azoto.

Catturare l'azoto

L'azoto svolge un ruolo fondamentale nella biochimica di ogni essere vivente. È anche il gas più comune nella nostra atmosfera. Ma l'azoto è in gran parte inerte, il che significa che piante e animali non possono estrarlo dall'aria. Di conseguenza, un importante fattore limitante in agricoltura è sempre stata la disponibilità di azoto.

Nel 1910, i chimici tedeschi Fritz Haber e Carl Bosch hanno cambiato tutto questo quando hanno combinato azoto e idrogeno in ammoniaca. Questo a sua volta può essere usato come fertilizzante per colture, alla fine filtrando la catena alimentare fino a noi.

Oggi, circa l'80% dell'azoto nel nostro corpo proviene dal processo Haber-Bosch, rendendo questa singola reazione chimica probabilmente il fattore più importante nell'esplosione demografica degli ultimi 100 anni.

Circa il 78% della nostra atmosfera è azoto, quindi trovare questo ingrediente per il processo Haber-Bosch è facile. Ma l'altro componente idrogeno gassoso, non è così facilmente disponibile. C'è un sacco di idrogeno in giro, più ovviamente come H in H₂O e CH₄ (metano), ma rompere i legami tra l'idrogeno e l'ossigeno nell'acqua o il carbonio nel metano richiede un'enorme quantità di energia.

Il modo principale in cui viene attualmente prodotto è mediante un processo noto come reforming a vapore di metano. Funziona iniziando con il gas naturale, che sta diventando molto più costoso nel Regno Unito, e poi riscaldandolo a circa 1, 000℃ in presenza di acqua. I prodotti finali sono gas idrogeno (H₂) e CO₂.

Questi sono separati per i rispettivi usi. Sfortunatamente, la quantità di CO₂ prodotta dall'industria dei fertilizzanti supera di gran lunga la quantità necessaria da altre industrie. Quindi la maggior parte delle piante fertilizzanti non si preoccupa di catturarlo.

I combustibili fossili utilizzati nella produzione di fertilizzanti e la CO₂ che crea come sottoprodotto lo rendono particolarmente dannoso per l'ambiente. Quindi una grande parte dell'agenda della decarbonizzazione è produrre idrogeno in modo pulito per l'uso in fertilizzanti e carburante. Uno dei modi più semplici per raggiungere questo obiettivo è tramite l'elettrolisi dell'acqua, utilizzando fonti di elettricità pulite.

Nel frattempo, con lo sviluppo delle tecnologie di cattura del carbonio, possiamo vedere l'anidride carbonica estratta direttamente dall'aria per l'utilizzo nei processi industriali. Ma questa è una soluzione a lungo termine, e quindi non sarà d'aiuto a breve.

Ma ci sono alternative alla CO₂ che potrebbero aiutare in caso di emergenza. Il più ovvio è il gas azoto, che può essere utilizzato allo stesso modo della CO₂ per conservare il cibo o stordire gli animali. Allo stesso modo, perché niente brucia nell'azoto, può essere utilizzato per sopprimere gli incendi, proprio come gli estintori a CO₂.

Il governo del Regno Unito ha tenuto colloqui di crisi con il proprietario statunitense di due dei più grandi impianti di fertilizzanti azotati del Regno Unito, entrambi attualmente inattivi. Forse la persuasione li vedrà tornare in vita. Ma la carenza di CO₂ ha comunque messo in luce le complesse catene di approvvigionamento chimico su cui facciamo affidamento per le nostre bevande gassate e le insalate confezionate.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.