Wat is een superkritisch gas?
Superkritisch gas, beter bekend als superkritisch fluïdum, is een afzonderlijke materietoestand die eigenschappen heeft van zowel een vloeistof als een gas. Een superkritisch gas kan worden beschouwd als een intermediaire toestand tussen vloeistoffen en gassen. Superkritische gassen worden alleen gecreëerd boven het thermodynamische kritieke punt van een materiaal. Dit betekent meestal hoge drukken, vaak tussen ongeveer 40 en 80 atmosfeer, hoewel het sterk varieert. Sommige kritieke punten, met name water, zijn zo hoog als 218 atmosfeer en verder. Superkritische vloeistoffen hebben lage viscositeiten en hoge diffusiviteiten.
Superkritische gassen kunnen diffunderen in en door vaste stoffen zoals een gas, maar lost ook bepaalde materialen op, zoals een vloeistof. Superkritische vloeistoffen worden in ten minste twee natuurgebieden aangetroffen. De eerste is rond hydrothermische ventilatieopeningen en onderzeese vulkanen op de oceaanbodem, waar de druk zo groot is dat de creatie van een superkritisch gas mogelijk is. De druk op 3 km (1,8 mi) onder water is 300 atmosfeer, meer dan genoeg. Een ander natuurlijk superkritisch gas is de lagere atmosfeer van Venus, die aan het oppervlak erg dicht en heet is (93 atmosfeer, 735 K). Vreemd genoeg betekent dit dat er slechts twee materietoestanden aan het oppervlak kunnen worden gevonden: vast en superkritisch gas. Conventionele vloeistoffen en gassen bestaan daar niet.
Superkritische vloeistoffen hebben minstens een dozijn industriële toepassingen. Een daarvan is superkritische vloeistofextractie, waarbij superkritische vloeistoffen worden gebruikt om wat materiaal uit een omringende matrix te extraheren. Dit wordt gebruikt om cafeïne uit koffiebonen te extraheren. Superkritisch koolstofdioxide zuigt de cafeïne er direct uit. Evenzo worden superkritische vloeistoffen gebruikt bij superkritisch drogen, dat een vloeistof uit een matrix extraheert. Dit wordt gebruikt bij de bereiding van biologische monsters voor elektronenmicroscopie, evenals de synthese van aerogel, een materiaal dat 12 Guinness World Records bevat voor eigenschappen zoals lichtheid en isolatie.
Superkritische wateroxidatie wordt gebruikt om gevaarlijke afvalstoffen te oxideren, waardoor ze veilig kunnen worden verwijderd. Het proces wordt ook gebruikt om micro- en nanodeeltjes te synthetiseren voor verschillende farmaceutische toepassingen. Het omgekeerde van superkritische vloeistofextractie wordt impregnatie genoemd, waarbij een materiaal in een matrix wordt geïntroduceerd in plaats van verwijderd. De lijst gaat verder. Zoals u kunt zien, zijn de toepassingen van superkritische vloeistoffen talrijk.