Fluida superkritis
Nama : Christie Naomi Dewi Astari
NPM : 143020273
Kelas : F
Fluida superkritis adalah zat yang berada pada suhu dan tekanan di atas titik
kritis termodinamika. Zat ini memiliki kemampuan unik untuk berdifusi melalui
benda padat seperti gas, dan melarutkan benda seperti cairan. Dan dia juga dapat
mengubah kepadatannya bila mengubah sedikit suhu dan tekanannya. Sifat seperti
ini membuatnya cocok sebagai pengganti pelarut organik dalam proses yang
disebut Ekstraksi fluid superkritis. Karbon dioksida dan air adalah fluida yang
paling umum digunakan.
A. Fluida Super Kritis Air
Titik kritis menunjukan bahwa ada temperature dan tekanan yang sangat
tinggi, fase cair dan gas menjadi tidak dapat dibedakan atau yang dikenal sebagai
fluida superkritis.
Pada air, titik kritis ada pada sekitar 647 K, dan 22,064 MPa (3200,1Psi)
H2O pada temperatur kamar (25oC) dan tekanan 1 atm akan berwujud cair (air).
Apabila temperatur diturunkan sampai 0oC atau lebih rendah maka akan berubah
menjadi padat atau yang kita sebut es. Sementara kalau suhunya dinaikkan sampai
100oC atau lebih, akan menguap menjadi gas (uap air). Bagaimana jika
tekanannya juga diubah? Dengan mengubah temperatur dan tekanan terhadap
suatu zat sampai pada kondisi tertentu, maka kita akan mendapatkan fluida
superkritis. Mari kita lihat diagram fase H2O berikut.
Diagram tersebut menunjukkan perubahan wujud H2O oleh dua variabel
yaitu tekanan (sumbu vertikal) dan temperatur (sumbu horizontal). Ada dua titik
pada diagram itu, titik tripel dan titik kritis. Pada titik tripel, fase padat, cair dan
gas ada secara bersamaan dengan porsi yang sama. Apabila dari titik tripel,
sepanjang kurva batas fase cair dan gas, temperatur dan tekanan dinaikkan maka
cairan akan semakin berkurang kerapatannya karena ekspansi termal, dan
sebaliknya, kerapatan gas akan meningkat karena naiknya tekanan. Akibatnya
akan didapatkan kondisi dengan kerapatan yang sama dan tidak ada batas antara
cair dan gas. Pada kondisi ini, kurva mencapai titik kritis, zat tidak lagi berwujud
gas atau cair tetapi disebut sebagai fluida superkritis. Dengan demikian sifatsifat
fluida superkritis berada diantara sifatsifat gas dan cairannya. Fluida superkritis
memiliki viskositas yang lebih rendah dan difusivitas yang lebih tinggi dari fase
cairnya, sehingga memudahkannya bercampur dengan reagenreagen dalam suatu
sistem reaksi.
B. Fluida Super Kritis CO2
Setiap zat memiliki suatu daerah di dalam diagram fasanya yang disebut daerah
“fluida superkritis”. Di mana daerah ini terletak? Daerah ini terletak di atas
tekanan dan suhu tertentu, tepatnya di atas tekanan dan suhu tertentu pada garis
batas fasa cair dan gas (PC dan TC).
Pada daerah ini, batas antara bagian cair dan gas menghilang sehingga fasa
yang tercipta bukan lagi gas ataupun cair, tetapi disebut sebagai fluida superkritis.
Fluida ini memiliki sifat mirip gas dan juga mirip cair. Sifat solvasinya mirip
seperti zat cair, namun sifat mobilitas partikelnya mirip seperti gas, misalnya
kemudahan berdifusi dan viskositas yang rendah. Pada daerah ini, sifat kepolaran
fluida superkritis juga bisa diatur dengan mengubah suhu dan tekanan.
Salah satu fluida superkritis yang memiliki nilai komersial tinggi adalah karbon
dioksida superkritis. Karbon dioksida memiliki nilai P C = 7,4 MPa (kirakira 73
kali tekanan atmosfer) dan TC = 30oC. kondisi seperti ini termasuk relatif mudah
untuk dicapai karena tidak terlalu banyak energi yang dibutuhkan.
