¿Qué son "fluidos supercríticos"?

Un fluido supercrítico se encuentra en condiciones de presión y temperatura superiores a su punto crítico (presión crítica y temperatura crítica). El punto crítico define el límite de las fases líquida y gaseosa. Encima de esta temperatura no existe diferenciación entre líquido y gas. El punto crítico queda caracterizado por una temperatura crítica Tk y una presión crítica pk; estos valores son propios de las sustancias individuales. Cuando temperatura y presión están encima del punto crítico (T > Tk; p > pk) hablamos de un fluido supercrítico.

¿Cuáles son las propiedades especiales de fluidos supercríticos?

Los fluidos supercríticos combinan la solubilidad alta de líquidos con la viscosidad baja de gases. Las densidades de fluidos supercríticos se encuentran en el rango de las densidades de líquidos. Esta combinación ofrece muchas ventajas para la técnica de procesos.

Medio Densidad
ρ [g/cm3]		 Viscosidad
η [mPas]		 Coeficiente de autodifusión
D11 [m2/s]
Gases 0,6*10-3 - 2*10-3 1*10-4 - 5*10-5 1*10-5 - 4*10-5
Fluidos supercríticos 0,2 - 1,0 1*10-4 - 5*10-5 2*10-8 - 7*10-8
Líquidos 0,6 - 1,8 1 - 50 2*10-10 - 2*10-9

Desde el punto de vista de la técnica de procesos, un fluido supercrítico es el "disolvente ideal". Fluidos supercríticos son una alternativa perfecta para la sustitución de disolventes orgánicos tradicionales, como por ejemplo metanol, etanol o diclorometano. La mayoría de los fluidos supercríticos no son tóxicos, lo que no se puede decir de todos los disolventes tradicionales, y pueden ser retirados completamente de los solutos.

Ventajas de fluidos supercríticos

  • Viscosidad baja a densidad relativamente alta
  • Solubilidad alta y capacidad alta de transferencia de masa
  • En general, no tóxico
  • Alta selectividad de disolución
  • Eliminación desde los productos, sin residuos
  • Posibilidad de recuperación casi completa

Ya que muchas sustancias sólo pasan a su estado físico supercrítico a una presión muy alta (p > pk), siempre hay que comparar las ventajas arriba descritas con los costes más altos de procesos y equipos.

Fluidos supercríticos

El uso de sustancias en su condición supercrítica permite usar sustancias que hasta ahora no han sido usadas bajo condiciones ambientales en la técnica de procesos. Especialmente el dióxido de carbono (CO2) ha demostrado su idoneidad en muchas aplicaciones de extracción supercrítica. La baja temperatura crítica de 31 °C, los gastos de abastecimiento bajos y la disponibilidad casi ilimitada de CO2 hacen esta sustancia muy atractiva para aplicaciones supercríticas.

Ventajas de la extracción supercrítica con CO2

  • Gracias a la baja temperatura crítica, también se pueden tratar sustancias sensibles a temperaturas altas (por ejemplo sustancias naturales).
  • Viscosidad baja
  • Eliminación del disolvente desde el producto sin dejar residuos
  • Posibilidad sencilla de recuperación del disolvente
  • Se pueden separar las sustancias a extraer.
  • CO2 es fácil de manejar, no afecta la salud, no es inflamable y es ambientalmente favorable.
  • CO2 tiene un efecto antiséptico.
  • CO2 es casi ilimitadamente disponible y fácil de adquirir.
  • CO2 es barato en comparación con otros disolventes

Dependiendo de la aplicación y de las propiedades requeridas, también se pueden usar otras sustancias supercríticas, por ejemplo óxido nitroso (N2O),  xenon (Xe) o propano (C3H8) (véase la tabla abajo).
Uhde ha construído plantas para una variedad de fluidos supercríticos. Podemos explorar sustancias todavía no usadas bajo condiciones de laboratorio para desarrollar a continuación los procesos adecuados.

Fluido Temperatura crítica
TC [°C]		 Presión crítica
PC [bar]		 Notas
Dióxido de carbono, CO2 31,1 73,8  
Oxido nitroso, N2O 36,6 74,0 inestable
Xenon, Xe 16,8 58,0 muy caro
Etano, C2H6 32,4 48,8 inflamable, *
Etileno, C2H4 9,4 50,4 inflamable; *
Propano, C3H8 36,8 42,5 inflamable; *
Agua, H2O 374,1 220,5 temp. alta, corrosivo

* Residuos de fluido inflamables e indeseados en extracto y refinado