La tecnología del CO2 supercrítico

La tecnología del CO2 supercrítico se utiliza para extraer sustancias naturales desde la segunda mitad del siglo XX.
Gracias a nuestras máquinas y a nuestros conocimientos técnicos, esta tecnología es ahora abierta y accesible a una amplia gama de industrias.

Tecnología ecológica, segura y potente para una amplia gama de aplicaciones industriales

Los primeros pasos hacia la industrialización del CO2 supercrítico

La industrialización del CO2 supercrítico comenzó en los años 50 en Estados Unidos con la descontaminación y desensibilización de los trajes de piloto de los astronautas y la limpieza de piezas mecánicas en la industria aeroespacial.

En Europa, los primeros trabajos se iniciaron en los años 60 por el CEA, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives, se utilizó CO2 supercrítico para descontaminar productos nucleares.
Gracias a los trabajos del CEA, varias aplicaciones han permitido desarrollar el CO2 supercrítico. Gracias al CO2 supercrítico, se pueden eliminar del corcho las bacterias que producen cloroanisoles, responsables del deterioro del vino.
Pero las ventajas del CO2 supercrítico no acaban ahí, ya que también puede utilizarse para extraer aceites esenciales en las industrias alimentaria y cosmética y para extraer cafeína.

Los principios científicos

Tras calentar y presurizar el dióxido de carbono (por encima de 31 °C y 73 bares), éste alcanza el punto crítico.
Una vez superado este punto, el CO2 se encuentra en una fase intermedia entre los estados líquido y gaseoso.
Entonces se beneficia de las propiedades de ambos estados.
Es casi tan denso como un líquido y adopta las propiedades de transporte, viscosidad y difusión características de los gases.
Por tanto, puede utilizarse como disolvente apolar. Las piezas a tratar se exponen a este disolvente para poder limpiarlas y descontaminarlas en nuestras máquinas.

Cómo funcionan nuestros equipos

Como fabricante de máquinas especiales, nuestro trabajo consiste en concentrar una tecnología compleja en una máquina ultra fácil de utilizar y accesible a todos.

Image Fonctionnement procédé sous forme de schéma
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Carga del autoclave y suministro de CO2
El autoclave se carga manual o robóticamente con cestas de piezas o materiales. La máquina se alimenta con CO2 líquido procedente de botellas o de un depósito. En ambos casos, el CO2 es líquido.
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Calentamiento y compresión del gas
El dióxido de carbono líquido se presuriza y se calienta por encima del punto crítico.
A continuación, el autoclave se llena completamente de CO2 supercrítico.
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Limpieza y extracción en el corazón del material
El CO2 supercrítico se comporta como un líquido y como un gas, y podrá solubilizar las grasas presentes en la superficie o en el núcleo de los materiales porosos. La adición de agitación por oscilación y/o rotación y de ultrasonidos dará mejores resultados para extraer sustancias vegetales o para desparticular piezas metálicas.
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Descompresión y separación de los extractos de CO2
El CO2 supercrítico cargado de contaminantes o extractos se descomprime, volviendo al estado gaseoso y perdiendo su poder disolvente. Nuestros equipos disponen de etapas de separación por gravedad adaptadas al tipo de material extraído. Los contaminantes o compuestos de interés pueden recuperarse puros, mientras que el CO2 se dirige a una reserva interna.
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Reciclaje del CO2
El CO2 circula continuamente en nuestras máquinas durante el tiempo necesario para obtener el resultado deseado.
Una vez finalizada la limpieza o extracción, nuestras máquinas reciclan entre el 90 y el 99% del CO2 utilizado para los siguientes ciclos.
Image Machine + texte descriptif

Tecnología patentada

Desarrollada originalmente por la Comisión francesa de Energía Atómica y Energías Alternativas (CEA) para la descontaminación nuclear, esta tecnología de futuro es objeto de 8 patentes, 1 de las cuales es utilizada bajo licencia exclusiva por Dense Fluid Degreasing.

Las innovaciones concentradas en nuestras primeras máquinas de limpieza o extracción son objeto de 4 patentes adicionales.

