Apa itu Pengeringan Superkritis?

Ketika suatu zat dikeringkan melalui metode normal penerapan panas dan tekanan pada tingkat yang terbatas, zat melewati penghalang cair-gas, di mana jumlah tekanan kapiler berubah, menyebabkan zat mengempis. Proses pengeringan ini mempengaruhi tegangan permukaan keseluruhan bahan, menyebabkan struktur halus pecah atau merosot. Untuk menghindari masalah ini, ada pengeringan superkritis, yang mengeringkan zat melalui panas dan tekanan tinggi, dan melewati batas cair-gas alih-alih bergerak melaluinya. Massa jenis cairan dan gas adalah sama dan, secara molekuler, tidak ada perbedaan antara keduanya. Pengeringan superkritis dapat digunakan dengan cairan superkritis, dan ada beberapa metode pengeringan yang berbeda.

Proses pengeringan normal melibatkan penggunaan panas atau tekanan sedang dan baik bila diterapkan pada zat seperti air, yang tidak mudah pecah. Beberapa zat atau perangkat — seperti perangkat mikroelektromekanis yang memiliki mesin kecil — mengalami ketidakseimbangan selama proses pengeringan ini karena, ketika tegangan permukaan cairan berubah menjadi gas, ia menarik struktur zat tersebut. Dalam struktur yang rumit, tarikan ini dapat menimbulkan masalah.

Untuk mengatasi masalah tegangan permukaan ini, pengeringan superkritis adalah salah satu metode yang melewati batas cair-gas dan tidak mempengaruhi tegangan kapiler zat. Tegangan kapiler adalah ruang antara pori-pori zat dan, ketika cairan menjadi gas dengan cara normal, tegangan kapiler menyebabkan zat runtuh. Untuk melakukan ini, cairan superkritis diperlukan. Cairan ini terlihat seperti cairan tetapi mampu mengembang dan memampatkan seperti gas; mereka juga mampu melarutkan zat lain. Mempersiapkan cairan ini melibatkan menjenuhkan pori-pori dengan pelarut organik.

Ada beberapa cara untuk melakukan pengeringan superkritis. Dalam metode tekanan tinggi dan suhu tinggi, ruang tekanan diisi dengan cairan superkritis dan pelarut organik di mana cairan superkritis direndam. Substansi kemudian dengan cepat terkena panas dan tekanan yang melampaui batas kritisnya, menyebabkan cairan berubah menjadi gas di mana tekanan kapiler dipertahankan.

Sementara metode tekanan tinggi dan suhu tinggi adalah cara paling umum untuk melakukan pengeringan superkritis, ada metode suhu rendah; metode ini lebih aman, karena yang lain dapat meledak, dan beberapa zat tidak dapat menangani tekanan tinggi dan panas. Alih-alih pelarut organik, karbon dioksida digunakan, karena diekstraksi secara superkritis pada suhu rendah. Pengeringan superkritis dengan metode ini tidak selalu berhasil, karena beberapa cairan akan bereaksi dengan karbon dioksida untuk membuat karbonat logam.