История технологии

Первые работы в области изучения сверхкритических газов были проведены Каньяром де ля Туром в начале 19 века, который обнаружил исчезновение фазовых границ при превышении определенной температуры. В 1869 году последовали дальнейшие исследования сверхкритических газов Эндрюсом на примере бинарных смесей углекислый газ - азот. Спустя небольшой промежуток времени в работах, опубликованных Хеннейем и Хогартом в 1879 и 1880 годах, уже описывались мощные растворяющие способности сверхкритических газов для твердых веществ. Пионером же в разработке термодинамической концепции сверхкритического состояния систем с одним и двумя компонентами был великий Ван дер Ваальс.

Тем не менее, первый этап исследований не привел к каким-либо заметным практическим результатам, поскольку дальнейшая работа могла быть осуществлена только при наличии технического оборудования, способного создавать и поддерживать соответствующие параметры давления и температуры.

Некоторый всплеск интереса в области сверхкритических флюидов наблюдался в 30-х годах ХХ века, когда в США были опубликованы патенты с описанием методов разделения высокомолекулярных смесей, противоточной экстракции нефти (с целью разделения на фракции, содержащие или не содержащие асфальт) и очистки жирных масел. Гролль предложил фракционирование натуральных и синтетических масел. Однако широкого практического применения данные работы не нашли.

В пятидесятые годы ХХ века в Советском Союзе Щузе предложил метод фракционирования сырого масла, экстракции горного воска и получения ланолина из шерсти. Эти исследования представляли собой определенный интерес, однако настоящим прорывом в области сверхкритической экстракции явились в шестидесятые годы работы Цозеля (Институт Макса Планка по исследованиям угля). Эти работы дали мощный толчок для развития исследований в самых различных областях, и, в конце концов, привели к проведению в 1978 году первого симпозиума в Эссене. Темой этого симпозиума была "Экстракция сверхкритическими газами". С тех пор симпозиумы проводятся в различных странах практически ежегодно, причем на них обсуждаются самые разнообразные физико - химические, технологические и практических аспекты (см. "Встречи - конгрессы"). В настоящее время в литературе можно найти обзоры, охватывающие как теоретические, так и практические вопросы применения технологии сверхкритической экстракции (Пауль и Визе, Хикс и Янг, Вильямс, Рейд и др.)

Возможности применения сверхкритических газов для разделения веществ охватывают наряду с обработкой угля, нефтепродуктов, большую область получения натуральных веществ, включая специальные способы применения, как то: обессоливание морской воды, разделение смесей этанол-вода, регенерация адсорбентов. В последнее время сверхкритические газы нашли применение в области обработки полимеров (с целью разделения моно-, олиго- и собственно полимеров), создания наночастиц, синтеза и получения биоматериалов, импрегнации и создании микропористых материалов, экстракции металлов и т.д.

В промышленном секторе к настоящему моменту наибольший успех имеет применение сверхкритической технологии для обработки чая, кофе, табака, с целью выделения из исходного сырья алкалоидов, а также для получения натуральных растительных экстрактов, которые находят свое применение в самых разнообразных отраслях промышленности.

Версия для печати