O que é secagem supercrítica?

Quando uma substância é seca por métodos normais de aplicação de calor e pressão a uma taxa finita, a substância passa pela barreira líquido-gás, onde a quantidade de estresse capilar muda, causando a desinfecção da substância. Esse processo de secagem afeta a tensão superficial geral da substância, causando a quebra ou a degeneração de estruturas delicadas. Para evitar esse problema, existe uma secagem supercrítica, que seca uma substância por meio de altas temperaturas e altas pressões, e contorna o limite de gás líquido em vez de passar por ele. A densidade do líquido e do gás é a mesma e, molecularmente, não há diferença entre os dois. A secagem supercrítica pode ser usada com fluidos supercríticos, e existem vários métodos de secagem diferentes.

O processo normal de secagem envolve o uso de calor ou pressão médio e é bom quando aplicado a substâncias como a água, que não são facilmente quebradas. Algumas substâncias ou dispositivos - como dispositivos microeletromecânicos que possuem máquinas minúsculas - experimentam um desequilíbrio durante esse processo de secagem porque, quando a tensão superficial do líquido muda para um gás, ele puxa a estrutura da substância. Em estruturas delicadas, esse puxar pode criar problemas.

Para contornar esse problema de tensão superficial, a secagem supercrítica é um método que contorna o limite de gás líquido e não afeta o estresse capilar da substância. O estresse capilar é o espaço entre os poros da substância e, quando o líquido se torna um gás por meios normais, o estresse capilar causa o colapso da substância. Para fazer isso, é necessário um fluido supercrítico. Esses fluidos se parecem com líquidos, mas são capazes de se expandir e comprimir como gases; eles também são capazes de dissolver outras substâncias. A preparação desses fluidos envolve a saturação dos poros com um solvente orgânico.

Existem várias maneiras de realizar a secagem supercrítica. No método de alta pressão e alta temperatura, uma câmara de pressão é preenchida com o fluido supercrítico e o solvente orgânico no qual o fluido supercrítico foi imerso. A substância é rapidamente exposta ao calor e à pressão que ultrapassam seu limite crítico, fazendo com que o fluido se transforme em um gás onde o estresse capilar é mantido.

Embora o método de alta pressão e alta temperatura seja a maneira mais comum de realizar secagem supercrítica, existe um método de baixa temperatura; esse método é mais seguro, porque o outro pode ser explosivo e algumas substâncias não aguentam a alta pressão e o calor. Em vez de um solvente orgânico, o dióxido de carbono é usado, porque é extraído supercriticamente a baixa temperatura. A secagem supercrítica com esse método nem sempre é bem-sucedida, porque alguns fluidos reagem com o dióxido de carbono para criar carbonatos de metal.