Un disolvente ecológico, una alternativa no contaminante a los procedimientos a base de cloro, petróleo o detergentes

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100% seguro

El CO2 supercrítico no es tóxico, lo que elimina los riesgos asociados a los disolventes clorados o derivados del petróleo. Su seguridad intrínseca lo hace ideal para industrias exigentes como la médica, la ingeniería de precisión, la textil y el reciclaje.
El CO2 supercrítico no es inflamable, por lo que reduce los riesgos de incendio y los costes de seguridad en industrias en las que los materiales inflamables son habituales.
El CO2 supercrítico es químicamente inerte y no corrosivo, lo que preserva la integridad del producto y prolonga la vida útil del equipo utilizado.

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100% saludable

Este disolvente ecológico, inodoro e incoloro, es una solución respetuosa con el medio ambiente, sin emisiones de compuestos orgánicos volátiles (COV). No requiere autorización ni declaración para Instalaciones Clasificadas para el Medio Ambiente (ICPE) y no está clasificado como ATEX, lo que elimina los riesgos asociados a las atmósferas explosivas. Además, no presenta riesgo de co-destilación y cumple con la normativa REACH, así como con las recomendaciones de CARSAT y DREAL, garantizando su seguridad para la salud y el medio ambiente.

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100% seco

El proceso no utiliza agua y, por lo tanto, no requiere secado. Combina la baja viscosidad y alta difusividad de un gas con la alta densidad de un líquido.
A lo largo del ciclo de limpieza, el CO2 supercrítico se purifica mediante separación por gravedad y todos los contaminantes se extraen puros para su tratamiento en un flujo de reciclado especializado.

El proceso es adecuado para tratar todos los metales y la mayoría de los polímeros. Se adapta especialmente bien a todas las geometrías de piezas complejas, incluidas las piezas con orificios ciegos, tubos internos, piezas ensambladas, tubos con diámetros internos muy pequeños, textiles, etc.

¿Alguna pregunta?

¡Nuestras respuestas!

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¿De dónde procede el CO2 utilizado en nuestras máquinas?
Nuestras máquinas no producen CO2, sólo utilizan CO2 procedente de un almacenamiento externo. El dióxido de carbono utilizado es en realidad una emisión forzada producida durante numerosas etapas industriales, en particular en la industria química, pero también durante los procesos de metanización. A continuación, este CO2 es capturado, purificado y reciclado por fabricantes de gas como Air Liquide, Messer y Linde Gas.

Air Liquide es el socio de Dense Fluid Degreasing en la industria del gas desde hace muchos años, pero los fabricantes de gas, impulsados por las normas, utilizan accesorios estandarizados para sus cilindros, esferas o tanques externos. Por tanto, nuestros equipos de CO2 pueden adaptarse a todos los fabricantes de gas.
Existen 3 grados de CO2 que pueden utilizarse en nuestras máquinas :
  • Grado alimentario: se trata del grado de CO2 más extendido y más utilizado, empleado en la industria alimentaria para carbonatar bebidas gaseosas como refrescos, determinadas cervezas, agua con gas, etc. Este gas tiene una pureza del 99,9%. El 0,1% corresponde a diversas impurezas, entre ellas el O2 y el azufre.
    En Air Liquide, por ejemplo, este CO2 de grado alimentario se vende con el nombre de ALIGAL.
  • El CO2 de grado médico se utiliza en aplicaciones médicas, de investigación y análisis. Su pureza es del 99,998%. El 0,002% restante corresponde a diversas impurezas, como el O2 y el azufre.
    En Air Liquide, este CO2 de grado médico se comercializa con el nombre de ALPHAGAZ.
  • Grado farmacéutico, particularmente utilizado en el sector farmacéutico y recomendado para industrias específicas como la aeronáutica y el espacio. Tiene una pureza del 99,5%, como los grados anteriores, el 0,5% restante corresponde a impurezas. ** Sin embargo, éstas son diferentes de las dos primeras, por lo que este grado es el preferido por industrias específicas.
    En Air Liquide, este CO2 de grado farmacéutico se denomina PHARGALIS.
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¿Qué tipos de almacenamiento de CO2 existen?
Cuando se almacena CO2 , se acondiciona en estado líquido. Suele conservarse a 20°C y 60 bares de presión para que se mantenga en este estado. Se puede almacenar en 3 tipos de envases diferentes:
  • En botellas, de 20 a 50kg, que tienen la ventaja de ser fáciles de almacenar y trasladar. Deben colocarse en un marco metálico para poder almacenarlas verticalmente. El almacenamiento en botellas es ideal para un uso moderado de las máquinas de desengrase por fluidos densos, por ejemplo, algunos días a la semana o para pequeños volúmenes de autoclave. También se prefieren las botellas para aplicaciones que requieren un grado farmacéutico o médico de CO2, debido al coste de estos grados específicos.
    Este tipo de envase está permitido en interiores.
  • Las esferas de CO2 de 300 kg, al igual que las bombonas, son fáciles de mover y además están colocadas en un marco metálico para mantenerlas en posición vertical. El uso de esferas se recomienda para un consumo anual de hasta 7 toneladas al año.
    Este tipo de envase está permitido en interiores.
  • En tanque o reserva externa. Los depósitos más pequeños tienen una capacidad mínima de 3,5 toneladas.
    Reposición automática por el fabricante del gas, que puede controlar a distancia el nivel de CO2 restante y, en correlación con el consumo normal, planificar una entrega sin solicitud previa.
    La utilización de un depósito requiere la instalación de un circuito de transporte de CO2 desde el depósito hasta la máquina de desengrase por fluido denso. Esta operación se realiza de acuerdo con el industrial por el socio de gas elegido.
    Este tipo de acondicionamiento se instala principalmente en el exterior.
El coste del CO2 varía en función de dos factores: la proximidad de la planta de tratamiento de CO2 al punto de entrega. Hay que tener en cuenta que los costes de transporte representan una parte importante del precio del CO2.
El otro factor es cómo se envasa el CO2. Entre el almacenamiento en bombonas y esferas y el almacenamiento en tanques o reservas externas, no es raro encontrar una diferencia de precio de un factor 10 entre los dos primeros y el último. Esta variación de precios se explica por los pasos adicionales necesarios para acondicionar el CO2 en el almacenamiento individual y por la manipulación necesaria para las entregas.
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¿Cómo funciona la tecnología del CO2 supercrítico?
Para obtener CO2 supercrítico, es necesario calentar y presurizar el dióxido de carbono (CO2). Esta fase supercrítica se obtiene a partir de 31°C y 74 bares.
Sin embargo, para satisfacer las necesidades de las distintas aplicaciones del CO2 supercrítico, las máquinas de desengrase por fluidos densos suelen funcionar entre 35 y 50°C a una presión equivalente de 150 a 300 bares.

