Le gaz supercritique, plus correctement connu sous le nom de fluide supercritique, est un état distinct de la matière qui possède à la fois les propriétés d’un liquide et d’un gaz. Un gaz supercritique peut être considéré comme un état intermédiaire entre les liquides et les gaz. Les gaz supercritiques ne sont créés qu’au-dessus du point critique thermodynamique d’un matériau. Cela signifie généralement des pressions élevées, souvent entre environ 40 et 80 atmosphères, bien que cela varie considérablement. Certains points critiques, notamment l’eau, atteignent 218 atmosphères et au-delà. Les fluides supercritiques ont de faibles viscosités et des diffusivités élevées.
Les gaz supercritiques peuvent diffuser dans et à travers les solides comme un gaz, mais ils dissolvent également certains matériaux comme un liquide. Les fluides supercritiques se trouvent dans au moins deux zones de la nature. Le premier se situe autour des cheminées hydrothermales et des volcans sous-marins au fond de l’océan, où la pression est si forte que la création d’un gaz supercritique est possible. La pression à 3 km (1.8 mi) sous l’eau est de 300 atmosphères, plus que suffisante. Un autre gaz naturel supercritique est la basse atmosphère de Vénus, qui est très dense et chaude (93 atmosphères, 735 K) à la surface. Curieusement, cela signifie que seuls deux états de la matière peuvent être trouvés à la surface : solide et gaz supercritique. Les liquides et gaz conventionnels n’y existent pas.
Les fluides supercritiques ont au moins une dizaine d’applications industrielles. L’une est l’extraction par fluide supercritique, où des fluides supercritiques sont utilisés pour extraire une partie de la matière d’une matrice environnante. Ceci est utilisé pour extraire la caféine des grains de café. Le dioxyde de carbone supercritique en aspire la caféine. De même, les fluides supercritiques sont utilisés dans le séchage supercritique, qui extrait un liquide d’une matrice. Il est utilisé dans la préparation d’échantillons biologiques pour la microscopie électronique, ainsi que dans la synthèse d’aérogel, un matériau qui détient 12 records du monde Guinness pour des propriétés telles que la légèreté et l’isolation.
L’oxydation à l’eau supercritique est utilisée pour oxyder les déchets dangereux, les rendant ainsi sans danger pour l’élimination. Le procédé est également utilisé pour synthétiser des micro et nanoparticules pour diverses applications pharmaceutiques. L’inverse de l’extraction par fluide supercritique est appelé imprégnation, par laquelle un matériau est introduit dans une matrice plutôt que retiré. La liste continue. Comme vous pouvez le constater, les applications des fluides supercritiques sont nombreuses.