süperkritik

Süperkritik (supercritical) terimi, bir maddenin kritik sıcaklık (Tc) ile kritik basınç (Pc) üzerinde bulunduğu durumu ifade eder. Bu koşullarda geleneksel sıvı ve gaz fazları ayrışmaz; tek bir süperkritik faz oluşur ve katı–gaz veya sıvı–gaz faz sınırları ortadan kalkar. Süperkritik durumda maddenin özellikleri, basınca ve sıcaklığa bağlı olarak değişkenlik gösterir.

Bu fazın temel özellikleri, gazlara göre yüksek difüzyon ve sıvılara benzer yoğunluk arasında bir kombinasyon sunmasıdır. Çözücü gücü, basınç ve sıcaklığın ince ayarıyla kontrollü biçimde değiştirilebilir. Yıllandıkça basınç arttırıldığında çözücü gücü güçlenir; sıcaklık ise yoğunluğu etkileyerek çözünürlük davranışını belirler. Viskozite çoğunlukla gazlara göre yüksek değildir ve yoğunluk sıvılara benzer düzeyde kalabilir; difüzyonlar gazlara göre yüksektir.

En yaygın örnek, süperkritik karbondioksittir. Tc yaklaşık 31,1°C, Pc yaklaşık 7,38 MPa’dır. Süperkritik CO2, gıda ve kozmetik endüstrilerinde dekafeyinasyon (özellikle kahve ve çayın çıkarımı) ile uçucu yağların elde edilmesi gibi uygulamalarda geniş kullanıma sahiptir. Ayrıca süperkritik su (SCW) da kullanılır; Tc ≈ 647 K, Pc ≈ 22,0 MPa; özellikle atık su arıtımı ve bazı kimyasal işlemler için uygundur.

Uygulama alanları arasında gıda ve kozmetik üretiminde güvenli ve çevre dostu çözücü olarak çıkarım, polimer işleme ve temizleme, kimyasal reaksiyonların kontrollü yürütülmesi sayılabilir. Sürdürülebilirlik nedeniyle süperkritik akışkanlar giderek daha fazla ilgi görmektedir.

Tarihsel olarak kritik nokta kavramı 19. yüzyılın sonlarında Thomas Andrews tarafından tanımlanmıştır. Süperkritik durumlar, 20. yüzyılın ortalarından itibaren teknik ve endüstriyel olarak incelenmiş ve özellikle CO2 tabanlı süreçler, çevresel avantajlar nedeniyle geniş uygulama alanları bulmuştur.