El CO2 se utiliza en todo tipo de aplicaciones industriales; por ejemplo, el CO2 líquido se usa comúnmente como agente refrigerante y el CO2 sólido (hielo seco) como conservante lácteo. En este artículo, nos centramos en las aplicaciones industriales del CO2 supercrítico (sCO2).

¿Qué es el CO2 supercrítico (sCO2)?

Un fluido supercrítico es aquel que exhibe simultáneamente propiedades de gas y líquido. Los fluidos supercríticos tienen tensiones superficiales y viscosidades similares a las de los gases y densidades similares a las de los líquidos. Un fluido pasa al estado supercrítico cuando el fluido se calienta y comprime más allá de su punto crítico; para el CO2, esto es cuando la temperatura es ≥ 31 °C y la presión del fluido es ≥ 73.84 bar abs.

sCO2 es un excelente disolvente

El CO2 supercrítico es el fluido supercrítico más utilizado, a menudo como disolvente en aplicaciones comerciales como la descafeinación, la extracción de THC y la producción de aceites esenciales; incluso se puede usar para hacer el extracto de vainilla que se encuentra en el supermercado.

El CO2 supercrítico es un buen disolvente para compuestos pequeños no polares, comparable al hexano y al pentano. Entonces, ¿qué hace que el sCO2 sea más ventajoso sobre las alternativas de disolventes orgánicos?

• El sCO2 no es tóxico
• No es inflamable
• No deja residuos orgánicos nocivos
• Es más respetuoso con el medio ambiente que muchos compuestos orgánicos convencionales (que a menudo está restringido su uso)

Hay algunas características adicionales que hacen que el sCO2 se destaque como un disolvente ideal para los procesos de extracción. Al igual que muchos otros fluidos supercríticos, la combinación de su densidad similar a la de un líquido y la tensión superficial y la viscosidad similares a las de un gas permiten que el sCO2 penetre eficazmente en los sólidos porosos. Y su presión y temperatura críticas relativamente bajas hacen que el sCO2 sea preferible a muchos otros fluidos supercríticos. El CO2 también es barato, por lo que es una opción económicamente beneficiosa.

Uso del caudalímetros másico para optimizar los procesos de extracción sólido-líquido de sCO2

Ya sea extrayendo aceites esenciales, THC o cafeína, el proceso básico de extracción de sCO2 es el siguiente:

1. El CO2 gaseoso se condensa en su forma líquida.
2. Posteriormente, el CO2 líquido se comprime y se calienta hasta que alcanza el estado supercrítico.
3. El sCO2 circula a través de la materia prima en una matriz sólida; por ejemplo, en una extracción de cafeína, los granos de café se mezclan con el sCO2.
4. La mezcla se despresuriza y la fase de CO2 vuelve a convertirse en gas para que pueda reutilizarse. El extracto permanece en el separador donde puede ser recogido.

Proceso de extración solido-liquido sCO2

Por lo general, existe una compensación entre la tasa de extracción y el uso de sCO2: cuanto más rápida es la tasa de extracción, más exceso de sCO2 se usa. Esta tasa de extracción depende directamente de la tasa de flujo, por lo que una mayor tasa de flujo significa una mayor tasa de extracción.

Para optimizar este proceso, es mejor considerar las necesidades específicas de la aplicación. Tomemos, por ejemplo, el caso de los aceites esenciales, donde una extracción incompleta puede producir suficiente producto y limitar el uso de sCO2. Cualquiera que sea su proceso, es necesario un control de flujo preciso para optimizar la tasa de extracción y satisfacer las necesidades de producción de tiempo y uso de sCO2, y luego mantener esta tasa durante todo el proceso.

Caudalímetros y controladores másicos Coriolis

Los caudalímetros y controladores másicos Coriolis CODA se pueden utilizar para medir y controlar el flujo de CO2 supercrítico en muchos procesos, capaces de cumplir con los requisitos de bajo caudal para aplicaciones de sCO2 con alta exactitud y precisión. También pueden medir y controlar todas las fases del CO2 y, por lo tanto, pueden utilizarse en los distintos pasos del proceso de extracción.