Was ist überkritisches kohlenstoffdioxid?

Überkritisches Kohlenstoffdioxid (scCO2)

Überkritisches Kohlenstoffdioxid (scCO2) ist ein Zustand von Kohlenstoffdioxid (CO2), bei dem es sowohl gasförmige als auch flüssige Eigenschaften aufweist. Es tritt auf, wenn CO2 über seinen kritischen Punkt (31,1 °C und 7,38 MPa) erhitzt und unter Druck gesetzt wird.

Eigenschaften:

• Lösungsmittel: ScCO2 ist ein ausgezeichnetes, einstellbares Lösungsmittel. Seine Lösungskraft kann durch Variieren von Temperatur und Druck gesteuert werden. (https://de.wikiwhat.page/kavramlar/lösungsmittel)
• Niedrige Viskosität und hohe Diffusionsfähigkeit: Im Vergleich zu flüssigen Lösungsmitteln hat scCO2 eine geringere Viskosität und eine höhere Diffusionsfähigkeit, was zu einer besseren Durchdringung von porösen Materialien führt.
• Ungiftig und nicht entflammbar: CO2 ist ungiftig, nicht entflammbar und leicht verfügbar, was scCO2 zu einer sicheren und umweltfreundlichen Alternative zu traditionellen organischen Lösungsmitteln macht.
• Leicht zu entfernen: Nach der Extraktion kann scCO2 einfach durch Druckentlastung entfernt werden, wodurch keine Lösungsmittelrückstände im Produkt verbleiben.
• Selektivität: Die Selektivität von scCO2 für bestimmte Substanzen kann durch die Zugabe von Co-Lösungsmitteln wie Ethanol oder Methanol angepasst werden.

Anwendungen:

• Extraktion: ScCO2 wird häufig in der Extraktion von Naturstoffen aus Pflanzen, beispielsweise bei der Entkoffeinierung von Kaffee oder der Gewinnung von Hopfenextrakten, eingesetzt. (https://de.wikiwhat.page/kavramlar/extraktion)
• Lebensmittelverarbeitung: Es wird in der Lebensmittelindustrie für die Extraktion von Ölen, Aromen und Farbstoffen verwendet.
• Pharmazeutische Industrie: ScCO2 dient zur Extraktion von pharmazeutischen Wirkstoffen und zur Herstellung von Mikrokapseln.
• Reinigung und Entfettung: Aufgrund seiner Lösungseigenschaften wird scCO2 zur Reinigung und Entfettung von Oberflächen, beispielsweise in der Halbleiterindustrie, eingesetzt.
• Chemische Reaktionen: ScCO2 kann als Reaktionsmedium für chemische Reaktionen dienen, insbesondere für die Polymerisation.
• Trockenreinigung: ScCO2 wird als umweltfreundliche Alternative zu Perchlorethylen in der chemischen Reinigung eingesetzt.
• Materialbearbeitung: Herstellung von Nanopartikeln und Beschichtungen.

Vorteile:

• Umweltfreundlich: Reduziert den Einsatz schädlicher organischer Lösungsmittel.
• Sicher: Nicht toxisch und nicht entflammbar.
• Hohe Reinheit der Produkte: Keine Lösungsmittelrückstände.
• Einstellbare Lösungskraft: Durch Variation von Temperatur und Druck.

Nachteile:

• Hohe Investitionskosten: Die Anlagen für die Arbeit mit überkritischen Fluiden sind teuer.
• Hoher Energieaufwand: Zum Erreichen und Aufrechterhalten der überkritischen Bedingungen ist Energie erforderlich.