Anidride carbonica supercritica

Diagramma di fase dell'anidride carbonica (non in scala)
Anidride carbonica nel punto critico

L'anidride carbonica supercritica (anche anidride carbonica supercritica o scCO 2 , dall'inglese supercritico ) è l' anidride carbonica in uno stato fluido al di sopra della sua temperatura e pressione critiche .

proprietà

Le proprietà dell'anidride carbonica nello stato di aggregazione supercritico sono comprese tra quelle del gas e quelle del liquido . Pertanto differiscono in modo significativo dalle proprietà in condizioni standard . L'anidride carbonica supercritica è densa quanto un liquido, ma ha la stessa viscosità di un gas.

La CO 2 supercritica si verifica quando la pressione e la temperatura sono al di sopra del punto critico P c per l'anidride carbonica, cioè a una temperatura superiore a 304,13  K (30,980  ° C ) e ad una pressione superiore a 7,375  MPa (73,75  bar ). Il volume molare critico è 94 cm 3 · mol −1 .

Le proprietà del solvente dipendono fortemente dalla densità, che può essere regolata su un intervallo relativamente ampio. Una densità maggiore aumenta la solubilità della maggior parte delle sostanze.

uso

Poiché è prontamente disponibile, non tossico e facile da separare dalle sostanze disciolte, l'anidride carbonica supercritica è un solvente promettente per un'ampia gamma di applicazioni.

Grazie alla sua fluidità, l' anidride carbonica supercritica è una sostanza estremamente agile. Pertanto, può penetrare in altre sostanze e viene utilizzato nell'industria come agente di estrazione o agente di distrazione (z. B. per la decaffeinizzazione del caffè ) viene utilizzato perché ha un'elevata solubilità. Lo stato di avanzamento del processo può, ad esempio , essere monitorato online utilizzando la tecnologia NIR . Nel 2007, un quinto di tutti i caffè decaffeinati sono stati prodotti mediante estrazione con anidride carbonica supercritica. Tuttavia, viene anche utilizzato per una varietà di altri processi industriali come agente schiumogeno, refrigerante e solvente .

I campioni organici possono essere essiccati molto delicatamente con CO 2 supercritica (ad es. Per microscopia elettronica a scansione ). I campioni vengono prima reticolati, l'acqua viene gradualmente scambiata con un solvente (solitamente acetone ) e l'acetone viene scaricato con CO 2 supercritica . Come risultato di questa procedura, le strutture vengono in gran parte conservate e si verificano solo pochi artefatti . Il processo è chiamato essiccazione del punto critico o essiccazione supercritica .

Recenti studi hanno dimostrato che l'anidride carbonica supercritica è un'efficace alternativa per la sterilizzazione di materiale biologico e strumenti medici. Il processo si svolge in condizioni miti e mantiene la morfologia e il profilo proteico dei vaccini morti . Su scala di laboratorio, l'anidride carbonica supercritica è stata utilizzata come estraente nella determinazione degli idrocarburi policiclici aromatici nei suoli e nei rifiuti solidi e nella determinazione degli idrocarburi estraibili in sedimenti, ceneri volanti, acqua e altri mezzi.

Da oltre 30 anni viene utilizzato nelle esplorazioni petrolifere mediante un recupero potenziato di petrolio , poiché lo scarico di petrolio dai depositi può essere notevolmente aumentato con anidride carbonica supercritica. Anche con il previsto trasferimento di anidride carbonica nel sottosuolo ( sequestro ), il gas iniettato sarà in molti casi in uno stato supercritico a causa delle condizioni di pressione e temperatura.

Anche nelle aree di vulcani attivi , si deve presumere che l'anidride carbonica si trovi in ​​uno stato supercritico a profondità di 1 km o più. L'uso di anidride carbonica supercritica è concepibile nell'uso geotermico di rocce asciutte a profondità di 4 km o più. Qui, l'anidride carbonica supercritica presenta vantaggi rispetto all'acqua, che si traducono in un bilancio energetico complessivo migliore del 30% .

Dal 2006, l' anidride carbonica supercritica è stata utilizzata anche nelle pulizie commerciali per i clienti privati, ma il numero di punti di raccolta era limitato a poche decine in tutta la Germania alla fine del 2007. Poiché l'anidride carbonica del solvente consente una pulizia chimica molto più rispettosa dell'ambiente, esiste il Blue Angel (Jury Umweltzeichen, RAL-UZ 126).

Secondo la rivista Industrial & Engineering Chemistry Research , il fisico Nabil Lawandy , che insegna alla Brown University , USA, ha un brevetto sulla pulizia delle banconote con anidride carbonica supercritica in modo che le banconote possano essere riutilizzate invece di essere distrutte dalla frantumazione. Due banche centrali del G-8 dovrebbero attualmente (2014) iniziare a testare il sistema.

Un altro approccio è il suo utilizzo come mezzo nelle turbine per immagazzinare e generare elettricità .

Usa in analisi

L'anidride carbonica supercritica viene utilizzata come fase mobile nella cromatografia a fluido supercritico .

letteratura

link internet

Prove individuali

  1. ↑ Peter W. Atkins, Julio De Paula: Breve libro di testo di chimica fisica . 4a edizione. Wiley-VCH, Weinheim 2006, ISBN 978-3-527-31807-0 , pagg. 216 .
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  4. ↑ Heike Scharnhop: Applicazione della cromatografia in controcorrente ad alta velocità per il frazionamento e l'isolamento dei costituenti del caffè . Cuvillier Verlag, Göttingen 2007, ISBN 978-3-86727-417-3 , p. 11 ( anteprima limitata nella ricerca di libri di Google - anche tesi di laurea, TU Braunschweig).
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