Los Fluidos Supercríticos

Cuanto gusto me da volver a saludarlos queridos lectores después de un larga ausencia por motivos de carácter académico que absorbían demasiado mi tiempo, pero estoy de regreso con un interesante nota sobre una clase de fluidos que hasta hace unos días no tenia la más mínima idea de que se traban, comienza la historia...

Me encontraba buscando algunos artículos científicos relacionados con una reacción de transesterificación en el laboratorio de química orgánica del instituto de ciencias básicas de la Universidad Veracruzana, charlaba con mi profesor el Dr. Ricardo Tovar sobre algunos métodos existentes para la extracción de biodiesel cuando el me pregunto si sabía que era un fluido supercrítico, vagas ideas rondaban por mi cabeza pero ninguna parecía correcta, le respondí que no; me explico brevemente de que se trataba y sobre la posibilidad de trabajar con alguno de ellos en nuestras investigaciones.

La chispa de conocimiento se prendió en mi interior y llegado a mi casa me día a la búsqueda para poder comprender que era un fluido supercrítico, por lo que les comparto este breve conocimiento.

Un fluido Supercrítico (FSC) es cualquier sustancia que se encuentre en condiciones de presión y temperatura superiores al punto crítico( el punto crítico es aquel límite para el cual el volumen de un líquido es igual al de una masa igual de valor o, dicho de otro modo, en el cual las densidades del líquido y del vapor son iguales)

En el diagrama las curvas de fusión , sublimación y vaporización muestran las zonas de coexistencia de dos fases. Tan solo hay un punto de coexistencia de tres fases, el llamado punto triple (PT). El cambio de fase se asocia a un cambio brusco de entalpía y densidad. Pero por encima del punto crítico (PC) este cambio no se produce, por tanto, podríamos definir este punto como aquel por encima del cual no se produce licuefacción al presurizar, ni gasificación al calentar; y por ende un fluido supercrítico es aquel que se encuentra por encima de dicho punto.

Poseen unas propiedades típicas, lo que habitualmente se denomina como “un híbrido entre un líquido y un gas”, es decir, puede difundir como un gas, y disolver materiales como un líquido. Los FSC se caracterizan por el amplio rango de densidades que pueden adoptar. Por encima de las condiciones críticas, pequeños cambios en la presión y la temperatura producen grandes cambios en la densidad.

En términos generales, un fluido supercrítico posee propiedades entre las de un gas y de un líquido.

Algunas de sus propiedades son:

• No existe interfase gas-líquido
• La compresibilidad isotérmica se hace infinitamente positiva
• El coeficiente de expansión térmica es infinito y positivo.
• La entalpía de vaporización es cero
• Si la densidad se mantiene constante e igual a la densidad crítica la capacidad calorífica a volumen constante tiende al infinito
• La densidad por encima del punto crítico depende básicamente de la presión y la temperatura, pero en cualquier caso está más cercana a la de los líquidos que a la de los gases.
• La densidad aumenta si lo hace la presión a temperatura constante y si disminuye la temperatura a presión constante.
• La viscosidad es mucho más baja que la de los líquidos, lo que le confiere propiedades hidrodinámicas muy favorables
• La bajísima tensión superficial permite una alta penetrabilidad a través de sólidos porosos y lechos empaquetados.
• Mayores coeficientes de difusión (difusividad) que en líquidos por lo que la transferencia de materia es más favorable.

Ejemplo de tales fluidos son el CO2, agua, metanol , etano, propanol, etileno, propileno,metanol, etanol y acetona.

Por lo que al usarse como disolvente traen grandes beneficios en los procesos de extracción, ya que al comportarse como un líquido facilita la disolución de los solutos, a la vez que, su comportamiento como gas permite una fácil separación de la matriz. Esto conlleva un proceso de extracción más rápido, eficiente y selectivo que en el caso de la extracción líquido-líquido.

En caso de los biodiesel se de metanol supercrítico permite en síntesis de sin necesidad de utilizar catalizador. Con esta estrategia se evitan algunos de los problemas presentes en la síntesis tradicional (formación de jabones por la presencia de ácidos grasos libres o los inconvenientes de la separación del catalizador). Además se evitan las etapas de separación y purificación con el ahorro económico y energético que esto conlleva.

Por eso la ciencia a optado por estos nuevos fluidos que facilitan muchas reacciones principalmente en sintesis orgánica.

Espero que el conocimiento de este tipo de fluidos les sea de utilidad en su vida, tal vez algunas vez lleguen a trabajar con alguno de ellos.