Fluida superkritis mulai popular diriset pada tahun 1976. Perkembangan ini
bermula dari ekstraksi kafein dari dalam kopi yang pada waktu itu memakai
pelarut diklorometana, CH2Cl2. Kita tahu bahwa diklorometana adalah zat yang
berbahaya, dan dengan metoda ekstraksi seperti ini maka sangat besar
kemungkinan ada diklorometana yang tertinggal dalam kopi. Maka, para ilmuwan
di Institut Max Planck, Jerman, mencoba menggali lebih dalam tentang karbon
dioksida superkritis sebagai pengganti diklorometana. Ternyata hasilnya sangat
memuaskan. Di samping itu, sifat mirip gas dari karbon dioksida superkritis ini
memungkinkan karbon dioksida superkritis untuk menerobos poripori yang
sangat kecil dalam biji kopi dan mengekstraksi hampir 100% kafein dari dalam
biji kopi, jauh lebih cepat dan efektif dibanding diklorometana.
Saat ini, kebanyakan biji kopi terdekafeinasi (tanpa kafein) diproduksi dengan
bantuan karbon dioksida superkritis. Selain itu, karbon dioksida superkritis juga
dipakai untuk keperluankeperluan lain, seperti ekstraksi bahanbahan alam
seperti bahan obat dari tumbuhan, untuk mengolah limbahlimbah, ekstraksi
bahan makanan, dan lain sebagainya.
Walaupun karbon dioksida superkritis adalah salah satu pelarut yang efisien dan
bersih, namun perlu diingat bahwa karbon dioksida sendiri adalah komponen gas
rumah kaca (greenhouse gas) dan keberadaannya di atmosfer dapat meningkatkan
efek rumah kaca jika konsentrasinya terus bertambah. Oleh sebab itu, pemakaian
karbon dioksida sebagai fluida superkritis perlu penanganan khusus agar karbon
dioksida yang terbuang ke angkasa dapat diminimalisir.
Manfaat Fluida Superkritis CO2
Sebagai pelarut pada ekstraksi, misalnya pada ekstraksi kafein dari kopi untuk
mendapat kopi yang bebas kafein
Sebagai fase gerak pada kromotografi (super critical fluide chromothography)
Dry cleaning
Media pada sintesis polimer dari nano material
Mengurangi pemakaian pelarut pelarut organic yang toksik dan mudah terbakar
NPM : 143020273
Kelas : F
Fluida superkritis adalah zat yang berada pada suhu dan tekanan di atas titik
kritis termodinamika. Zat ini memiliki kemampuan unik untuk berdifusi melalui
benda padat seperti gas, dan melarutkan benda seperti cairan. Dan dia juga dapat
mengubah kepadatannya bila mengubah sedikit suhu dan tekanannya. Sifat seperti
ini membuatnya cocok sebagai pengganti pelarut organik dalam proses yang
disebut Ekstraksi fluid superkritis. Karbon dioksida dan air adalah fluida yang
paling umum digunakan.
A. Fluida Super Kritis Air
Titik kritis menunjukan bahwa ada temperature dan tekanan yang sangat
tinggi, fase cair dan gas menjadi tidak dapat dibedakan atau yang dikenal sebagai
fluida superkritis.
Pada air, titik kritis ada pada sekitar 647 K, dan 22,064 MPa (3200,1Psi)
H2O pada temperatur kamar (25oC) dan tekanan 1 atm akan berwujud cair (air).
Apabila temperatur diturunkan sampai 0oC atau lebih rendah maka akan berubah
menjadi padat atau yang kita sebut es. Sementara kalau suhunya dinaikkan sampai
100oC atau lebih, akan menguap menjadi gas (uap air). Bagaimana jika
tekanannya juga diubah? Dengan mengubah temperatur dan tekanan terhadap
suatu zat sampai pada kondisi tertentu, maka kita akan mendapatkan fluida
superkritis. Mari kita lihat diagram fase H2O berikut.
