¿QUE TAN ÚTILES SON LOS FSC? by Gabriela Batista

Concepto

gabrielabatistagabriela — 2020-09-26 00:41:19 UTC

Es cualquier sustancia que se encuentre en condiciones de presión y temperatura superiores a su punto crítico, lo que hace que se comporte como un híbrido entre un líquido y un gas, es decir, puede difundir como un gas (efusión), y disolver sustancias como un líquido (disolvente).
En un diagrama de fases clásico, 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.

^{https://www.interempresas.net/Quimica/Articulos/152961-Los-fluidos-supercriticos.html}
^{https://drive.google.com/file/d/17RmVhdllfuhoSasLwx6qdUqskycSVDn5/view?usp=drivesdk}

Historia

2020-09-26 23:47:25 UTC

Fue el científico irlandés llamado Thomas Andrews que durante los años de 1813 a 1885, en los estudios que realizó con CO2 a presión sometiéndolas a diferentes grados de temperaturas, reconoció en el año de 1869, por primera vez la existencia del punto crítico el cual se ubica a 31.1 °C. Pudo observar en su experimento que en dicho punto desaparecía el límite entre gas y líquido. Andrews entonces sugirió que existía una temperatura crítica diferente para cada gas que existía. En 1879, Hannay y Hogart midieron la solubilidad de distintos sólidos en fluidos supercríticos.

Características

2020-09-27 00:00:39 UTC

* Se comportan como líquidos facilitando la disolución y como gases permitiendo una fácil separación de la matriz.

* Presentan una baja viscosidad.

* La nueva "tecnología de fluidos supercríticos " ofrece mayor control cuando es aplicado y también es completamente no tóxico.

* Fluidos supercríticos ofrecen un potencial grande para la fabricación de productos químicos de alta calidad.

* La certificación FSC es también utilizada para demostrar un manejo sostenible de los bosques.
* La mayoría de los fluidos supercríticos no son tóxicos.

* A una presión dada, los fluidos supercríticos disuelven las sustancias mucho más en comparación con disolventes tradicionales.

* El uso de fluidos supercríticos en reacciones químicas es un campo de investigación muy actual.
* Un fluido supercrítico tiene la habilidad única de actuar como un gas (difundiéndose a través de sólidos) y como un líquido (disolviendo materiales).

Funcionamiento de los fluidos supercríticos

2020-09-27 00:32:26 UTC

Se basan en los procesos de extracción , ya que por poder comportarse como líquidos facilitan la disolución de los solutos, a la vez que, su comportamiento como gas permite una fácil separación de la matriz. Esto nos dirige hacia un proceso de extracción más rápido , eficiente y selectivo, contrario a que tuviéramos que realizar una extracción líquido - líquido .De la misma manera, se pueden utilizar algunos "disolventes verdes" como el CO2 evitando de esta manera el uso de los habituales disolventes orgánicos de las extracciones líquido -líquido .La instrumentación que se necesita para realizar una extracción con fluidos supercríticos se basa principalmente en una bomba de alta presión , una celda de extracción , una zona en cual se produce una descompresión de fluido y un sistema adecuado de colección de analitos .Las temperaturas varían entre los 30 a los 150º C y el tamaño de las celdas de extracción puede variar considerablemente. La extracción puede ser llevada a cabo de forma estática o forma dinámica .En la forma estática , la celda de extracción sufre una presurización. En el modelo dinámico ,el fluido se deja fluir de forma continua por medio de celdas de extracción.

Producción de biodiesel.
Tiene funcionamiento en la industria alimentaria .
Se comporta como líquido facilitando la disolución y como gas permitiendo una fácil separación de matriz .

https://www.interempresas.net/Quimica/Articulos/152961-Los-fluidos-supercriticos.html
https://www.euston96.com/fluido-supercritico/

Usos o aplicaciones

2020-09-27 01:40:20 UTC

Producción de biodiesel

El uso de metanol supercrítico permite la síntesis de biodiesel 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. También se mejora la transferencia de materia (solo se trabaja en una fase) y por lo tanto la reacción es más rápida.

Dióxido de carbono como fluido supercrítico

Como todas las sustancias, el CO₂ es susceptible de ser polarizado al variar la densidad, es decir, al variar la presión y la temperatura. Pero la polarizabilidad del CO₂ es mucho menor que la de los hidrocarburos, por ejemplo, para conseguir una polarizabilidad por unidad de volumen que sea comparable a la del ciclohexano líquido se necesita una presión de 2700 bar y 45 °C. Existe una alternativa al uso de condiciones tan extremas que consiste en la adición de pequeñas cantidades (<10 %) de modificadores, sustancias polares que añadidas al CO₂ varían enormemente la polaridad del fluido extractante.

