ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج

(تم التحويل من Supercritical carbon dioxide)
مخطط أطوار ثاني أكسيد الكربون (تدريج مقياس الواحدات غير متناسب)
ثاني أكسيد الكربون عند النقطة الحرجة

ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج (ويرمز له scCO2 من كلمة supercritical التي تعني فوق الحرج) هو ثاني أكسيد الكربون عندما يكون فوق النقطة الحرجة بالنسبة لكل من الضغط (فوق 73.8 بار) ودرجة الحرارة (فوق 31 °س أي ما يعادل 304.1 كلفن).

الخصائص

إن حالة المادة لثاني أكسيد الكربون في الحالة فوق الحرجة تختلف بشكل كلي عن حالته في الظروف القياسية من الضغط ودرجة الحرارة، والتي يكون فيها بالحالة الغازية. إن ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج يكون في حالة بين الحالة الغازية والحالة السائلة، بحيث أن له كثافة مثل السائل، لكن له لزوجة مثل الغاز.[1]

يبلغ الحجم المولي لثاني أكسيد الكربون فوق الحرج 94 سم3/مول.[2]

الاستخدامات

يستخدم ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج كمذيب بشكل واسع في الاستخلاص في مجالات عدة، وذلك نظراً لوفرته الطبيعية ولعدم سميته ولسهولة فصله عن المواد المراد استخلاصها. يمكن متابعة خطوات عملية الاستخلاص باستخدام وسائل تحليلية مختلفة منها مطيافية الأشعة تحت الحمراء في المجال القريب NIR.[3]

من التطبيقات على عمليات الاستخلاص استخدام ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج في عملية نزع الكافيين من حبوب البن المحمّصة، والتي طبقت لأول مرة في معهد ماكس بلانك لأبحاث الفحم. في سنة 2007، كان حوالي 20% من القهوة منزوعة الكافيين في السوق الألمانية يحصل عليه باستخدام تلك الطريقة.[4]

يستخدم ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج كوسيلة استخلاص أيضاً في عملية تحديد الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات في الأتربة والنفايات الصلبة، ومن أجل تحديد الهيدروكربونات القابلة للاستخلاص في الرسوبيات والرماد والماء وفي أوساط أخرى.[5]

التطبيقات

كمذيب

المقالة الرئيسية: استخلاص المائع فوق الحرج

يكتسب ثاني أكسيد الكربون شعبية متزايدة بين مصنعي القهوة الذين يسعون للاستغناء عن المذيبات التقليدية لإزالة الكافيين. يُضخ ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج عبر حبوب البن الخضراء، ثم تُرش بالماء تحت ضغط عالٍ لإزالة الكافيين. بعد ذلك، يمكن عزل الكافيين لإعادة بيعه (مثلاً لشركات الأدوية أو المشروبات) عن طريق تمرير الماء عبر مرشحات الكربون النشط أو التقطير أو التبلور أو التناضح العكسي. يُستخدم ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج لإزالة مبيدات الآفات العضوية الكلورية والفلزات من المحاصيل الزراعية دون التأثير على المكونات المرغوبة في المواد النباتية في صناة الأدوية العشبية.[6]

يمكن استخدام ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج كمذيب في التنظيف الجاف.[7]

يُستخدم ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج كمذيب استخلاص لإنتاج الزيوت العطرية وغيرها من المقطرات العشبية.[8] تتمثل مزاياه الرئيسية مقارنة بالمذيبات الأخرى مثل الهكسان والأسيتون في هذه العملية في أنه غير قابل للاشتعال ولا يترك أي مخلفات سامة. علاوة على ذلك، فإن فصل مكونات التفاعل عن المادة الأولية أسهل بكثير من استخدام المذيبات العضوية التقليدية. يمكن لثاني أكسيد الكربون الناتج أن يتبخر في الهواء أو يُعاد تدويره عن طريق التكثيف في وعاء استخلاص. وتكمن ميزته على التقطير بالبخار في أنه يعمل عند درجة حرارة أقل، مما يسمح بفصل الشمع النباتي عن الزيوت.[9]

