Fluido supercrticoUnfluido supercrtico(FSC) es cualquier sustancia que se encuentre en condiciones depresinytemperaturasuperiores a supunto crticoque se comporta como un hbrido entre unlquidoy ungas, es decir, puede difundir como un gas (efusin), y disolver sustancias como un lquido (disolvente). Los FSC se caracterizan por el amplio rango de densidades que pueden adoptar. Por encima de las condiciones crticas, pequeos cambios en la presin y la temperatura producen grandes cambios en la densidad.En undiagrama de fasesclsico, las curvas defusin,sublimacinyvaporizacinmuestran las zonas de coexistencia de dos fases. Tan solo hay un punto de coexistencia de tres fases, el llamadopunto triple(PT). El cambio de fase se asocia a un cambio brusco deentalpaydensidad. Pero por encima del punto crtico (PC) este cambio no se produce, por tanto, podramos definir este punto como aquel por encima del cual no se produce licuefaccin al presurizar, ni gasificacin al calentar; y por ende un fluido supercrtico es aquel que se encuentra por encima de dicho punto.

Diagrama de fases. En la parte superior derecha se ve el fluido supercrtico. Como se puede apreciar, acostumbra a obtenerse a altas presiones y temperaturas.ndice 1Propiedades 2Historia 3Aplicaciones 3.1Extraccin 3.2Cromatografa de fluidos supercrticos 3.3Reacciones en fluidos supercrticos 3.4Produccin de Biodiesel 3.5Dixido de carbono como fluido supercrtico 4Nuevas tendencias en disolventes alimentarios 5Referencias 6Enlaces externosPropiedadesEn trminos generales y cientficos, un fluido supercrtico posee propiedades entre las de un gas y las de un lquido. En la Tabla 1 se muestran las propiedades de algunos compuestos usados comnmente como fluidos supercrticos.Tabla 1. Propiedades crticas de varios solventes (Reid et al, 1987)

SolventePeso molecularT crticaPresin crticaDensidad crtica

g/molKMPa(atm)g/cm

Dixido de carbono(CO2)44,01304,17,38 (72,8)0,469

Agua(H2O)18,02647,322,12 (218,3)0,348

Metano(CH4)16,04190,44,60 (45,4)0,162

Etano(C2H6)30,07305,34,87 (48,1)0,203

Propano(C3H8)44,09369,84,25 (41,9)0,217

Etileno(C2H4)28,05282,45,04 (49,7)0,215

Propileno(C3H6)42,08364,94,60 (45,4)0,232

Metanol(CH3OH)32,04512,68,09 (79,8)0,272

Etanol(C2H5OH)46,07513,96,14 (60,6)0,276

Acetona(C3H6O)58,08508,14,70 (46,4)0,278

La tabla 2 muestra densidad, difusividad y viscosidad de lquidos tpicos, gases y fluidos supercrticos.Tabla2. Comparacin de Gases, Fluidos Supercrticos y Lquidos1

Densidad (kg/m)Viscosidad (Pas)Difusividad (mm/s)

