FLUIDO SUPERCRITICO

DEFINICION:

Un fluido supercrítico (FSC) es cualquier sustancia que se encuentre en condiciones

de presión y temperatura superiores a su punto crítico que se comporta como “un

híbrido entre un líquido y un gas”, es decir, puede difundir como un gas (efusión), y

disolver sustancias como un líquido (disolvente). Los FSC se caracterizan por el

amplio rango de densidades que pueden adoptar. Por encima de las condiciones

críticas, pequeños cambios en la presión y la temperatura producen grandes cambios

en la densidad.

En un diagrama de fases clásico, las curvas

de fusión, sublimación y vaporización muestran las zonas de coexistencia de dos

fases. Tan solo hay un punto de coexistencia de tres fases, el llamado punto

triple (PT). El cambio de fase se asocia a un cambio brusco de entalpía y densidad.

Pero por encima del punto crítico (PC) este cambio no se produce, por tanto,

podríamos definir este punto como aquel por encima del cual no se produce

licuefacción al presurizar, ni gasificación al calentar; y por ende un fluido supercrítico

es aquel que se encuentra por encima de dicho punto.

PROPIEDADES:

Las propiedades de que se muestran en las tablas anteriores derivan en las siguientes

características comunes a los fluidos supercríticos:

No existe interfase gas-líquido

La compresibilidad isotérmica se hace infinitamente positiva

El coeficiente de expansión térmica es infinito y positivo

La entalpía de vaporización es cero

Si la densidad se mantiene constante e igual a la densidad crítica la capacidad

calorífica a volumen constante tiende al infinito

La densidad por encima del punto crítico depende básicamente de la presión y la

temperatura, pero en cualquier caso está más cercana a la de los líquidos que a la

de los gases. La densidad aumenta si lo hace la presión a temperatura constante y

si disminuye la temperatura a presión constante.

La viscosidad es mucho más baja que la de los líquidos, lo que le confiere

propiedades hidrodinámicas muy favorables

La bajísima tensión superficial permite una alta penetrabilidad a través de sólidos

porosos y lechos empaquetados.

Mayores coeficientes de difusión (difusividad) que en líquidos por lo que la

transferencia de materia es más favorable

EXTRACCION CON FSC Un fluido supercrítico es cualquier substancia a una temperatura y presión por

encima de su punto crítico termodinámico. Tiene la propiedad de difundirse a través de los sólidos como un gas, y de disolver los materiales como un líquido. Adicionalmente, puede cambiar rápidamente la densidad con pequeños cambios en la temperatura o presión. Estas propiedades lo hacen conveniente como un sustituto de los solventes orgánicos en los procesos de extracción.

Los fluidos supercríticos (FSC) tienen la capacidad de extraer ciertos compuestos químicos con el uso de determinados solventes específicos bajo la combinación de temperatura y presión. En la Tabla 1 se muestran las propiedades críticas de algunos compuestos comúnmente usados como fluidos supercríticos. El CO2 es el fluido supercrítico más utilizado debido a que es no tóxico, no inflamable, no corrosivo, incoloro, no es costoso, se elimina fácilmente, no deja residuos, sus condiciones críticas son relativamente fáciles de alcanzar y se consigue con diferentes grados de pureza, se puede trabajar a baja temperatura y por tanto, se pueden separar compuestos termolábiles, se puede obtener a partir de procesos de fermentación alcohólica y ayuda a prevenir la degradación térmica de ciertos componentes químicos del alimento cuando son extraídos (Brunner, 2005; Hurtado, 2002; Rosa y Meireles, 2005). El problema con muchos de los fluidos que aparecen en la Tabla 1, en comparación con el CO2 es que hay ciertas dificultades en obtener solventes puros del fluido. Las ventajas de los fluidos supercríticos son:

Tabla 1: Propiedades críticas de los FSC

Fluido Tc (oC)Pc

(bar)

ρ

(Kg/m3)Acetileno 36 62.47 232.14Acetona 235 47.00 278.00Agua 374 220.90 322.60Dióxido de Carbón 31 73.86 467.60Etano 32 48.71 135.75Etanol 240.4 61.40 276.00Etileno 9 50.40 195.80Metano -83 45.95 161.43Metanol 239.4 80.90 272.00

Propano 97 42.47 225.64Propileno 91.8 46.00 232.00