Verhaal van Ir. Frans Hautus, hoofdstuk 19.

KOOLSTOFDIOXIDE (ook wel KOOLDIOXIDE), 
een bestanddeel van lucht.

De scheikundigen over de hele wereld SCHRIJVEN CO2 (die 2 moet iets lager staan). Trouwens: die DI zoals in kool-di-oxide is Grieks en betekent 2.

Koolstofdioxide is een stof die bij normale omstandigheden (kamertemperatuur en 1 bar = ±1 atmosfeer) in de gasvorm is. CO2 is een kleurloos en reukloos gas. Daarmee onttrekt het zich aan de waarnemingen van de menselijke zintuigen en had men tot ongeveer 1800 (Napoleon) veel moeite om zo'n stof te accepteren. Voor de middeleeuwer was zowiezo alles wat niet zintuigelijk waarneembaar was, iets dat tot het rijk der geesten, zielen en schimmen behoorde, dus zeer gevaarlijk. Op de vraag: en waar vinden we deze stof in gasvorm dan wel? Komt het antwoord: CO2 is een natuurlijk  bestanddeel van het gasmengsel dat we LUCHT noemen. Het zit dus voor uw ogen, komt in uw longen en u merkt er niets van onder voorwaarde dat er niet teveel of teweinig van is. Net als keukenzout: de mens heeft het nodig, maar niet teveel en niet te weinig (verhaal 14). Vraag 2: En hoeveel CO2 zit er dan wel niet in die lucht, want gezien verhaal 15 (O2) en verhaal 16 (N2) zou men denken dat de lucht bijna geheel bestaat uit: zuurstof (± 20%)  en stikstof (± 80%). Waar is daar nog plaats voor een ander gas OF het moet heel weinig zijn. En dit laatste klopt. De HOEVEELHEID CO2 in zuivere frisse lucht is weinig en varieert ook nog naar gelang de jaargetijde. Dit alles komt omdat CO2 niet zomaar een gas is dat verder niets doet. Nee CO2 wordt opgebruikt door de plantenwereld en geproduceerd door de dierenwereld. Daarom kunnen er plaatselijk hogere of lagere CO2 concentraties zijn. Nu is CO2 prima te mengen met lucht maar het moet wel gemengd worden door de wind (vergelijk melk in de koffie, daar moet ook geroerd worden) en dit mengen kan even duren. Maar goed, men heeft gesteld dat het CO2 gehalte boven de zee als het gemiddelde CO2 gehalte in de atmosfeer beschouwd mag worden. Metingen komen dan op ±0,09% maar vergeet niet het wiebelt met de jaargetijden. Wat betekent dit nu. Voor het gemak stellen we het CO2 gehalte op 0,1%.

STEL: Je neemt een plexiglazen vierkante bak met een grondvlak van 1 bij 1 meter. Dan heeft de bodem een oppervlak van 1 vierkante meter. Deze bak maak je 1,20 meter hoog. De deksel van deze bak is een zuiger van 1 bij 1 meter die de bak luchtdicht afsluit. In dit deksel zitten aftappijpjes met kraantjes. Een pijpje gaat via een pompje weer terug in de bak, door rondpompen kun je dan mengen. Je zet het kraantje van het vulpijpje open en je kunt het deksel (de zuiger) tot op de bodem van de bak duwen. (de lucht onder de zuiger ontwijkt via het vulpijpje). Als de zuiger (deksel) op de bodem ligt kun je beginnen met het vullen van de bak.

Je sluit het vulpijpje aan op een gascylinder die puur N2 bevat en via een reduceer laat je N2 in de bak lopen. De zuiger komt omhoog. Als de zuiger 80 cm hoog is stop je het vullen en draai je het kraantje van de vulpijp dicht. Er zit nu 800 liter zuiver N2 in de bak. Vervolgens vervang je de N2 cylinder door een O2 cylinder met reduceer. Je opent het kraantje van de vulpijp en laat de zuiger nog eens 20 cm omhoog komen zodat de totale hoogte 1 m is. Er is nu 20cm = 200 liter zuivere O2 in de bak gestroomd. In toaal zit nu 1000 liter gas in de tank (800 ltr N2 en 200 ltr O2 maar nog niet gemengd). Nu de vraag hoeveel CO2 moet erbij om op de sterkte 0,1% te komen. 1% van 1000 = 10   0,1% is dan 0,1x 10 =1 liter CO2. Dus een melkfles terwijl de hele bak 1000 melkflessen gas bevat. Goed, Je neemt een grote injectiespuit van 1 liter, vult die met CO2 gas en door de vulopening van de bak spuit je 1 liter CO2 bij het gas in de bak. De zuiger gaat dan 1 millimeter verder omhoog. Je sluit het kraantje van de vulopening en laat alles via het rondpompje een tijdje mengen. Je hebt nu een soort "kunstmatige" lucht van de 3 reukloze en kleurloze gassen N2, O2 en CO2. Dit zou dan zeer zuivere "lucht" moeten zijn. Merk op hoe weing CO2 er in deze "lucht" zit en hier hebben we het CO2 nog ruim bemeten. De prangende vraag die de geleerden zich stelden was: KAN EEN MENS VAN DEZE "LUCHT" LEVEN? Het antwoord is NEEN en nogmaals NEEN. Wat is er nu weer gaande? Wel dit gasmengsel bevat geen enkel H2O molekuul. Het is dus gorte en gorte droog. Als een mens (of dier) dit mengsel langer in ademt drogen zijn neusvleugels zijn keel en indien hij te ver doorgaat zijn longblaasjes uit. Gevolg, ongelooflijk sterk brandend gevoel in neus en keel en steken in de longen. Hij houdt het niet uit. Remedie: DE "LUCHT" MOET BEVOCHTIGD WORDEN. Daartoe spuiten we 1ltr vloeibaar zuiver H2O in de bak. Dit vormt een laagje vloeibaar water van 1 millimeter hoog en de zuiger gaat 1 millimeter omhoog. Echter we brengen het hele systeem op 25°C. Er zal wat water gaan verdampen en wel ongeveer 20ml = 20 gram. Dit levert ongeveer 30 liter H2O in gasvorm op. Gasvorm wil zeggen dat de H2O molekulen vrij door de ruimte zweven en zich mengen met de daar aanwezigen N2, O2 en CO2 molekulen. Deze 30 liter H2O in gasvorm (ook genoemd waterdamp) doet de zuiger nog eens 3 cm stijgen. De hoogte van de zuiger wordt: 80 cm van de N2, 20 cm van de O2, 1 mm van de CO2 en 3 cm van het H20 Totaal 1meter en 3,2cm (3,2? ja het vloeibare water neemt ook wat plaats in). U ziet N2 en O2 maken het leeuwendeel uit van het gasmengsel lucht, CO2 doet maar een heel klein beetje mee en H2O varieert al naar gelang de temperatuur. Maar van het mengsel met H2O kan mens en dier gemakkelijk leven.