Gases1101-10

Fluidos Supercrticos100-100050-1000,01-0,1

Lquidos1000500-10000,001

Las propiedades de que se muestran en las tablas anteriores derivan en las siguientes caractersticas comunes a los fluidos supercrticos: No existeinterfasegas-lquido La compresibilidad isotrmica se hace infinitamente positiva El coeficiente de expansin trmica es infinito y positivo Laentalpa de vaporizacines cero Si la densidad se mantiene constante e igual a la densidad crtica la capacidad calorfica a volumen constante tiende al infinito La densidad por encima del punto crtico depende bsicamente de la presin y la temperatura, pero en cualquier caso est ms cercana a la de los lquidos que a la de los gases. La densidad aumenta si lo hace la presin a temperatura constante y si disminuye la temperatura a presin constante. La viscosidad es mucho ms baja que la de los lquidos, lo que le confiere propiedades hidrodinmicas muy favorables La bajsima tensin superficial permite una alta penetrabilidad a travs de slidos porosos y lechos empaquetados. Mayores coeficientes de difusin (difusividad) que en lquidos por lo que la transferencia de materia es ms favorableHistoriaThomas Andrews, en sus estudios con CO2a presin a distintas temperaturas, reconoci en 1869, por primera vez la existencia del punto crtico (31.1C). En dicho punto desapareca el lmite entre gas y lquido. Andrews sugiri que exista una temperatura crtica para cada gas. En 1879, Hannay y Hogart midieron la solubilidad de distintos slidos en fluidos supercrticos. Estos trabajos abrieron la investigacin sobre las propiedades y aplicaciones de los fluidos supercrticos.AplicacionesExtraccinLos FSC presentan ventajas en los procesos deextraccin, ya que al comportarse como un lquido facilita la disolucin de lossolutos, a la vez que, su comportamiento como gas permite una fcil separacin de la matriz. Esto conlleva un proceso de extraccin ms rpido, eficiente y selectivo que en el caso de la extraccin lquido-lquido. Adems, se pueden usar "disolventes verdes" como el CO2evitando el uso de los habituales disolventes clorados de las extracciones lquido-lquido.2Cromatografa de fluidos supercrticosLacromatografa de fluidos supercrticoses un hbrido entre la cromatografa de lquidos y de gases, permite la separacin de compuestos que no permiten las otras tcnicas, como compuestos no voltiles o trmicamente inestables. La fase mvil es el FSC, siendo el CO2supercrtico una de las ms adecuadas. Los productos finales obtenidas por esta tcnica son de gran pureza, pero el coste de los mismos es elevado, por lo que su aplicacin se centra en productos de gran valor aadido como los de la industria farmacutica.Reacciones en fluidos supercrticosGracias a su alta difusividad y a la alta miscibilidad con distintos gases los FSC permiten llevar a cabo tanto reacciones homogneas como heterogneas. La velocidad y selectividad de las mismas pueden modularse a travs de la presin.En cuanto a las reacciones homogneas se pueden destacar algunas ventajas como que los fluidos supercrticos aumentan lavelocidad de reacciny laselectividadcomo resultado de la alta solubilidad de los reactivos gaseosos en FSC, la alta difusin de los solutos y los dbiles efectos desolvatacindel FSC. Se consigue, adems, una mejor separacin de los reactivos que no han reaccionado, del catalizador y de los productos despus de la reaccin, stos ltimos se pueden recuperar libres de disolvente y de residuos. El desarrollo de las reacciones catalticas en fase homognea utilizando FSC depende de la disponibilidad de catalizadores solubles en este medio, para ello es necesario que el metal que acte de catalizador est coordinado a ligandos solubles en el medio supercrtico.Un ejemplo de reaccin que se puede llevar a cabo en scCO2es lahidrogenacin, el H2es totalmente soluble en el disolvente (tiene bajasolubilidaden los disolventes convencionales) lo que mejora la velocidad de la reaccin. tambin se pueden llevar a cabo reacciones de oxidacin,polimerizacino formacin de enlaces carbono-carbono (Diels-Alder,Ring closing metathesis).Produccin de BiodieselEl uso de metanol supercrtico permite la sntesis debiodiselsin necesidad de utilizar catalizador. Con esta estrategia se evitan algunos de los problemas presentes en la sntesis tradicional (formacin de jabones por la presencia de cidos grasos libres o los inconvenientes de la separacin del catalizador). Adems se evitan las etapas de separacin y purificacin con el ahorro econmico y energtico que esto conlleva. Tambin se mejora la transferencia de materia (solo se trabaja en una fase) y por lo tanto la reaccin es ms rpida.Dixido de carbono como fluido supercrticoDe entre los fluidos supercrticos ms usuales el que ms se encaja con todas estas propiedades es el CO2, con la salvedad de su apolaridad que, en principio, limita su poder solvente para sustanciaspolares.Como todas las sustancias, el CO2es susceptible de serpolarizadoal variar la densidad, es decir, al variar la presin y la temperatura. Pero la polarizabilidad del CO2es mucho menor que la de los hidrocarburos, por ejemplo, para conseguir una polarizabilidad por unidad de volumen que sea comparable a la delciclohexanolquido se necesita una presin de 2700 bar y 45C. Existe una alternativa al uso de condiciones tan extremas que consiste en la adicin de pequeas cantidades (