Los dos parámetros de presión y temperatura repercutirán en la densidad del CO2  y en su capacidad para solubilizar grasas u otros tipos de moléculas. La primera etapa del "mejor poder disolvente" del CO2 supercrítico se obtiene a 35°C para 150 bares de presión. En esta etapa, la densidad del CO2 es la más alta ~0,86 y, por tanto, cercana a la del agua. La segunda etapa se obtiene a 50°C para 300 bar de presión. Una vez más, encontramos la alta densidad del CO2 supercrítico y un mejor poder disolvente. Cabe señalar que, a diferencia de otros procesos de limpieza o extracción, las temperaturas de tratamiento con CO2 supercrítico son relativamente bajas. También es importante mantener un equilibrio entre la presión y la temperatura para preservar el poder disolvente del CO2 supercrítico.
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¿Existe algún riesgo asociado al CO2 supercrítico?
El principal riesgo de la utilización de CO2 es el riesgo de anoxia, es decir, la sustitución del oxígeno del aire por otro gas, como el CO2:
Naturalmente, las máquinas de Dense Fluid Degreasing están equipadas para evitar este riesgo:
  • Nuestros equipos están equipados con carcasas de protección. Estas carcasas protegen los equipos de la máquina y facilitan la extracción del CO2 en caso de fuga.
  • Las normas de seguridad que rigen el uso del CO2 exigen la instalación de sensores de CO2. Un sensor se fija al bloque del autoclave y el otro se sitúa en la sala donde está instalada la máquina.
Caso específico: la instalación de una máquina de limpieza con CO2 supercrítico en una sala blanca: Cuando se utiliza una máquina de desengrase con fluidos densos en una sala blanca, la ventilación debe ser lo suficientemente potente como para permitir la evacuación del CO2 además de los flujos que debe gestionar. Como el CO2 no es un gas inflamable ni explosivo, las máquinas que utilizan CO2 supercrítico no están clasificadas como equipos ATEX. Sin embargo, nuestros equipos, que constan de componentes presurizados, están sujetos a normas específicas como la PED (Directiva sobre equipos a presión).
Esta norma exige inspecciones periódicas de los componentes en cuestión. Para más información, consulte la página Normativa.
Equipementier spécialiste du CO2 supercritique

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