في المعامل، يُستخدم ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج كمذيب استخلاص، على سبيل المثال لتحديد إجمالي الهيدروكربونات القابلة للاسترداد من التربة والرواسب والرماد المتطاير وغيرها من الوسائط،[10] وتحديد [[هيدروكربون عطري متعدد الحلقات|الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات من التربة والنفايات الصلبة.[11] أُستخدم استخلاص الموائع فوق الحرجة في تحديد مكونات الهيدروكربونات في الماء.[12]

يجري استخدام ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج لإنتاج جزيئات دقيقة ونانوية، غالباً للاستخدامات الدوائية. وتُستخدم عملية المذيب المضاد الغازي، والتمدد السريع للمحاليل فوق الحرجة، والترسيب باستخدام المذيب المضاد فوق الحرج (بالإضافة إلى العديد من الطرق ذات الصلة) لمعالجة مجموعة متنوعة من المواد وتحويلها إلى جزيئات.[13]

نظراً لقدرته على إذابة المركبات العضوية بشكل انتقائي والمساعدة في عمل الإنزيمات، فقد أُقترح ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج كمذيب محتمل لدعم النشاط الحيوي على الكواكب من نوع كوكب الزهرة أو الكواكب الأرضية الفائقة.[14]

المنتجات المصنعة

تُصنع بدائل صديقة للبيئة ومنخفضة التكلفة للدائن الحرارية الصلبة والخزف المحروق باستخدام ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج ككاشف كيميائي. يتفاعل ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج في هذه العمليات مع المكونات القلوية للأسمنت الهيدروليكي أو قصارة الجبس المتصلبة تماماً لتكوين كربونات متنوعة.[15] المنتج الثانوي الرئيسي هو الماء.

يُستخدم ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج في عملية تكوين الرغوة في الپوليمرات. إذ يُمكنه تشبيع الپوليمر بالمذيب. وعند تخفيف الضغط والتسخين، يتمدد ثاني أكسيد الكربون بسرعة، مُحدثاً فراغات داخل مصفوفة الپوليمر، أي مُكوّناً رغوة. ولا تزال الأبحاث جارية حول الرغوات ذات الخلايا الدقيقة.

تُحفز عملية الكربوكسلة الكيميائية الكهربائية لمركب شبه كلوريد بنزيل الأيزوبوتيل إلى الآيبوپروفين تحت ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج.[16]

سائل التشغيل

يُعد ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج مستقراً كيميائياً، وموثوقاً، ومنخفض التكلفة، وغير قابل للاشتعال، ومتوفر بسهولة، مما يجعله سائل تشغيل مرشح مرغوب فيه لدورات الانتقال الحرج.[17]

يُستخدم ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج كسائل تشغيل في المضخات الحرارية المنزلية. وتُصنّع المضخات الحرارية وتُستخدم على نطاق واسع، وهي متوفرة للتدفئة والتبريد في المنازل والمنشآت التجارية.[17] بينما تقوم بعض مضخات تسخين المياه المنزلية الأكثر شيوعاً بإزالة الحرارة من المكان الذي توجد فيه، مثل القبو أو المرآب، فإن سخانات المياه التي تعمل بمضخات ثاني أكسيد الكربون الحرارية عادة ما توجد في الخارج، حيث تقوم بإزالة الحرارة من الهواء الخارجي.[17]

كما يعتمد ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج كسائل تشغيل لأنظمة الطاقة الحرارية الأرضية المحسّنة نظراً لخصائصه المائية والغازية.[18] كما أن ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج مفيد لتعزيز الطاقة الحرارية الأرضية نظراً لارتفاع طفوه وتمدده الكبير ولزوجته المنخفضة.[19]

توليد الطاقة

توربين ثاني أكسيد كربون فوق حرج

تُتيح الخصائص الفريدة لثاني أكسيد الكربون مزايا في توليد الطاقة في الدوائر المغلقة، ويمكن تطبيقها في تطبيقات توليد الطاقة. ويمكن لأنظمة توليد الطاقة التي تستخدم دورتي برايتون (دورة الهواء) ورانكين (دورة البخار) التقليدية استخدام ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج لزيادة الكفاءة وإنتاج الطاقة.