Los FSC en la inactivación de contaminantes bacterianos

Los FSC también se pueden utilizar como agentes para la inactivación de contaminantes bacterianos a bajas temperaturas y a presiones moderadas. Mientras que para desnaturalizar proteínas monoméricas normalmente se requieren presiones hidrostáticas mayores a 600 MPa, con CO2 supercrítico solo se necesitan de 10 a 20 MPa para conseguir los mismos resultados. Mediante el uso de FSC, se ha reportado reducciones de células de entre 8 a 9 ordenes logarítmicos cuando se inició el experimento con 108 unidades formadoras de colonias para bacterias como Listeria innocua, Staphylococcus aureus, Salmonella salford, Escherichia coli y Pseudomonas aeruginosa, entre otras, utilizando presiones de 15 a 20 MPa, temperaturas de 40 a 60 °C y
tiempos de esterilización entre 2 y 6 horas.

Otras extracciones y aplicaciones

Las aplicaciones de los FSC (especialmente del CO2 supercrítico), son muy amplias, por ello es de resaltar otros campos de aplicación también de interés industrial como son la eliminación de aceite en papas y croquetas de yuca fritas la eliminación de alcohol en bebidas alcohólicas; la extracción de aromas y sabores de jugos cítricos.

Para más información acudir a los siguientes enlaces:

http://bdigital.unal.edu.co/6854/7/9789584452610_Parte3.pdf

https://www.academia.edu/10555000/Aplicaciones_de_los_Fluidos_Supercr%C3%ADticos_en_la_Agroindustria

https://www.youtube.com/watch?v=t2KJFeqB7W4

Ejemplos específicos de aplicaciones en el campo de salud

2020-09-27 03:12:44 UTC

Extracción
Los principales usos de los fluidos supercríticos en la industria farmacéutica incluyen:

- Procesos como la ingeniería de partículas y cristales

- Formación de complejos con ciclodextrinas (CD)

- Revestimiento

- Espumación e ingeniería de tejidos

- Reacciones enzimáticas en medios supercríticos

- Producción de liposomas

- Purificación de excipientes farmacéuticos

- Esterilización

- Eliminación de disolventes

- Separaciones enantioselectivas

- Extracción y purificación de principios activos a partir de materias primas y de medios de reacción sintéticos.

Cromatografía de fluidos supercríticos

- Análisis de vitaminas liposolubles de ácidos grasos

- Sobre sus aplicaciones en ciencia forense

- Empleo en la determinación de propiedades termodinámicas.

Cristalización supercrítica

Rápida expansión de la solución supercrítica: Un ejemplo del uso de este método es en la obtención de analgésicos.

El disolvente-antisolvente: Esta técnica está especialmente indicada para la obtención de micro o nanocristales de proteínas, péptidos o incluso fragmentos de ADN.

Encapsulación supercrítica: De este modo se han obtenido tanto nuevos sistemas de administración de fármacos como catalizadores inmovilizados

Otras aplicaciones

Preparación de polvos farmacéuticos: Las propiedades inherentes de los fluidos supercríticos se pueden usar para el procesamiento de macromoléculas tales como proteínas, péptidos y ácidos nucleicos.

Ventajas y desventajas del CO2 como FSC en la extracción supercrítica

2020-09-27 03:45:17 UTC

Ventajas del CO2 como FSC en la extracción supercrítica

1. Se usan temperaturas moderadas, lo que evita el deterioro de los componentes térmicamente lábiles del producto natural.

2. La alta volatilidad de estos fluidos facilita su eliminación y asegura niveles muy bajos de solvente residual en el producto final. Esto, sumado a que generalmente se utilizan como fluidos supercríticos solventes no nocivos, los hace atractivo para el desarrollo de procesos sustentables, contribuyendo a la denominada “química verde”.

3. La extracción se realiza sin cambios de fase.

4. Se mejoran las propiedades de transporte, lo que facilita el proceso de extracción.

5. Pueden extraerse en forma diferencial compuestos volátiles y no-volátiles, ajustando la densidad del fluido para variar su poder solvente. El agregado de un cosolvente también puede ayudar a mejorar la selectividad en la separación.

Desventajas del CO2 como FSC en la extracción supercrítica

1. El equilibrio de fase entre soluto y solvente puede ser complicado.

2. Cuando se necesitan utilizar cosolventes para alterar la polaridad del fluido, éstos pueden quedar en el extracto, requiriendo una operación de separación posterior.

3. Las altas presiones dificultan la adición continua de sólidos al extracto.

4. Los costos de operación son elevados, se necesita de una inversión inicial alta.

5. Baja disponibilidad de equipos y reducido desarrollo de diseños.