Fluidos supercríticos o cómo se obtiene el café descafeinado

Si te preguntas cómo se consigue el café descafeinado o cómo se obtienen los extractos de apio o jengibre debes guardar en tu mente estas dos palabras: fluidos supercríticos.

La cuestión es que sustancias tan comunes como el agua, el metanol o el dióxido de carbono, cuando se les somete a presiones y temperaturas por encima de unos ciertos valores, adquieren simultáneamente propiedades de los líquidos -disuelven muchas sustancias- y de los gases -penetran fácilmente dentro de materiales porosos y arrastran fuera la sustancia que nos interesa extraer-.

Para entender algo tan raro pensemos en cómo se evapora el agua. Uno tiene un balde lleno, lo pone al fuego y cuando alcanza los 100º C empieza a hervir. Ahora bien, ¿quiere decir esto que el agua siempre hierve a 100º? No. Como todos los líquidos, el agua hierve cuando se da cierto par de valores de temperatura y presión. En condiciones normales, con una presión atmosférica típica, la temperatura de ebullición es la que todos conocemos. Si queremos evitar que el agua hierva a esa temperatura lo que debemos hacer es aumentar la presión sobre ella, obligando a las moléculas de agua a estar tan apretadas que no puede escapar ninguna de la superficie del líquido.

Una pelea entre la presión y la temperatura

Si seguimos aumentando la temperatura también tendremos que aumentar la presión para impedir que el agua empiece a hervir. Esta pelea entre la temperatura, que se empeña en hacer hervir el agua, y la presión, que pretende todo lo contrario, termina cuando se llega a un punto llamado el punto crítico del agua. Es, por así decirlo, el punto para el cual la presión ya es incapaz de frenar la ebullición. En el caso del agua, si la temperatura sube por encima de 374,2º C nada puede impedir que hierva. Para este valor concreto de la temperatura la presión que mantiene el agua líquida es 218,3 veces la presión atmosférica ordinaria. A estos valores se les llama presión y temperatura críticas. Por encima de ellos tenemos agua supercrítica. Al igual que el vapor, el agua supercrítica ocupará todo el volumen del recipiente que la contenga. Pero lo más asombroso es que esta agua disuelve sustancias, lo mismo que el agua líquida.

Esto que acabamos de describir le ocurre a todo líquido, solo que el valor de la temperatura y presión crítica depende de cuál se trate. Para el caso de dióxido de carbono sus valores críticos son 31º C y 73 veces la presión atmosférica ordinaria. Como los fluidos supercríticos disuelven mejor unas sustancias que otras, se convierten en los ayudantes ideales para la obtención, separación, purificación o tratamiento de muchos productos. Así por ejemplo el metanol supercrítico se usa en la obtención del biodiésel, pues elimina el uso de un catalizador.

El ubicuo dióxido de carbono

En la industria el más utilizado es el dióxido de carbono debido, en buena parte, a que es el más fácil de manejar. El mayor éxito comercial de los fluidos supercríticos se ha dado en la industria del procesado de alimentos. En la década de 1970, investigadores del Instituto Max Planck alemán estudiaron las posibilidades de estos fluidos y acabaron por desarrollar una técnica para eliminar la cafeína del café con dióxido de carbono supercrítico. En 1978 empezó a funcionar la primera planta industrial europea para descafeinado a la que siguió pronto una de extracción de lúpulo y otra de descafeinado de té. En Estados Unidos, la extracción con fluidos supercríticos a escala industrial comenzó un décadas más tarde. Hoy el mercado anual de café descafeinado supone, sólo en Estados Unidos, más de los 3.000 millones de dólares.

El dióxido de carbono supercrítico se usa también en la extracción de especias y aromas, para obtener las valiosas grasas insaturadas de los aceites de pescado o en la eliminación del colesterol de la mantequilla. Hasta se ha logrado eliminar de los huevos el 80% de la grasa y el 95% del colesterol. Y todo, usando ese gas al que tanto miedo tenemos por ser fuente del efecto invernadero…

Referencia:

Brunner, G. (2010) "Applications of Supercritical Fluids". Annual Review of Chemical and Biomolecular Engineering. 1: 321–342. doi:10.1146/annurev-chembioeng-073009-101311

Miguel Ángel Sabadell

Miguel Ángel Sabadell

Astrofísico y doctor en física teórica. Miembro del Comité Editorial de Muy Interesante, es autor de catorce libros, más de 300 artículos y creador de una treintena de proyectos de divulgación científica. Es colaborador habitual en prensa, radio y televisión, y consultor para exposiciones temporales y museos.

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