Karbondioksit, CO2 kimyasal formülü ile gösterilen ve iki oksijen ve bir karbon atomunun birleşmesiyle oluşan bileşiktir. Karbon ise atom numarası periyodik tabloda 6 olan ve doğada yaygın bulunan bir elementtir. Ayrıca karbon organik bileşiklerin temel taşı olarak kabul edilmektedir. Nedeni ise karbon atomlarının birbirlerine bağlanarak karmaşık yapılar oluşturabilmesidir. Karbondioksit gazına baktığımızda kokusuz bir gaz olmakla beraber atmosferde doğal halde bulunmaktadır. İnsan faaliyetleri sonucunda açığa çıkan karbondioksit ek olarak bitkilerin fotosentez sırasında kullanarak oksijen ürettiği bir gazdır.

 

Karbon ve Karbondioksit Aynı Şeyler mi?

 

Karbon ve karbondioksit aynı şeyler olmamakla beraber temel farkları aşağıdaki gibidir. İlk olarak karbondioksit;

 

• Birden fazla elementten oluşan bir bileşiktir.
• Atmosferde doğal halde bulunur.
• Gaz halindedir.
• 2 oksijen ve 1 karbon atomundan meydana gelir.
• Doğal süreçler ve insan faaliyetleri sonucunda oluşur ve atmosfere salınır.

 

Karbon;

 

• Elementtir.
• Birden fazla farklı molekül oluşturabilir.
• Farklı elementlerle birleşerek bileşiklerin temel taşlarını oluşturur.
• Organik bileşiklerdeki en yaygın element karbondur.
• Grafit veya elmas gibi farklı şekillerde ortaya çıkabilir.
• Tek başına bulunabilir.

 

CO2 (Karbondioksit) Nedir? Ne İşe Yarar?

 

Karbondioksit doğada yaygın bulunan kimyasal bir bileşiktir. 1 karbon ve 2 oksijen atomundan oluşmaktadır. Kokusuz ve renksiz bir gaz olmakla beraber kimyasal formülü CO2 şeklinde gösterilir. Yaşamın sürebilmesi için ciddi bir öneme sahip olan karbondioksit bazı özelliklere sahiptir.

 

Normal basınç ve sıcaklıkta 25 derece ve 1 atm arasında değerleri bulunur. Moleküler ağırlığı 44.01 g/mol olarak bilinir. Havadan daha ağır bir bileşik olan karbondioksitin ağırlığı 1.98 g/L şeklindedir. Ağırlığı nedeniyle kapalı ortamlarda zemine yakın şekilde birikmektedir. Atmosferik basınçta sıvılaşmayan CO2, doğrudan katı hale geçmektedir. Katılaşma derecesi ise -78.5 C’dir. Son olarak suyun içinde çözünerek karbonik asit oluşturabilir. Bu durum suların pH değerini düşürdüğü için asidik hale getirmektedir.

 

Karbondioksit kaynakları çok sayıdadır. İlk olarak doğal kaynaklar arasında okyanuslar, volkanik patlamalar, solunum ve oksidasyon – çürüme gibi süreçlerden oluştuğu bilinmelidir. Volkanik patlamalar sırasında yer kabuğu altında biriken karbondioksit doğrudan atmosfere salınır. Solunum sırasında ise hem hayvanlar hem de insanlar oksijen alarak karbondioksit vermektedir. Okyanuslarda çözünmüş halde bulunan karbondioksit bu aşamada atmosferle dengede kalır ve koşulların değişmesi halinde atmosfere salınmaktadır. Son olarak organik maddelerin ayrışması ve yanması sonucunda bu bileşik ortaya çıkar.

 

İnsan kaynaklı salınımlara baktığımızda ise ormansızlaşma, fosil yakıt kullanımı ve sanayi faaliyetleri nedeniyle karbondioksit gazı açığa çıkar. Sanayi faaliyetlerinden olan demir çelik endüstrisi, çimento üretimi ve birçok kimyasal işlem sonucunda CO2 açığa çıkmaktadır. Ayrıca biyokütle yakımı ve ağaçların kesilmesi sonucunda da atmosfere karbondioksit salınımı gerçekleşir. Son olarak doğal gaz, petrol ve kömür gibi fosil yakıtların yanması sonucunda çok büyük miktarda CO2 açığa çıkmaktadır.

