超臨界流体 / 超臨界CO₂とは

■	環境負荷低減、脱有機溶媒化などに貢献可能な新しい流体
■	「溶媒は液体である」という溶媒に対する従来の固定概念を打破するユニークな溶媒

●	超臨界流体 / 超臨界CO₂とは

　気体と液体が共存できる限界の温度・圧力（臨界点）を超えた状態にあり、通常の気体、液体とは異なる性質を示すユニークな流体です。　この超臨界流体は、どこにでも忍び込む気体の性質（拡散性）と、成分を溶かし出す液体の性質（溶解性）を持ち、且つ、その物性を連続して大幅に変化できる特長を持っています。
　このため、二酸化炭素を超臨界流体として使用すれば、化学、食品分野などでの有機溶媒の代替としても利用でき、人にやさしく、環境にやさしい技術として注目を浴びています。

●	超臨界流体 / 超臨界CO₂の基本物性と特色

1)	物性値の制御が可能圧力・温度を僅かに調節しただけで、密度(溶解性)、粘度(拡散性)等の物性値を大幅に変化させ、又、制御することができます。
2)	密度が大きく、低粘度、高拡散性の流体密度が液体に近く、物を溶解する能力があり、粘度・拡散係数が気体に近いため、微細構造物にも浸透して行き、特定成分の抽出、含浸させる流体として使用することができます。
3)	界面張力フリーの実現毛管力(界面張力)が生じない乾燥が可能で、微細構造物を壊さずに乾燥させることができます。
4)	分離、回収が容易圧力・温度を僅かに調節しただけで溶解度が大幅に変化するため、効率の良い分離が可能で、溶媒の循環使用によるランニングコストの低減が可能です。
5)	環境にやさしい安全な溶媒溶媒として化学的に不活性で、常温操作が可能なため、熱に弱い物質の取扱いが容易となり、食品に対しても安全で、安価であり、取扱いも容易です。

分子量	44.009 g/mol　^{by IUPAC}
臨界圧力	7.3825 MPa(a)　^{by IUPAC}
臨界温度	304.21 K (31.06℃)　^{by IUPAC}
臨界密度	466.1 kg/m³　^{by IUPAC}
融点	216.6 K
沸点	194.7 K
臨界圧縮係数	0.274

　　IUPAC：International Union of Pure and Applied Chemistry, International Thermodynamic Tables of the Fluid State:Carbon Dioxide

　上表は説明用に代表例を記載したものでGas/Supercritical/Liquidに
物理的な相境界などは存在しませんのでご注意下さい !

●	超臨界流体 / 超臨界CO₂の適用・応用分野

　グリーン・ケミカル・プロセッシング、環境負荷低減、脱有機溶媒などの社会要請を受け、特に環境に優しい二酸化炭素を溶媒として用いた超臨界CO₂の用途研究・開発が世界的に活発に行われています。その適用・応用分野の一例を以下に紹介します。
　　　　　　　詳細は右記を参照下さい！　　　　・適用分野とプロセス

・適用例(表)

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乾　燥：	微細構造体/多孔質材料等の界面張力フリー乾燥 ⇒参考例：右写真

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抽　出：	1)	有効成分抽出種子等からの香料・色素の抽出　他
	2)	不純物除去食品からの農薬除去、樹脂(ポリマー)からの低分子量不純物(揮発性残留物)除去、洗浄　他

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表面制御：

有機高分子への無機/有機物資の含浸･注入･表面加飾(機能性付与)、染色　他

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微粒子：	顔料･化粧品･医薬品(DDS)の微粒子・マイクロカプセル　他

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滅菌/殺菌：液体食品、繊維　他

超臨界二酸化炭素(CO2)による半導体分野での微細構造体の乾燥例
半導体分野での微細構造体の乾燥例

超臨界流体 / 超臨界CO₂の代表的な物性値と相平衡

　超臨界CO₂の大きな特徴である「圧力や温度の変化に対して、物性値が大きく変化する」ことを示す代表的な物性値を以下に紹介します。又、抽出で可溶成分を増大させる目的等で溶媒(エントレーナ、コソルベント、モディファイア)を使用しますが、その選定、使用条件がプロセス成立に非常に重要な因子になります。

【<モリエル線図：クリックで拡大します】

　右図モリエル線図(p-h線図、圧力-比エンタルピー線図)は、縦軸に圧力、横軸にエンタルピー(CO₂の熱量)を取ったもので、超臨界CO₂サイクルでのCO₂の状態を表せます。操作条件の各種状態でのCO₂の状態を1枚の線図で描く事により、各部の状態や数値を知り、また、その数値を使用して熱量計算や運転状態の判断に活用する事ができる便利な線図です。モリエル線図の使い方は、こちらを参照下さい