FLUIDOS SUPERCRÍTICOS

Las actuales exigencias sobre el consumo de alimentos más saludables y sobre el cuidado del medio ambiente, han impulsado el desarrollo de tecnologías nuevas especialmente para procesar alimentos y medicinas. Una excelente alternativa que se ajusta a estas exigencias son los fluidos supercríticos (FSC).

En las plantas se encuentran muchos compuestos útiles para el hombre (medicamentos, colorantes, fragancias, etc.), los que se separan de los cientos o miles de otros compuestos usando métodos de extracción y aislamiento. Los métodos tradicionales de extracción, utilizan un líquido o solvente (éter, hexano, acetona, etc.) que, en contacto con la planta (seca y molida), es capaz (con la ayuda de calor y agitación) de atravesar las células, disolver los compuestos de interés y sacarlos en solución. Mediante una filtración, se separan de los compuestos insolubles que no son de nuestro interés y se elimina el solvente (casi siempre es volátil). El “extracto” obtenido aún contiene una mezcla de compuestos y la separación puede continuar. Muchos de los solventes usados en la extracción son derivados del petróleo, tóxicos, dejan residuos en los extractos y su eliminación contamina el medio ambiente.

Alrededor de 1900, el químico alemán Ludwig Roselius, convencido que su padre había muerto intoxicado por cafeína por su excesivo consumo de café, utilizó un solvente (cloruro de metileno) para extraer el alcaloide de los granos de café sin afectar el sabor de la bebida y preparó “café descafeinado”. Años después se empezó a sospechar que ese solvente es carcinógeno y en 1960 el químico Kurt Zosel desarrolló en Alemania el primer proceso que utiliza dióxido de carbono supercrítico (scCO2) para extraer cafeína de granos verdes de café y las resinas del lúpulo, responsables del sabor amargo de la cerveza.

La materia puede presentarse en los estados sólido, líquido o gaseoso, pero también en estados intermedios como los cristales líquidos y los FSC. Como se observa en un “diagrama de fases”, los tres estados están separados por líneas (de fusión, de sublimación y de vaporización) y un compuesto puede cambiar de estado variando su temperatura y su presión. También aparecen dos puntos importantes: el “punto triple”, donde coexisten los tres estados y el “punto crítico”, caracterizado por una temperatura crítica, Tc y una presión crítica, Pc. Un compuesto que en condiciones ambientales es líquido o gas, cuando su presión y temperatura sobrepasan su punto crítico adquiere el estado supercrítico que es intermedio entre el gaseoso y el líquido (no hay línea de separación entre ambos). Así, el punto crítico del dióxido de carbono es: 31,1ºC de temperatura y 73,8 bar (o 72,8 atmósferas) de presión.

En el estado supercrítico, un compuesto puede difundirse y penetrar los poros del material sólido (como los gases) y disolver los materiales (como los líquidos), con la ventaja que las variaciones en su presión y temperatura modifican su densidad y su capacidad para solubilizar sustancias, lo que constituye otra ventaja al sustituir a los solventes orgánicos. Permiten la fabricación de productos con altos estándares de calidad y constituyen una alternativa de producción más limpia, con un menor impacto ambiental que los métodos tradicionales. La principal limitante es que se debe trabajar a presiones elevadas, lo que obliga a usar instalaciones complejas y equipos de alto costo.

El más utilizado de los FSC es el dióxido de carbono en estado supercrítico (scCO2) debido a que es fácil de obtener con elevada pureza, es de bajo costo, no es tóxico, ni inflamable, ni corrosivo, se elimina fácilmente o es fácil su recuperación (reciclaje), no deja residuos, sus condiciones críticas se alcanzan con facilidad, permite trabajar a baja temperatura y usarlo con compuestos termolábiles (que se descomponen con el calor). Otros FSC estudiados son el agua (su temperatura y presión críticas son algo elevadas) y el amoniaco (NH3) (muy reactivo y peligroso para trabajar a gran escala).

Los FSC se usan en la obtención de café descafeinado, de tabaco sin nicotina, de bebidas alcohólicas sin alcohol, de productos animales sin colesterol, la eliminación de ácidos grasos libres (desacidificación) de aceites (aceite de oliva), la obtención de antioxidantes naturales de plantas (salvia y romero) o de tocoferoles (soya), la desodorización y extracción de lecitina de aceites, la obtención de aceites esenciales y perfumes (usados en alimentos y cosmética). También se usan en algunos métodos analíticos, para producir micro y nanopartículas, como fase móvil en cromatografía, como medio o solvente para la realización de reacciones químicas, entre otros.

BIBLIOGRAFÍA

http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-0764200700100009

http://www.joseluismesarueda.com/documents/TEMA_2.pdf

Q.F. JUAN JOSÉ LEÓN CAM <jjleon@lamolina.edu.pe>

Departamento de Química. Universidad N. Agraria La Molina. PERÚ.