Fluidos Super Críticos

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE OAXACA.

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA.

FISICO QUÍMICA II
FLUIDOS SUPER CRÍTICOS

QA

19/ FEB/ 2013.

Desde la década de 1990, en la bibliografía química se ha visto un aumento en la publicación de trabajos que describen las propiedades y aplicaciones de los fluidos supercríticos, en particular dióxido de carbono y agua supercrítica. Uno de los estímulospara este interés es la búsqueda de disolventes verdes que sustituyan los compuestos orgánicos volátiles.
Un fluido supercrítico (FSC) es aquel que se encuentra en condiciones de temperatura y presión por encima del punto como lo muestra la Figura 1, para el CO2. Sin embargo desde el punto de vista de la Extracción por Fluidos Supercríticos (EFS) una definición mas específica es la de un gaspesado con poder de solvencia dependiente de la densidad, y en el que el estado líquido y gaseoso no se distinguen (Luque de Castro y colab., 1994), por este motivo el poder solvente de un FSC es altamente dependiente de su temperatura y presión.
Un fluido supercrítico posee propiedades de disolvente que se parecen a las de un líquido, pero también exhibe propiedades de transporte parecidas a las deun gas. De esta manera, un fluido supercrítico no solo puede disolver solutos sino que también es miscible con los gases ordinarios y puede penetrar en los poros de los sólidos. Los fluidos supercríticos tienen una viscosidad más baja y un coeficiente de difusión más elevado que los líquidos. La densidad de un fluido supercrítico aumenta al aumentar la presión y, al aumentar la densidad, lasolubilidad de un soluto en el fluido supercrítico aumenta de manera espectacular. El hecho de que las propiedades puedan ajustarse variando la presión y la temperatura tiene ventajas para la aplicación de estos fluidos como agentes de extracción. Utilizar un fluido supercrítico para la extracción de un material determinado a partir de una materia prima supone el reparto del material en el 2 líquidosupercrítico, seguido de un cambio de temperatura y presión que tiene como resultado el aislamiento del soluto puro por vaporización del CO2. Finalmente, el fluido supercrítico puede reciclarse invirtiendo el cambio en las condiciones de temperatura y presión
Propiedades
Como ya se mencionó, en un fluido supercrítico no se distinguen el estado líquido ni el gaseoso, esto debido a que los dosestados desaparecen para formar una sola fase, esto le permite a un fluido supercrítico tener propiedades tanto de líquido como de gas (Luque de Castro y colab., 1994).

Principales Fluidos Supercríticos
Tabla 1. Principales fluidos supercríticos
Compuesto | Tc (°C) | Pc (bar) |
Xenón | 16.6 | 57.6 |
Triclorometano | 25.9 | 46.9 |
Clorotrifluorometano | 29.0 | 38.7 |
Bióxido de Carbono |31.0 | 72.9 |
Monóxido de Dinitrógeno | 36.5 | 71.7 |
Hexafluoruro de Azufre | 45.5 | 37.1 |
Clorodifluorometano | 96.4 | 48.5 |
Propano | 96.8 | 42.4 |
Amonio | 132.4 | 111.3 |
Troclorofluorommetano | 198.0 | 43.5 |
Agua | 374.0 | 217.7 |
Tabla 2. Cosolventes que han sido usados en EFS
1,4 Dioxano | n-Heptanol |
2-Butanol | n-Hexano |
n-Butanol | n-Hexanol |
t-Butanol |Isopropanol |
Ácido acético | Metanol |
Metanol | 2-Metoxietanol |
Disulfuro de carbono | Metil-t-butil éter |
Tetracloruro de carbono | Cloruro de metilo |
Cloroformo | N,N-dimmetilacetamida |
n-Decanol | n-Pentanol |
Dietil éter | 2-Pentanol |
Disopropil éter | n-Propanol |
Etanol | Hexafluoruro de Azufre |
Acetato de etilo | Tetrahidrofurano |
Fluoroforno |Triclorofluorometano |
Ácido fórmico | Agua |
Otros disolventes supercríticos bien estudiados son NH3 y H2O. La temperatura y presión críticas del NH3 supercrítico son accesibles, pero el disolvente es químicamente muy reactivo y es relativamente peligroso para aplicaciones a gran escala. El H2O en estado supercrítico tiene un temperatura y presión críticas relativamente elevadas que limitan su uso. Aún así,...