 WAARTOE AL DIT UITZOEKEN VAN "LUCHT"?

Het begon bij de ontginnen van STEENKOOL. Toen moest de lucht in de mijn vooral  ververst worden, alhoewel men merkte dat als de druk per ongeluk wat opliep het explosie gevaar groter werd.

De eerste serieuse aanzet kwam voor de eerste wereldoorlog toen er  DUIKBOTEN kwamen. Veel mensen in een klein ruimte. Wat moet er met de lucht gebeuren?

Na de eerste wereldoorlog kwam DIEPZEEDUIKEN. Kan een mens leven van samengeperste lucht? Hoelang en is er gevaar? (Ja samengeperste N2 veroorzaakt caisson of duikers ziekte).

Na de tweede wereldoorlog RUIMTEVAART. Wat heeft de mens echt nodig want we nemen zo weinig mogelijk mee de ruimte in, vanwege gewicht en plaats.

RESUMÉ

Bij kamertemperatuur en een druk van 1 bar = ±1atmosfeer geldt:

Bruikbare lucht moet minimaal bevatten:

±80%  Stikstof (N2) , ±20% Zuurstof (O2), iets minder dan 0,1% Kooldioxide (CO2) en het liefst verzadigd zijn aan waterdamp: bij 25°C is dat ±3% Waterdamp (H20).

Stel: De "lucht" bevat geen N2. Dan bestaat de "lucht" bijna uit puur O2. Gevolg: de longblaasjes gaan kapot. De proefpersoon spugt bloed en sterft weldra.

De "lucht" bevat geen O2. Dan bestaat de "lucht" bijna uit puur N2. Gevolg: de proefpersoon sterft binnen 4 à 5 minuten. Ademen dient om O2 binnen te krijgen.

De "lucht" bevat geen H2O. De lucht is dan kurkendroog en de proefpersoon zal  pijnlijk doodgaan door uitdroging van neus, keel en longblaasjes.

De "lucht" bevat geen CO2. Beetje afhankelijk van de persoon maar bijna allen krijgen dat wat we HYPERVENTILATIE noemen. De proefpersoon raakt in paniek.

Nu het teveel

De "lucht" bestaat uit puur N2. Geen O2 dus de patient sterf snel.

De "lucht" bestaat uit puur O2. Zie boven geen N2.

De "lucht" is verzadigd met H2O molekulen. Dit kennen we uit de natuur. Bij dichte mist is de lucht 100% verzadigd. Voor een gezonde mens geen probleem. Astma patienten hebben het wel moeilijk.

De "lucht" heeft een verhoogd CO2 gehalte:

1 a 1,5% CO2: mensen die er gevoelig voor zijn vallen flauw. (kerk, zaal etc.)

4 a 5% CO2: voor allen: duizeligheid, verwarring, ademnood en flauwvallen.

boven 8% CO2: Hoofdpijn zweten alles wat hier boven staat en na 30 minuten tot 1 uur de dood.

Als duikboten gedwongen waren om lang onder water te blijven werd vaak kali- of natronloog gebruikt om het ontstane CO2 (in uitgeademde lucht) gedeeltelijk weg te vangen. O2 kwam van de samengeperste lucht waarmee de torpedo's gelanceerd werden, maar het toenemende CO2 gehalte kon een probleem gaan vormen.

Echte diepzee duikers b.v. lassers van onderwatergasleidingen gebruiken geen samengeperste lucht maar een gedeelte van de N2 wordt vervangen door Helium (He). Dit om de caisson ziekte tegen te gaan.

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX