Quando una sostanza viene essiccata tramite i normali metodi di applicazione di calore e pressione a una velocità finita, la sostanza passa attraverso la barriera liquido-gas, dove la quantità di stress capillare cambia, provocando lo sgonfiamento della sostanza. Questo processo di essiccazione influisce sulla tensione superficiale complessiva della sostanza, provocando la rottura o la degenerazione di strutture delicate. Per evitare questo problema, esiste l’essiccazione supercritica, che asciuga una sostanza tramite calore e pressione elevati e aggira il confine liquido-gas invece di attraversarlo. La densità del liquido e del gas è la stessa e, dal punto di vista molecolare, non c’è differenza tra i due. L’essiccazione supercritica può essere utilizzata con fluidi supercritici ed esistono diversi metodi di essiccazione.
Il normale processo di essiccazione prevede l’uso di calore o pressione medi e va bene se applicato a sostanze come l’acqua, che non si rompono facilmente. Alcune sostanze o dispositivi – come i dispositivi microelettromeccanici che hanno minuscoli macchinari – subiscono uno squilibrio durante questo processo di essiccazione perché, quando la tensione superficiale del liquido si trasforma in un gas, tira contro la struttura della sostanza. Nelle strutture delicate, questa trazione può creare problemi.
Per aggirare questo problema di tensione superficiale, l’essiccazione supercritica è un metodo che aggira il confine liquido-gas e non influisce sullo stress capillare della sostanza. Lo stress capillare è lo spazio tra i pori della sostanza e, quando il liquido diventa un gas con mezzi normali, lo stress capillare provoca il collasso della sostanza. Per fare ciò, è necessario un fluido supercritico. Questi fluidi sembrano liquidi ma sono in grado di espandersi e comprimersi come i gas; sono anche in grado di dissolvere altre sostanze. La preparazione di questi fluidi comporta la saturazione dei pori con un solvente organico.
Esistono diversi modi per eseguire l’essiccazione supercritica. Nel metodo ad alta pressione e ad alta temperatura, una camera a pressione viene riempita con il fluido supercritico e il solvente organico in cui è stato immerso il fluido supercritico. La sostanza viene quindi rapidamente esposta a calore e pressione che superano il suo limite critico, provocando la trasformazione del fluido in un gas in cui viene mantenuto lo stress capillare.
Mentre il metodo ad alta pressione e ad alta temperatura è il modo più comune per eseguire l’essiccazione supercritica, esiste un metodo a bassa temperatura; questo metodo è più sicuro, perché l’altro può essere esplosivo e alcune sostanze non possono sopportare l’alta pressione e il calore. Al posto di un solvente organico si usa l’anidride carbonica, perché viene estratta supercriticamente a bassa temperatura. L’essiccazione supercritica con questo metodo non ha sempre successo, perché alcuni fluidi reagiranno con l’anidride carbonica per creare carbonati metallici.