Ülekriitiline süsinikdioksiid

Süsinikdioksiidi minek ülekriitilisse olekusse

Ülekriitiline süsinikdioksiid (superkriitiline süsinikdioksiid) tähendab eriomadustega fluidumina esinevat süsinikdioksiidi temperatuuril ja rõhul, mis on võrdne või kõrgem kui tema kriitilise punkti väärtused. Nendel tingimustel – üle 31,1 °C (304,1 K) ja 72,9 atm (7,38 MPa) – on selle aine omadused gaasi ja vedeliku vahepealsed.

Ülekriitilises olekus süsinikdioksiidi (CO₂) kasutamine, lisaks suhteliselt madalatele kriitilistele parameetritele, on seotud veel mitme kasuliku aspektiga:

on odav ja kergesti puhastatav;
on mitte-toksiline ja tema kasutamine ei põhjusta keskkonnale lisakoormust;
on keemiliselt suhteliselt inertne ning temaga töötamisel puudub plahvatus- ja süttimisoht, üldjuhul kasutatakse suletud süsteeme, mis välistavad hapniku osalemise protsessis;
lahusti polaarsust saab kergesti muuta orgaaniliste lisanditega nagu alkoholid;
normaaltingimustele üleminekul CO₂ lendub; produkti saamiseks ei ole vaja läbi viia selliseid protsesse nagu destillatsioon või lahusti aurustamine, energiat on vaja ainult ülekriitilise oleku saavutamiseks.

Ülekriitilist CO₂ kasutatakse suures ulatuses taimse materjali ekstraheerimisel, kuna võimaldab hoiduda klassikaliste meetodite puudustest nagu termiline lagunemine, hüdrolüüs, lahusti jäägid. Laborites kasutatakse ülekriitilise CO₂ ekstraktsiooni keerulise koostisega materjalide (taimed, põlevkivi jmt) keemilise koostise iseloomustamiseks. Ülekriitiliste lahustitega saadud ekstraktid erinevad klassikaliste ekstraktsioonimeetoditega saaduist.

Intensiivselt uuritakse ja arendatakse tööstuslikke rakendusi ülekriitilise CO₂ kasutamiseks reaktsiooni keskkonnana, kasutades tema omaduste lihtsaid varieerimisvõimalusi. Eriti perspektiivne on see hüdrogeenimisreaktsioonide puhul, sest CO₂ lahustab väga hästi vesinikku. Kuivatamist ülekriitilise CO₂-ga kasutatakse mahtmaterjalide – aerogeelide – valmistamisel. Selleks, et saavutada võimalikult väikese tihedusega aerogeel, on vaja seda kuivatada nii, et tahke faasi struktuur kuivatamise käigus ei muutuks.

Ülekriitilisse olekusse viidud süsihappegaasi kasutatakse ka süsihappegaasi geoloogilisel ladustamisel, kui seda pumbatakse otse mõnda geoloogilisse struktuuri, näiteks nafta- või gaasimaardlasse, kivisöe vahekihti, soolasesse põhjaveekihti või poorsesse basalti.

Vaata ka