تستخدم دورة ألام للطاقة الحديثة نسبياً ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج كسائل تشغيل مع الوقود والأكسجين النقي. يختلط ثاني أكسيد الكربون الناتج عن الاحتراق مع سائل التشغيل. ويجب إزالة كمية مماثلة من ثاني أكسيد الكربون النقي من العملية (للاستخدام الصناعي أو احتجازه). تُقلل هذه العملية الانبعاثات الجوية إلى الصفر. يعد ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج بتحسينات كبيرة في الكفاءة. فبفضل كثافته العالية، يُتيح ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج تصميم آلات توربينية مدمجة وفعالة. إذ يُمكن استخدام تصميمات أبسط لغلاف التوربين، بينما تتطلب التوربينات البخارية مراحل توربينية متعددة وأغلفة مرتبطة بها، بالإضافة إلى أنابيب دخول وخروج إضافية. كما تُتيح الكثافة العالية استخدام تقنية مبادلات حرارية أكثر إحكاماً تعتمد على القنوات الدقيقة.[20]

في محطات الطاقة الشمسية المركزة، لا تصل درجة الحرارة الحرجة لثاني أكسيد الكربون إلى المستوى المطلوب لتحقيق أقصى كفاءة لتحويل الطاقة. تقع محطات الطاقة الشمسية الحرارية عادة في مناطق قاحلة، مما يجعل تبريد مصدر الحرارة إلى درجات حرارة دون الحرجة أمراً مستحيلاً. لذلك، يجري تطوير توليفة ثاني أكسيد الكربون فائق الحرج، ذي درجات حرارة حرجة أعلى، لتحسين إنتاج الكهرباء من الطاقة الشمسية المركزة.

علاوة على ذلك، وبفضل استقراره الحراري الفائق وعدم قابليته للاشتعال، يُمكن التبادل الحراري المباشر من مصادر الحرارة العالية، مما يسمح بدرجات حرارة أعلى لسائل التشغيل، وبالتالي كفاءة دورة أعلى. وعلى عكس السريان ثاني الطور، فإن طبيعة ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج أحادي الطور تُغني عن الحاجة إلى مدخلات حرارية لتغيير الطور المطلوب لتحويل الماء إلى بخار، مما يُلغي أيضاً الإجهاد الحراري والتآكل المرتبطين به.[21]

يُثير استخدام ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج تحدياتٍ في هندسة التآكل، واختيار المواد، والتصميم. يجب أن تُظهر المواد المستخدمة في مكونات توليد الطاقة مقاومةً للتلف الناتج عن درجات الحرارة العالية، الأكسدة، والزحف. تشمل المواد المرشحة التي تُلبي هذه الخصائص وأهداف الأداء السبائك المستخدمة حالياً في توليد الطاقة، مثل السبائك الفائقة القائمة على النيكل لمكونات الآلات التوربينية، والصلب المقاوم للصدأ الأوستنيتي للأنابيب. تُعاني المكونات داخل حلقات برايتون المُشعّة من التآكل والتآكل الكيميائي، وتحديداً التآكل الكيميائي في مكونات الآلات التوربينية والمبادلات الحرارية الاسترجاعية، والتآكل بين الحبيبات والتنقر في الأنابيب.[22]

أُجريت اختبارات على سبائك النيكل المرشحة، والصلب الأوستنيتي، والصلب الحديدي، والسيراميك، لتقييم مقاومتها للتآكل في دورات ثاني أكسيد الكربون. وينبع الاهتمام بهذه المواد من قدرتها على تكوين طبقات أكسيد سطحية واقية في وجود ثاني أكسيد الكربون، إلا أنه في معظم الحالات، يلزم إجراء تقييم إضافي لآليات التفاعل وحركية التآكل/التآكل وآلياته، إذ لا تفي أي من هذه المواد بالأهداف المرجوة.[23][24]

