Dióxido de carbono en estado supercrítico y líquido

Los fluidos supercríticos (SCF, siglas en ingles) se obtienen al someter a las sustancias a temperaturas y presiones por encima de su punto crítico. En esta situación se pueden considerar la sustancia en estado gaseoso pero con una densidad elevada y por eso presentan propiedades características tanto de líquidos como de gases.

El dióxido de carbono en estado supercrítico (CO2,SCF) tiene así la capacidad de disolución de un líquido similar a los disolventes orgánicos, hecho que permite disolver la suciedad con rapidez, principalmente los compuestos orgánicos no polares. Debido a su viscosidad y la capacidad de difusión propia de un gas, tiene además un alto grado de penetración en cavidades minúsculas y una gran capacidad de dispersar los contaminantes disueltos.

Los compuestos iónicos o polares son poco solubles en CO2. Para aumentar su capacidad de disolución, se pueden añadir disolventes polares como el agua o el metanol a concentraciones bajas1.

El sistema consiste en dos compartimentos, uno de limpieza y otro de separación.  Al inicio se inyecta CO2 líquido en el compartimento de limpieza donde se encuentran las piezas y posteriormente se aumenta la presión de este compartimento hasta que el CO2 alcance a su estado supercrítico. El proceso de limpieza consiste en la inmersión de las piezas en SCF durante un tiempo con o sin agitación del SCF y con la recirculación del SCF o con su reemplazamiento  por el SCF limpio. Al final del ciclo de limpieza, se inyecta SCF limpio adicional para reemplazar el contaminado. Este se envía por una válvula de reducción de presión y se evapora con los contaminantes volátiles en el compartimento de separación, mientras los contaminantes no volátiles se depositan en el fondo. También existen sistemas similares de inmersión que utilizan CO2 líquido (LCO2) para limpiar las piezas sin que pase al estado crítico.  El LCO2  mantiene mejor la capacidad de disolución del SCF y ofrece la ventaje de ser un líquido que permite aumentar su actividad desengrasante mediante procesos adicionales tales como el uso de ultrasonidos o megasonidos2.

 

 

Bibliografía

 

  1. Russick EM, Poulter GA, Adkins CLJ, Sorensen NR. Corrosive effects of supercritical carbon dioxide and cosolvents on metals. Govt Reports Announcements & Index (GRA&I), Issue 23, 1994
  2. Hill EA, Monroe KR. Demostration of a Liquid Carbon Dioxide Process for Cleaning Metal Parts. Govt Reports Announcements & Index (GRA&I), Issue 06, 1997