Diagram tersebut menunjukkan perubahan wujud H2O oleh dua variabel
yaitu tekanan (sumbu vertikal) dan temperatur (sumbu horizontal). Ada dua titik
pada diagram itu, titik tripel dan titik kritis. Pada titik tripel, fase padat, cair dan
gas ada secara bersamaan dengan porsi yang sama. Apabila dari titik tripel,
sepanjang kurva batas fase cair dan gas, temperatur dan tekanan dinaikkan maka
cairan akan semakin berkurang kerapatannya karena ekspansi termal, dan
sebaliknya, kerapatan gas akan meningkat karena naiknya tekanan. Akibatnya
akan didapatkan kondisi dengan kerapatan yang sama dan tidak ada batas antara
cair dan gas. Pada kondisi ini, kurva mencapai titik kritis, zat tidak lagi berwujud
gas atau cair tetapi disebut sebagai fluida superkritis. Dengan demikian sifatsifat
fluida superkritis berada diantara sifatsifat gas dan cairannya. Fluida superkritis
memiliki viskositas yang lebih rendah dan difusivitas yang lebih tinggi dari fase
cairnya, sehingga memudahkannya bercampur dengan reagenreagen dalam suatu
sistem reaksi.
B. Fluida Super Kritis CO2
Setiap zat memiliki suatu daerah di dalam diagram fasanya yang disebut daerah
“fluida superkritis”. Di mana daerah ini terletak? Daerah ini terletak di atas
tekanan dan suhu tertentu, tepatnya di atas tekanan dan suhu tertentu pada garis
batas fasa cair dan gas (PC dan TC).
Pada daerah ini, batas antara bagian cair dan gas menghilang sehingga fasa
yang tercipta bukan lagi gas ataupun cair, tetapi disebut sebagai fluida superkritis.
Fluida ini memiliki sifat mirip gas dan juga mirip cair. Sifat solvasinya mirip
seperti zat cair, namun sifat mobilitas partikelnya mirip seperti gas, misalnya
kemudahan berdifusi dan viskositas yang rendah. Pada daerah ini, sifat kepolaran
fluida superkritis juga bisa diatur dengan mengubah suhu dan tekanan.
Salah satu fluida superkritis yang memiliki nilai komersial tinggi adalah karbon
dioksida superkritis. Karbon dioksida memiliki nilai P C = 7,4 MPa (kirakira 73
kali tekanan atmosfer) dan TC = 30oC. kondisi seperti ini termasuk relatif mudah
untuk dicapai karena tidak terlalu banyak energi yang dibutuhkan.
Fluida superkritis mulai popular diriset pada tahun 1976. Perkembangan ini
bermula dari ekstraksi kafein dari dalam kopi yang pada waktu itu memakai
pelarut diklorometana, CH2Cl2. Kita tahu bahwa diklorometana adalah zat yang
berbahaya, dan dengan metoda ekstraksi seperti ini maka sangat besar
kemungkinan ada diklorometana yang tertinggal dalam kopi. Maka, para ilmuwan
di Institut Max Planck, Jerman, mencoba menggali lebih dalam tentang karbon
dioksida superkritis sebagai pengganti diklorometana. Ternyata hasilnya sangat
memuaskan. Di samping itu, sifat mirip gas dari karbon dioksida superkritis ini
memungkinkan karbon dioksida superkritis untuk menerobos poripori yang
sangat kecil dalam biji kopi dan mengekstraksi hampir 100% kafein dari dalam
biji kopi, jauh lebih cepat dan efektif dibanding diklorometana.
Saat ini, kebanyakan biji kopi terdekafeinasi (tanpa kafein) diproduksi dengan
bantuan karbon dioksida superkritis. Selain itu, karbon dioksida superkritis juga
dipakai untuk keperluankeperluan lain, seperti ekstraksi bahanbahan alam
seperti bahan obat dari tumbuhan, untuk mengolah limbahlimbah, ekstraksi
bahan makanan, dan lain sebagainya.
Walaupun karbon dioksida superkritis adalah salah satu pelarut yang efisien dan
bersih, namun perlu diingat bahwa karbon dioksida sendiri adalah komponen gas
rumah kaca (greenhouse gas) dan keberadaannya di atmosfer dapat meningkatkan
efek rumah kaca jika konsentrasinya terus bertambah. Oleh sebab itu, pemakaian
karbon dioksida sebagai fluida superkritis perlu penanganan khusus agar karbon
dioksida yang terbuang ke angkasa dapat diminimalisir.
Manfaat Fluida Superkritis CO2
Sebagai pelarut pada ekstraksi, misalnya pada ekstraksi kafein dari kopi untuk
mendapat kopi yang bebas kafein
Sebagai fase gerak pada kromotografi (super critical fluide chromothography)
Dry cleaning
Media pada sintesis polimer dari nano material
Mengurangi pemakaian pelarut pelarut organic yang toksik dan mudah terbakar