I FLUIDI SUPERCRITICI
Fluidi supercritici: un fluido supercritico è qualsiasi sostanza a temperatura e pressione superiori al suo punto critico. Può diffondersi attraverso i solidi come un gas e dissolvere i materiali come un liquido. Inoltre, vicino al punto critico, piccoli cambiamenti di pressione o temperatura determinano grandi cambiamenti di densità, consentendo di "mettere a punto" molte proprietà di un fluido supercritico. I fluidi supercritici sono adatti come sostituti dei solventi organici in una vasta gamma di processi industriali e di laboratorio. La CO2 è tra i fluidi supercritici il più comunemente utilizzato in tutto il mondo.
PER COSA SI UTILIZZANO I FLUIDI SUPERCRITCI
Grafici dei fluidi supercritici
diagramma di fase co2
Rappresentazione del punto triplo e supercritico
diagramma della densita'
Rappresentazione della densità al variare di pressione e temperatura.
DIAGRAMMA DI MOLLIER
Rappresentazione dei parametri termodinamici.
VANTAGGI DEI FLUIDI SUPERCRITICI: LA CO2
La CO2 è un fluido supercritico, il più comune fra i fluidi supercritici, è molto attraente per molte ragioni:
• molto economico e abbondante in forma pura (per uso alimentare) in tutto il mondo;
• non infiammabile e non tossico;
• rispettoso dell'ambiente, in quanto gas non inquinante e poiché la maggior parte della CO2 viene prodotta da flussi di rifiuti;
• temperatura critica a 31°C, consentendo operazioni a temperatura prossima a quella ambiente,
• evita alterazioni del prodotto;
• pressione critica a 74 bar, che porta ad una pressione di esercizio “accettabile”, generalmente compresa tra 100 e 350 bar.
• molto economico e abbondante in forma pura (per uso alimentare) in tutto il mondo;
• non infiammabile e non tossico;
• rispettoso dell'ambiente, in quanto gas non inquinante e poiché la maggior parte della CO2 viene prodotta da flussi di rifiuti;
• temperatura critica a 31°C, consentendo operazioni a temperatura prossima a quella ambiente,
• evita alterazioni del prodotto;
• pressione critica a 74 bar, che porta ad una pressione di esercizio “accettabile”, generalmente compresa tra 100 e 350 bar.
Co-solvente: solvente organico aggiunto ai fluidi supercritici principali (generalmente anidride carbonica) per modificare il suo potere solvente nei confronti delle molecole “polari” poiché il fluido stesso è in grado di dissolvere solo molecole “non polari”; generalmente il co-solvente viene scelto tra alcoli a catena corta, esteri o chetoni. Per ovvie ragioni, in molti casi si preferisce l'etanolo poiché è abbondante ed economico in forme pure (per uso alimentare, per farmacopea), non pericoloso per l'ambiente e non molto tossico se usato in piccole quantità, dal 2% al 5% nel flusso principale.
La CO2 è disponibile sia in bombole o pacchi bombola di volume limitato, sia sfusa da serbatoi contenenti da 4 a 30 tonnellate di gas liquefatto e non come fluido supercritico ad una pressione di 18 bar e ad una temperatura intorno a –18°C. Questi serbatoi sono alimentati direttamente da camion criogenici. Il prezzo è molto sensibile alla quantità consegnata poiché il trasporto è il costo principale perché l'anidride carbonica è disponibile a un prezzo molto basso in vari impianti chimici.
Poiché la maggior parte degli impianti SCF richiedono anidride carbonica liquida a una pressione di circa 45 bar, il gas liquefatto deve essere compresso dalla pressione di stoccaggio (18 bar) a 50 bar attraverso una pompa di trasferimento. Per le applicazioni nell'industria alimentare e farmaceutica è obbligatorio utilizzare una pompa “a secco” per evitare qualsiasi contaminazione da parte del lubrificante della pompa.
