Co je superkritický plyn?

Supercritický plyn, přesněji známý jako superkritická tekutina, je zřetelný stav hmoty, který má vlastnosti jak kapaliny, tak plynu. Nadkritický plyn lze považovat za mezistupeň mezi kapalinami a plyny. Nadkritické plyny jsou vytvářeny pouze nad termodynamickým kritickým bodem materiálu. To obvykle znamená vysoké tlaky, často mezi asi 40 a 80 atmosférami, i když se velmi liší. Některé kritické body, zejména voda, jsou až 218 atmosfér a dále. Supercritické tekutiny mají nízkou viskozitu a vysokou difuzivitu.

Supercritické plyny se mohou difundovat do pevných látek a skrz je jako plyn, ale také rozpouští určité materiály jako kapalinu. Supercritické tekutiny se nacházejí v nejméně dvou přírodních oblastech. První je kolem hydrotermálních průduchů a podmořských sopek na dně oceánu, kde je tlak tak velký, že je možné vytvořit superkritický plyn. Tlak 3 km (1,8 km) pod vodou je více než dostatečný. Dalším přírodním superkritickým plynem je nižší atmosféra Venuše, která je na povrchu velmi hustá a horká (93 atmosfér, 735 K). Kupodivu to znamená, že na povrchu se nacházejí pouze dva stavy hmoty: pevný a superkritický plyn. Konvenční kapaliny a plyny tam neexistují.

Supercritické tekutiny mají nejméně tucet průmyslových aplikací. Jedním z nich je extrakce superkritickou tekutinou, kde se superkritické tekutiny používají k extrakci určitého materiálu z okolní matrice. To se používá k extrakci kofeinu z kávových zrn. Supercritický oxid uhličitý z nich přímo vysává kofein. Podobně se superkritické tekutiny používají při superkritickém sušení, které extrahuje kapalinu z matrice. Používá se při přípravě biologických vzorků pro elektronovou mikroskopii a při syntéze aerogelu, materiálu, který obsahuje 12 Guinnessových světových rekordů pro vlastnosti, jako je lehkost a izolace.

Superkritická oxidace vody se používá k oxidaci nebezpečných odpadů, což je činí bezpečnými pro likvidaci. Tento proces se také používá k syntéze mikro a nanočástic pro různé farmaceutické aplikace. Reverzní extrakce superkritické tekutiny se nazývá impregnace, přičemž materiál je zaveden do matrice, spíše než odstraněn. Seznam pokračuje. Jak vidíte, aplikace superkritických tekutin jsou četné.