 

Çok yönlü bir gaz olan CO2 doğada birden fazla role sahiptir. İnsan yapımı süreçlerde ve doğal ekosistemlerde farklı işlevlere sahip olan CO2 bileşeni ilk olarak bitkilerin büyümesi ve yaşamına devam etmesini sağlar. Algler, bazı bakteriler ve bitkiler, karbondioksiti fotosentez yaparken kullanır. Güneş ışığından yararlanan bitkiler CO2 ile suyu birleştirir ve şeker sayesinde oksijen üretmektedir. Hayvanlar ve insanlar da bu bileşeni solunum sırasında dışarı atmaktadır. Hücresel solunumda ise oksijen ve glikoz, enerji üretmek amacıyla kullanılmaktadır. Bu işlem sonrası su ile CO2 açığa çıkar.

 

CO2 (Karbondioksit), önemli bir sera gazı olarak bilinir. Bu gazlar güneşten ulaşan enerjinin bir kısmını tutar ve dünyanın sıcaklığını dengede tutar. CO2 bu süreçte devreye girer ve enerji dengesini sağlar. Sera gazı etkisi olarak adlandırılan bu süreç aslında dünyanın yaşanabilir bir sıcaklık seviyesinde kalmasını sağlar. Fakat aşırı CO2 birikmesi küresel ısınmaya neden olurken sıcaklık dengesini de bozmaktadır.

 

Karbondioksitin endüstriyel alandaki işlevleri büyüktür. İçeceklerin gazlanması sırasında kullanılan CO2, basınç altında sıvıya dönüşmektedir. Açıldığında da gaz kabarcıkları oluşturur. İçeceklerde şampanya etkisi sağlayan bu bileşen yangın söndürücülerde de karşımıza çıkar. Yanma sürecini engellemek amacıyla alevi boğan CO2, oksijenle alevin temasını eser. Ek olarak elektrik kaynaklı yangınlarda kimyasal kalıntı bırakmamak amacıyla tercih edilebilir.

 

CO2, petrol çıkarma ve soğutma – taşıma işlemlerinde kullanılır. Katı formunda -78.5 derece sıcaklığa sahip olan karbondioksit, ilaç ve gıda sektöründe yer alan ürünlerin soğuk tutulması için tercih edilmektedir. Ayrıca yer altında bulunan petrol rezervlerini çıkarmak amacıyla tercih edilen CO2, yer altına enjekte edilir ve petrolün yer değiştirmesini sağlar. Bu sayede çıkarılması daha kolay hale gelir.

 

Karbondioksit, metalleri kesilmesi ve kaynak yapılması aşamasında ön plandadır. Bu işlemlerde koruyucu gaz olarak kullanılan CO2 daha çok metal kaynak işlemlerinde oksidasyonu engeller ve daha düzgün bir kaynak oluşumunu destekler. Kimyasal süreçlerde ise ham madde olarak tercih edilir. Bu konuda bir örnek verecek olursak; amonyakla reaksiyona girebilen CO2, üre üretiminde önemli bir yere sahiptir. Üre, gübre üretmek amacıyla kullanılan çok kritik bir bileşen olarak tanınır.

 

Endüstriyel süreçlerin sonuncusu olan tarım sektöründe de CO2 kullanımı mevcuttur. Sera tarımında bitkilerin büyüme hızını desteklemek amacıyla karbondioksit kullanılmaktadır. Ayrıca kontrollü sera bölgelerinde CO2 seviyesi artırılabilir ve fotosentezle desteklenerek bitkilerim daha verimli olması sağlanır.

 

Çok sayıda işlevi bulunan CO2, cerrahi operasyon ve solunum tedavilerinde tercih edilmektedir. Örnek olarak karın bölgesi ameliyatlarında karın boşluğunun genişletilmesi amacıyla bölgeye enjekte edilir. Solunum terapilerinde de hastalara belirli oranlarda CO2 içerikli gazlar verilebilir. Bu sayede solunum merkezleri uyarılır ve derin nefes alma refleksleri geliştirilebilir. Haliyle hastaların solunum hızı da artmaktadır.

 

CO2 Kullanım Alanları

 

CO2 kullanım alanları çok çeşitlidir. Çevresel uygulamalar, tıp, tarım ve sanayi uygulamalarında tercih edilen karbondioksit ayrıca içecek endüstrisinde de tercih edilir. Aşağıda karbondioksit tüm kullanım alanlarını inceleyebilir ve detaylı bilgilere ulaşabilirsiniz.

