
Fluido superkritiko bat presio eta tenperatura oso altuetara eramandako substantzia bat da, non ez duen jada likido edo gas fase bereizgarririk erakusten. Horren ordez, bi faseren propietateak konbinatzen ditu: gas baten moduan, solidoen bidez difundi daiteke eta edukiontzi bat bete; eta likido baten moduan, materialak disolbatu ditzake eta dentsitate handia du. Fluido superkritikoen aplikagarritasuna oso zabala da: estrakzioa, kromatografia, sintesi kimikoa, nanopartikulen ekoizpena, lehorketa superkritikoa, energia-sorkuntza, hondakinen tratamendua, esterilizazioa, petrolioaren berreskuratze hobetua, karbonoaren bahiketa, desalinazioa, polimeroen aparztatzea, aerogelen fabrikazioa, energia termikoaren biltegiratzea eta garbiketa industriala.
Merkatuan fluido superkritikoen erabilera osoa eragozten duen muga nagusietako bat da tenperatura kritiko eta presio kritiko altuak behar izatea —egoera superkritikora iristeko gainditu beharreko balioak.
Baina likido hori espazio oso txikietan —nanometro gutxi batzuetako zabalera dutenetan— sartzen bada, haren portaera are gehiago aldatzen da; garrantzitsuena da tenperatura kritikoa eta, seguruenik, presio kritikoa jaisten direla. Gaur egun aurkitu dugu nanokonfinamendu hidrofobiko altuak ura ~100 ºC inguruko errekor tenperatura kritikoetara eraman dezakeela [].
Fluido superkritikoak energia termikoa biltegiratzeko eta erreakzio kimikoetarako erabiltzeak aspalditik piztu du ikerketa-interesa. Hala ere, tenperatura eta presio kritiko altuek ez dute uzten horiek merkatuan zabaltzen. Uste dugu konfinamendu hidrofobiko nanoeskalak muga horiek gainditu ditzakeela eta fluido superkritikoen merkaturako aplikazioetarako bidea ireki dezakeela.
Abantaila nagusia da energia-dentsitatea. Sistema hauek energia asko biltegiratu dezakete bolumen txikian, egonkortasun handiarekin eta solido–likido trantsizioekin lotutako ihes edo hedapen arazo barik.
Aplikazio kimikoetan, ingurune itxiak molekulen portaera aldatzen du: azkarrago erreakzionatzen dute, selektiboago dira edo energia gutxiago behar dute. Hori eraldatzailea izan liteke gaur egun eraginkorrak ez diren edo energia asko kontsumitzen duten industria-prozesuetan.
Energia-sistemetan, material hauek beroa biltegiratzeko erabil daitezke prozesu industrialetan edo energia termikoa kudeatzeko eguzki-sistema termikoetan, non biltegiratze trinko eta eraginkorra funtsezkoa den.
Prozesamendu kimikoan, erreaktore txikiago eta eraginkorragoak elikatu ditzakete, batez ere energia-kontsumoa murriztu nahi duten edo prozesuen kontrola hobetu nahi duten enpresentzat. CO₂ harrapaketa eta bihurtzean ere aukera handiak daude, fluido superkritikoak erreakzio-ingurune eta garraio-fase gisa jardun dezakeelako.
Bai, gero eta gehiago. Enpresa asko —bereziki kimika eta energia sektoreetan— prozesuak optimizatzeko eta funtzionamendu-kostuak eta isurketak murrizteko irtenbideak bilatzen ari dira. Nahiz eta fluido superkritiko nano-itxien kontzeptua oraindik hastapenetan egon, interes handia pizten du, dagoeneko existitzen diren teknologietan hobekuntzak egiteko aukera ematen duelako, egitura guztiak berrasmatu beharrik gabe.
Azken urteotan, elkarrizketak eta lankidetzak izan ditugu sistema termiko trinkoak aztertzen ari diren edo erreakzio-kontrola hobetu nahi duten enpresekin. Nanokonfinamenduaren onurak azaltzen dizkiegun momentuan, haien erreakzioa oso positiboa izaten da. Kontzeptu berritzailea da, eta industriarako benetako promesa du —batez ere eskala handian frogatu ahal badugu.
Erronka nagusia da ulertzea fluido superkritikoek portaera fisiko-termikoak nola erakusten dituzten nanoporo hidrofoboetan konfinatuta daudenean. Adibidez: erakusten al dute pseudoirakite-portaerarik? Eta ba al dute bulk egoeran dituzten erreakzio kimiko berdinak?
Beste erronka bat da eskalatzea: material porotsuak industri mailan ekoiztea, errendimendu egonkorrarekin eta kostu lehiakor batean. Garrantzitsua da ere sistema hauen iraupena frogatzea ziklo termiko errepikatuetan, eta presioa eta tenperatura baldintza errealetan segurtasunez kontrola daitezkeela bermatzea.
CIC energiGUNE-n modelizazio aurreratua eta laborategiko saiakuntzak uztartzen ari gara erronka hauei aurre egiteko, industria-bazkideekin lankidetzan eta erabilera kasu zehatzak aztertuz. Teknologia hau ez da bihar merkatura iritsiko, baina dagoeneko ari gara oinarriak jartzen.
Europak energia-soluzio garbiago eta eraginkorragoen aldeko apustu sendoa egin du, eta teknologia hau helburu horrekin guztiz bat dator. Oraindik hasierako fasean gaude, eta horrek aukera bikaina ematen digu mundu mailako lidergoa hartzeko.
CIC energiGUNE-n tresnak eta ezagutza ditugu hori gauzatzeko: simulazioetatik eta materialen diseinutik hasi eta egiaztapen esperimentalera arte. Gure helburua sinplea da: ikerketa honek ez dadila laborategian geratu, baizik eta energia termikoa biltegiratzeko eta erabiltzeko modua aldatuko duten sistema errealetan aplikatu dadila.
Energia biltegiratzeko azken joerak eta ikerkuntzako berrikuntzak ezagutu nahi badituzu, harpidetu zaitez.
Goi-mailako talde batean sartu nahi baduzu, hainbat diziplinatako espezialistekin elkarlanean aritu edo zure kezkak kontatu nahi badituzu, ez pentsatu bi aldiz...