Che cos'è un gas supercritico?

Il gas supercritico, più correttamente noto come fluido supercritico, è uno stato distinto della materia che ha proprietà sia di un liquido che di un gas. Un gas supercritico può essere considerato uno stato intermedio tra liquidi e gas. I gas supercritici vengono creati solo al di sopra del punto critico termodinamico di un materiale. Questo di solito significa alte pressioni, spesso tra circa 40 e 80 atmosfere, anche se varia notevolmente. Alcuni punti critici, in particolare l'acqua, sono alti quanto 218 atmosfere e oltre. I fluidi supercritici hanno basse viscosità e alta diffusività.

I gas supercritici possono diffondersi all'interno e attraverso i solidi come un gas, ma dissolvono anche determinati materiali come un liquido. I fluidi supercritici si trovano in almeno due aree della natura. Il primo riguarda le prese d'aria idrotermali e i vulcani sottomarini sul fondo dell'oceano, dove la pressione è così grande che è possibile la creazione di un gas supercritico. La pressione a 3 km (1,8 mi) sott'acqua è di 300 atmosfere, più che sufficiente. Un altro gas supercritico naturale è l'atmosfera inferiore di Venere, che è molto densa e calda (93 atmosfere, 735 K) in superficie. Stranamente, ciò significa che sulla superficie si possono trovare solo due stati di materia: gas solido e supercritico. Non esistono liquidi e gas convenzionali lì.

I fluidi supercritici hanno almeno una dozzina di applicazioni industriali. Uno è l'estrazione del fluido supercritico, in cui i fluidi supercritici vengono utilizzati per estrarre del materiale da una matrice circostante. Questo è usato per estrarre la caffeina dai chicchi di caffè. L'anidride carbonica supercritica succhia la caffeina da loro. Allo stesso modo, i fluidi supercritici vengono utilizzati nell'essiccazione supercritica, che estrae un liquido da una matrice. Questo viene utilizzato nella preparazione di campioni biologici per la microscopia elettronica, nonché nella sintesi di aerogel, un materiale che detiene 12 Guinness World Records per proprietà come leggerezza e isolamento.

L'ossidazione supercritica dell'acqua viene utilizzata per ossidare i rifiuti pericolosi, rendendoli sicuri per lo smaltimento. Il processo viene anche utilizzato per sintetizzare micro e nanoparticelle per varie applicazioni farmaceutiche. Il contrario dell'estrazione del fluido supercritico è chiamato impregnazione, per cui un materiale viene introdotto in una matrice piuttosto che rimosso. L'elenco continua. Come puoi vedere, le applicazioni dei fluidi supercritici sono numerose.