 

• Yarı İletken Üretimi ve Elektronik: Elektronik üretim aşamalarında plazma gazı olarak tercih edilir. Ayrıca plazma teknolojisi yüzey modifikasyon ve ince film kaplama işlemlerinde çok önemli bir yere sahiptir. Elektronik parçaların üretim aşamasında ise temizleme amacıyla tercih edilmektedir. Özellikle de yarı iletken devrelerin hassas yüzeylerinde bulunan yağ ve kirlerin yok edilmesinde CO2 bazlı sistemler ön plandadır.
• Paketleme ve Gıda İşleme: CO2, süt, tavuk ve et ürünlerinin paketlenmesi ve işlenmesi sırasında kullanılır. Amacı ise ürünleri taze tutmaktır. Ayrıca gıdaların raf ömrünü uzatmak ve bozulmasını engellemek için atmosfer paketleme sistemlerinde tercih edilir.
• Metal İşleme ve Kaynaklama: Metal endüstrisinde karbondioksitten yararlanılır. Bazı ısıl işlem süreçlerinde tercih edilerek metallerin mukavemetini ve sertliğini artırır. Kaynaklama yaparken de eriyen metalin oksijenle temasını engeller ve kaliteli bir süreci beraberinde getirir.
• PH Düzenleme ve Su Arıtma: Yüzme havuzlarında yer alan suyun pH derecesini dengeleyen CO2, suyun daha güvenli ve sağlıklı olmasını sağlar. Ayrıca su arıtma tesislerinde suyun pH değerini düşürmek amacıyla kullanılmaktadır.
• Doğal Gaz ve Petrol: Birtakım doğal faz yataklarının yer altında depolanabilmesi için CO2 kullanılır. Karbon yakalama ve depolama amacıyla tercih edilen karbondioksit, petrol rezervlerine enjekte edilerek petrolün kolay çıkarılmasını sağlar.
• Tıbbi Kullanım: Laparoskopik cerrahide vücut boşluklarının genişletilmesi amacıyla işlem sırasında CO2 enjekte edilir. Öte yandan hastalara CO2 ve oksijen karışımı verilerek solunum hızı düzene koyulur.
• Kimyasal Endüstri: Polimer ve plastik üretimi başta olmak üzere soda ve karbonat üretiminde CO2 kullanılır. Ayrıca tarımda gübre olarak tercih edilen üre üretiminde de karbondioksit yer almaktadır.
• Depolama ve Soğutma Sistemleri: Dondurulan gıdaların saklanması ve taşınmasında kuru buz uygulamasına başvurulur. Kuru buz, karbondioksitin katı halidir. Çok düşük sıcaklıklarda bulunabilir ve sıvıya dönüşmez. Bu sayede ilaç ve gıdaların taşınmasında en iyi soğutucu olarak tercih edilir.
• Yangın Söndürme: CO2 gazı yangın söndürücü cihazlarda kullanılır. Oksijeni kesme özelliği bulunan karbondioksit ayrıca yağ ve elektrik yangınlarında güvenle tercih edilebilir. Ek olarak kapalı alanlarda çıkan yangınların çok daha hızlı söndürülmesinde etkilidir.
• İçecek Endüstrisi: Bira ve şarap üretimi sırasında fermantasyon işleminin bir sonucu olarak karbondioksit açığa çıkmaktadır. Ayrıca gazlı içeceklerin karbonatlaşmasında CO2 gazı tercih edilir.
• Seracılık ve Tarım: CO2 kullanımı yeteri kadar yapıldığında bitkilerin yüksek oranda glikoz üretimini destekler. Bu sayede büyüme hızı artmaktadır. Aynı durum seralardaki CO2 kullanımı için de geçerlidir.

 

Karbon Nedir?

 

Kimyasal bir element olan karbon, periyodik tabloda C ile gösterilir. Doğada çok yaygın bir şekilde bulunur ve yaşamın temel taşı kabul edilir. İnorganik ve organik bileşiklere de bulunan karbon fiziksel, kimyasal ve biyolojik süreçlerde merkezi roldedir. Karbonun temel özelliklerine baktığımızda;

 

• Atom numarası 6’dır.
• C sembol ile gösterilir.
• Periyodik tabloda 14. grupta bulunur.
• Bağ kurma kapasitesi 4’tür.

 

Karbonun kimyasal ve fiziksel özellikleri de bulunmaktadır. İlk olarak farklı fiziksel yapılar gösterebilen karbon elementi grafit ve elma şeklinde görülebilir. Elmas, doğadaki en sert maddelerden biridir. Karbon atomlarından oluşan elmas, elektrik iletmezken şeffaf bir yapıdadır. Ayrıca yüksek oranda ısı iletebilir. Grafit ise karbon atomlarının katmanlar halinde ortaya çıkardığı yumuşak ve elektrik iletebilen bir allotrop olarak bilinir. Elektrik iletkeni olarak kullanılırken ayrıca kurşun kalemlerin içeriğinde yer alır.

