Denís Paredes Roibás / José M.ª Gavira Vallejo
Las estancias prolongadas de personas en entornos cerrados, como es el caso de los submarinos, aviones o naves espaciales, provocan un aumento de la concentración de dióxido de carbono ambiental. Un método sencillo pero muy efectivo para eliminar el exceso de este gas es permitir que reaccione con hidróxido de potasio o de sodio para formar los correspondientes carbonatos sólidos.
Aplicaban este método los soldados alemanes en sus submarinos en la Segunda Guerra Mundial. El sistema consistía en un recipiente que contenía hidróxido de potasio (potasa) o bien hidróxido de sodio (sosa cáustica). Cuando los niveles de CO2 eran muy altos, los tripulantes espiraban a través de la potasa. Este sistema se denominaba Kalipatrone.
El experimento
El experimento que aquí se propone consiste en comprobar que la sosa o la potasa “atrapan” CO2. Se toma una botella de plástico y se añade a ella hidróxido de sodio o de potasio y a continuación se pesa la botella y su contenido.
Seguidamente se introduce CO2 en la botella, tratando que desplace el máximo de aire de su interior, y la botella se cierra herméticamente. El dióxido de carbono comenzará a reaccionar con el hidróxido de sodio o potasio, lo que supondrá la pérdida de contenido gaseoso en la botella y el aumento de contenido sólido (el carbonato). Eso provocará que la botella se contraiga. Terminada esta primera parte del experimento, se abrirá la botella y se pesará de nuevo; por el aumento de peso se puede saber cuánto CO2 se ha capturado.
El dióxido de carbono puede obtenerse de una bala o botella de este gas (las venden para limpieza de material electrónico o para elaborar cerveza), de un extintor de incendios a base de CO2, o incluso de cargas de CO2 comprimido para armas de tiro deportivo. Otra forma es mezcla en un recipiente ácido acético y bicarbonato y, mediante un tubo, conducir el CO2 producido a la botella que contiene sosa o potasa.
Una alternativa al alcance de todos es espirar repetidas veces en el interior de la botella, si bien este procedimiento será menos efectivo porque también se estará introduciendo nitrógeno y oxígeno.
Explicación
El CO2 se puede obtener a partir de ácido acético y bicarbonato mediante esta reacción:
NaHCO3 + CH3COOH ⟶ NaCH3COO + H2O + CO2
En cuanto a la captura de CO2 por el hidróxido de potasio o el de sodio, se trata de reacciones ácido-base, ya que el CO2 es un óxido de carácter ácido (pues disuelto en agua produce protones: CO2 + 2 H2O ⟶ HCO3– + H3O+):
KOH(s) + CO2(g) ⟶ K2CO3(s) + H2O(g)
NaOH(s) + CO2(g) ⟶ Na2CO3(s) + H2O(g)
En el dispositivo usado por los soldados alemanes, cada cierto tiempo había retirar los carbonatos y reponer la sosa o la potasa.
También puede emplearse hidróxido de litio, que fue el sistema por el que optó la misión espacial Apolo 13:
2 LiOH(s) + CO2(g) ⟶ Li2CO3(s) + H2O(g)
Seguridad
Los hidróxidos alcalinos son corrosivos e irritantes.
Bibliografía
- Rubén Herrero. Kalipatrone: un purificador de aire de la 2GM, a base de potasa. Triplenlace, 2018. https://triplenlace.com/2018/01/15/kalipatrone-un-purificador-de-aire-a-base-de-potasa-de-la-2gm/.
- Apolo 13. Wikipedia. https://es.wikipedia.org/wiki/Apolo_13.
Imagen de cabecera: Fotograma de la película Das Boot, de Wolfgang Petersen.
Este experimento pertenece al libro:
Denís Paredes Roibás, José M.ª Gavira Vallejo: 125 experimentos de química insólita para la Enseñanza de Física y Química. Triplenlace.com, 2025. https://triplenlace.com/aula-libros/125eqi/ .
