Dieses Gas, welches aus Kohlenstoff und Sauerstoff besteht, wird häufig sehr kritisch beurteilt- gilt es doch als Treibhausgas schlechthin. Doch dieser Stoff sollte nicht nur als Gift und Schadstoff für die Umwelt betrachtet werden. Er ist lebensnotwendig. Er kann sich jedoch auch schnell in einer überhöhten Konzentration, beispielsweise in der Atmosphäre, negativ auf die Organismen auswirken.

Natürliches Vorkommen und Entstehung

In der Umgangssprache ist dieser Stoff auch unter den Namen Kohlendioxid und Kohlensäure bekannt. Doch diese Bezeichnungen sind nicht richtig und bergen ein falsches Verständnis. Sein richtiger Name ist Kohlenstoffdioxid und seine chemische Formel lautet CO2. Kohlenstoffdioxid ist zu circa 0,03 % in der Atmosphäre der Erde vorhanden und bildet mit Sauerstoff, Stickstoff und Edelgasen die Atemluft der Menschen, Tiere und Pflanzen. Zudem ist es zu geringen Teilen im Wasser enthalten. Kohlenstoffdioxid entsteht bei der Atmung der Menschen und Tiere. Die Zellatmung nimmt Sauerstoff auf und gibt schließlich wieder Kohlenstoffdioxid an die Außenwelt ab. Dies kommt wiederum den Pflanzen zugute, die das Kohlenstoffdioxid bei der Photosynthese einatmen. Kohlenstoffdioxid entsteht auch bei Fäulnis- und Gärungsprozessen; wenn also organische Materialien mit der Luft reagieren. Des Weiteren entsteht es, wenn Substanzen verbrannt werden. Dies ist zum Beispiel bei Autoabgasen, bei der Brandrodung oder in industriellen Kraftwerken der Fall. Zuletzt bildet sich auch bei der Verwitterung von Gesteinen CO2 und bei aktiven Vulkanen wird es regelmäßig in die Atmosphäre ausgestoßen.

Eigenschaften

Kohlenstoffdioxid ist ein farbloses Gas. Es ist geruchlos und hat einen schwach säuerlichen Geschmack. Dadurch, dass Kohlenstoffdioxid schwerer als Luft ist, sinkt es zu Boden, was sich in Weinkellereien zu Nutzen gemacht wird. Das Gas ist nicht brennbar und Flammen ersticken bereits bei einem CO2-Gehalt in der Luft von 6 %. Jedoch wäre dies für den Menschen so gut wie nicht mehr feststellbar, da er ab einer Konzentration von 6 % Kohlenstoffdioxid in der Luft von Bewusstlosigkeit heimgesucht wird. Ab einem Gehalt von etwa 3 – 5 % Kohlenstoffdioxid in der Luft beginnt der Mensch bereits zu hyperventilieren – also schneller zu Atmen. Wenn der CO2-Gehalt in der Luft die Grenze von 10 % erreicht hat, endet dies nach etwa einer halben Stunde tödlich für den Menschen. Ein erhöhter Gehalt von Kohlenstoffdioxid wirkt sich jedoch auch schon bei 0,5 % in der Luft auf den Menschen aus – welche dann beispielsweise unter Kopfschmerzen leiden. Dies kann meist in geschlossenen Räumen beobachtet werden.

Bedeutung für die Umwelt

Kohlenstoffdioxid spielt eine entscheidende Rolle für das Leben auf der Erde. Die Pflanzen benötigen es, um zu atmen. Sie nehmen das Kohlenstoffdioxid aus der Luft auf und bringen es in der Photosynthese ein, um schließlich Glucose und Sauerstoff zu bilden und wachsen zu können. Ohne diesen Vorgang wäre es für den Menschen nicht möglich auf der Erde zu leben, da er Sauerstoff zum Überleben braucht und dieser maßgeblich nur von Pflanzen produziert wird. Hieraus ergibt sich eine beiderseitige Abhängigkeit. Die Pflanzen sind – zu einem gewissen Teil – auf die Menschen und die Tiere angewiesen. Die Menschen und Tiere wiederum sind abhängig von den Sauerstoff produzierenden Pflanzen. Kohlenstoffdioxid ist außerdem der Grundbaustoff für Knochen und Gesteine.

In der Thematik der sogenannten Globalen Erwärmung hat Kohlenstoffdioxid eine wichtige und allseits verteufelte Funktion eingenommen. Da CO2 bei der Verbrennung von Materialien, wie Kohle, Erdgas und Erdöl, entsteht, erhöht es damit seine Konzentration in der Atmosphäre. In den letzten Jahrzehnten wurde hierzu ein Anstieg von über 30 % gemessen, welcher auf die Industrialisierung zurückzuführen sein soll. Trotz seines schlechten Rufs, findet Kohlenstoffdioxid eine breite Verwendung. Kohlenstoffdioxid wird in Klimaanlagen und Getränkeautomaten zur Kühlung eingesetzt und auch als Trockeneis zur Kühlung von Lebensmitteln – zum Beispiel in Lagerhäusern.

Verwendung

Des Weiteren dient das Trockeneis dazu, den bekannten Nebel bei der Bühnentechnik oder auch in Diskotheken zu erzeugen – bei -78 °C sublimiert CO2 und es bildet sich ein weißer Nebel. Kohlenstoffdioxid ist jedoch nicht nur zur Kühlung und zur Erzeugung von Nebel wichtig. Im Labor wird Kohlenstoffdioxid aus Calciumcarbonat und Salzsäure hergestellt. Das Kohlenstoffdioxid wird für Mineralwässer und Limonaden verwendet und trägt als Zusatzstoff den Namen E290. Hierbei verbindet es sich mit dem Wasser und es entsteht Kohlensäure. Dabei dient es der Konservierung der Getränke und der Entstehung von Bläschen, die sich bilden, wenn ein solches Getränk schließlich geöffnet wird. Diese Bläschen sollen durch ein prickelndes Gefühl im Mund die Frische eines Getränkes vermitteln. Durch die natürliche Gärung entsteht Kohlenstoffdioxid bei der Herstellung von alkoholischen Getränken, wie beispielsweise Sekt oder Bier. Der Zucker der Ausgangsstoffe wird bei der Gärung in Alkohol und CO2 umgewandelt.

Seine Eigenschaft der Nicht-Brennbarkeit – da der enthaltene Kohlenstoff im CO2 bereits verbrannt ist – wird ebenfalls von den Menschen genutzt. In Feuerlöschern übernimmt Kohlenstoffdioxid die Aufgabe des Lebensretters. Beim Freisetzen des Schaums aus dem Feuerlöscher wird Kohlenstoffdioxid freigesetzt und verdrängt den Sauerstoff vom Brandherd, was zur Folge hat, dass das Feuer erstickt. Doch auch im Gärtnereiwesen wird sich dem Kohlenstoffdioxid bedient. Dabei dient es als Dünger in Gewächshäusern. In den Gewächshäusern entsteht schnell ein Mangel an Kohlenstoffdioxid, da keine oder nur wenig frische Luft in die Häuser strömen kann, die frisches Kohlenstoffdioxid mit sich bringen würde und da die Pflanzen das CO2 im Gewächshaus schnell verbrauchen, weil sie es in Sauerstoff umwandeln. Dieses Vorgehen wird auch in Aquarien, die mit Wasserpflanzen ausgestattet sind, durchgeführt.

Kohlenstoffdioxid hat jedoch auch noch weitere Verwendungsbereiche. Es wird als Extraktionsmittel, zum Beispiel bei der Koffeein-Extraktion und bei der Herstellung von Reinigungsmitteln benötigt. Ferner spielt es eine Rolle, beim Schweißen und wird dabei als Schutzgas eingesetzt. Ebenso wird es auch in der Industrie bei der Herstellung von Soda, Harnstoff oder auch Salicylsäure verwendet und wird als Abführmittel in Zäpfchen beigefügt – wobei es, nach dem Einführen in den Darm, ausströmt und sich durch das Gas im Inneren des Darms, die Darmwände ausdehnen. Kohlenstoffdioxid ist also nicht nur ein Schadstoff für die Umwelt und ein sogenanntes Treibhausgas, sondern es erfüllt auch wichtige Aufgaben in der Industrie, beim Kühlen und Konservieren von Lebensmitteln sowie für die Photosynthese der Pflanzen – damit ist es unverzichtbar für das Leben auf der Erde.