 

İnorganik ve organik bileşiklerin içeriğinde yer alan karbonun bağ kurma özelliği bulunur. Bu sayede diğer atomlarla farklı bileşikler oluşturabilir. Ayrıca üçlü ya da çift olarak da bağlar kurduğu için organik kimyada çeşitlilik sağlayabilir.

 

Karbon, fotosentez, solunum ve karbon depolama sürecinde işlev görür. Bitkiler atmosferdeki karbondioksiti aldıktan sonra fotosentez yapar ve organik bileşiklere çevirir. Canlılar ise solunum yaparken karbon bileşiklerini enerji meydana getirmek amacıyla kullanır. Bu işlemden sonra atmosfere geri karbondioksit verir. İnsan faaliyetleri sonucunda ise büyük oranda karbondioksit atmosfere salınır. Sıraladığımız bu süreçler karbon döngüsünü oluşturur.

 

Karbon teknolojik ve endüstriyel alanlarda da birçok rol üstlenmiştir. İlk olarak çelik üretiminde karşımıza çıkan karbon, demir ile alaşım yaparak çelik üretiminde yerini alır. Çelik maddesi otomotiv, makine ve inşaat sanayilerinde tercih edilen önemli bir malzemedir. Ayrıca karbonun çelik içeriğindeki oranı çeliğin dayanıklık ve sertlik oranını belirlemektedir.

 

Karbon biyoyakıt ve fosil yakıt olarak da işlev görür. Biyoyakıtlar bitkilerde elde edilir ve karbon bazlıdır. Günümüzde yenilenebilir bir enerji kaynağıdır. Fosil yakıtlarla karşılaştırıldığında çevre dostu olduğu söylenebilir. Doğal gaz, petrol ve kömür gibi fosil yakıtlar da karbon bazlıdır. Bu yakıtların yanması sonucunda karbon elde edilir fakat yaşanan bu süreç atmosfere CO2 salınımına sebep olur.

 

Karbonun diğer işlevleri ve özellikleri şu şekilde sıralanır;

 

• Karbon bileşikleri günümüzde biyokimyasallar, vitamin ve bazı ilaçların temel taşıdır. Vücuttaki biyolojik süreçlere yardımcı olurlar.
• Aktif karbon formunda hava ve su filtrelerinde tercih edilir. Bu sayede kimyasalları, gazları ve kirleticileri tutarak saflaştırma özelliğiyle beraber temiz su tüketimini destekler.
• Hafif karbon elyaf ile yüksek mukavemete sahip olan birçok ekipmanda karbon kullanılmaktadır. Hafif bir malzeme olmasına rağmen karbon elyafı aşırı güçlü ve dayanıklıdır.

 

Karbon Neden Ortaya Çıkar?

 

İnsan faaliyetleri sonucunda ve doğadaki pek çok kaynaktan ortaya çıkan karbon sayısız maddenin temel yapı taşıdır. Yer kabuğunda, toprakta, su kütlelerinde ve atmosferde farklı formlarda yer alabilir. Karbonun ortaya çıkma nedenleri maddeler halinde aşağıdaki gibidir;

 

• Yaşam Süreçleri: Canlıların yaşam süreçlerinde karbon önemli bir yere sahiptir. Hayvan ve bitkilerin ölümü gerçekleştiğinde mantarlar ve mikroorganizmalar tarafından ayrıştırma işlemi yapılır. Bu süreçte karbon açığa çıkmaktadır. Ayrıca solunum sırasında glikoz oksijenle yakılır ve enerji elde edilir. Bitkilerde ise bu durum fotosentez yoluyla gerçekleşir.
• Fosil Yakıtlar ve Yanma: Bitki ya da odun yakımı sonrasında karbon elementi, karbonmonoksit ve karbondioksit gazı şeklinde açığa çıkmaktadır. Fosil yakıtlardan olan doğal faz, petrol ve kömür yakımı sırasında da ciddi oranda karbon ortaya çıkar.
• Endüstriyel Süreçler: Metalürjide çelik ve demir üretimi sırasında karbon içeren kok kömürü kullanılır. Bu sayede demir cevheri işlenir. Ancak süreç sonunda karbon salınımı gerçekleşir. Aynı durum çimento üretiminde de geçerlidir. Kireç taşı ısıtılarak çimento üretilir ve bu aşamada karbondioksit salınmaktadır.
• Karbonatlı Kayaların Aşınması: Karbonatlı maddelerin ayrışması sonrasında karbon, karbondioksit olarak atmosfere geri salınabilir. Daha çok deniz altında bulunan karbonat içerikli kayaların deniz suyuyla etkileşimi sonucu oluşur. Ayrıca karbonatlı kayaların atmosferik gazlar ve su ile kimyasal reaksiyona girmesi sonucu ortaya çıkabilir.
• Yakıt Rezervleri ve Tortul Kayaçlar: Karbon zamanla tortul kayaçlarda depolanmaktadır. Bu maddeler uzun bir süre sonra fosil yakıt haline gelebilir ya da birikmeye devam edebilir. Ayrıca yer altında depolanan fosil yakıtların içeriğinde de ciddi oranda karbon bulunur.
• Karbon Ayak İzi: İnsanların, şirketlerin ya da toplumların faaliyetleri sonucu atmosfere salınan karbon miktarına karbon ayak izi adı verilir. Enerji tüketimi, yakıt kullanımı ve üretim aşamalarından kaynaklanabilir. Ayrıca günümüzde iklim kriziyle mücadelede karbon ayak izinin azaltılmasına dair çok sayıda çalışma yapılmaktadır.
• Ormansızlaşma ve Tarım: Tarımsal aşamalarda kullanılan gübreler ciddi oranda karbon salınımına sebep olur. Ayrıca ormanların yakılması ya da kesilmesi sonucunda karbon atmosfere salınmaktadır.

 

Karbon Ne İşe Yarar?

 

Karbon aslında yeryüzünde yaşayan tüm madde ve canlılar için ciddi öneme sahiptir. Fotosentez sürecinde bitkiler tarafından atmosferden alınan karbon daha sonra şekere dönüştürülür. Bu sayede karbon bileşikleri bir enerji kaynağı olarak kullanılmaya başlanır. Ayrıca karbon fosil yakıtların temelidir. Enerji üretimi başta olmak üzere endüstri ve ulaşım gibi alanlarda tercih edilir. Yine sanayi ve metal üretiminde kullanılan önemli bir bileşen olan karbon, çelikten makine sanayisine kadar pek çok sektörde kritik malzemedir. İçeceklerin gazlanmasını sağlarken ferahlatıcı bir yapı kazandıran karbon, gıdaların raf ömrünü uzatmaktadır. Ayrıca karbon, dayanıklı ve hafif bir malzeme şeklinde tıbbi cihazların üretiminde tercih edilir.

 

İklim Değişikliği ve Karbon Arasındaki Bağlantılar

 

Karbon ve iklim değişikliği arasında insan faaliyetleri sonucu bir bağlantı vardır. Yani insanlar nedeniyle oraya çıkan karbon salınımı, atmosferdeki sera gazı oranını artırır. Bu da iklim değişikliği ya da iklim krizi gibi süreçlerin yaşanmasında dikkat çekmektedir. Öncelikle karbondioksit ya da diğer sera gazlarının artışı, küresel anlamda sıcaklığı artırır. Bu da soğuk hava olayları, sıcak hava dalgaları ve tüm iklim üzerinde olumsuz etki bırakır. Yine iklim üzerindeki etkisi devam ederken deniz seviyelerinin yükselmesine neden olur. Küresel ısınmayla beraber okyanuslar genişlediği için deniz seviyeleri yükselir. Bu durum habitat kayıpları ve kıyı bölgelerindeki su baskınlarını beraberinde getirir. Ayrıca ekosistem üzerindeki tüm dengeler bu yüzden bozulur.

 

İklim değişikliği, insan sağlığını da olumsuz yönde etkiler. Karbon salınımı, hava kalitesini düşürürken fosil yakıtların yanmasıyla beraber zararlı partiküller atmosfere salınır. Bu da farklı sağlık sorunları ve solunum yolu hastalıklarını beraberinde getirir. İnsan sağlığıyla beraber tarım ürünleri de bu durumdan etkilenebilir. Aşırı yağışlar, kuraklık ve sıcaklık değişimleri, tarımsal üretimi doğrudan tehdit etmektedir. Son olarak atmosferdeki karbondioksit seviyeleri doğal dengeyi bozmaya devam ederken iklim değişikliği de kaçınılmaz son olarak gözlemlenir.