عام 2016، أعلنت شركة جنرال إلكتريك عن توربين يعمل بثاني أكسيد الكربون فوق الحرج، مما مكّنها من تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة كهربائية بكفاءة تصل إلى 50%. يُسخن ثاني أكسيد الكربون فيه إلى 700°س. يتطلب هذا التوربين ضغطًاً أقل، ويسمح بنقل الحرارة بكفاءة. يصل إلى طاقته الكاملة في غضون دقيقتين، بينما تحتاج التوربينات البخارية إلى 30 دقيقة على الأقل. وقد ولّد النموذج الأولي 10 ميگاواط، ويبلغ حجمه حوالي 10% من حجم توربين بخاري مماثل.[25] عام 2023 اكتمل بناء محطة الطاقة الكهربائية التحويلية فوق الحرجة (STEP) التجريبية بقدرة 10 ميگاواط وتكلفة 155 مليون دولار أمريكي في سان أنطونيو. وهي بحجم مكتب ويمكنها تزويد حوالي 10.000 منزل بالطاقة.[26]

المولد الصيني تشاوتان وان.

في نوفمبر 2025، قام مهندسون صينيون بنشر أول مولدات طاقة تعمل بثاني أكسيد الكربون فوق الحرج قابلة للتطبيق تجارياً في العالم، وذلك في مصنع للصلب في مقاطعة گوي‌ژو. يحول مولد ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج الحرارة المهدرة إلى كهرباء. وبالمقارنة مع أنظمة البخار والأنظمة الحرارية التقليدية، يتميز تصميم هذا المولد بكفاءة أعلى بنسبة تزيد عن 85%، وينتج كهرباء أكثر بنسبة 50%. تُعد كميات الحرارة المهدرة الهائلة ضرورة لا غنى عنها في الصناعات الثقيلة. لكن يمكن نشر هذه المولدات في آلاف المصافي ومصاهر المعادن والمصانع الكبرى في الصين، لتحويل الحرارة المهدرة إلى كهرباء قابلة للاستخدام. أُطلق على المولد اسم تشاوتان وان، ويمثل نقلة نوعية في كفاءة توليد الطاقة، إذ يكسر تقليداً عمره قرن من الزمان كان يعتمد على البخار. في الماضي كان اختراع المحرك البخاري خطوة أولى نحو الثورة الصناعية التي غيرت العالم. ولأول مرة، أصبح بإمكان البشر حرق الوقود واستخدامه لإنجاز العمل، وليس فقط لإنتاج الحرارة. على مر السنين، تم تحسين كفاءة المحرك بشكل أكبر من خلال تصميمات ووقود مختلفين؛ ومع ذلك، ظلت وسيلة القيام بالعمل كما هي - البخار. يتطلب توليد البخار غلي الماء أولاً، ثم تحويله إلى حالة سائلة. هاتان الخطوتان تستهلكان طاقة كبيرة، ولذا يبحث العلماء عن وسط أفضل بديل لهما. وقد وجدوا ضالتهم في ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج.[27] بُني المولد بالتعاون بين معهد الطاقة النووية الصيني التابع للمؤسسة الوطنية الصينية للطاقة النووية وشركة جي‌گانگ الدولية للهندسة والتكنولوجيا.

تعتمد محطات الطاقة الحرارية عادة على دورتين ديناميكيتين حراريتين رئيسيتين. تتضمن دورة رانكين، المستخدمة في محطات الطاقة البخارية، غلي الماء حتى يتحول إلى بخار ماء، والذي يُستخدم لتشغيل التوربين وإنتاج الكهرباء. تعتمد دورة برايتون، المستخدمة في التوربينات الغازية والمحركات النفاثة، على ضغط الغاز إلى ضغط عالي ثم تسخينه، مما يؤدي إلى تمدده وتشغيل التوربين. يعتمد مولد تشاوتان وان على استخدام ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج، أو فوق ضغط ودرجة حرارة حرجة يكون عندها له خصائص كل من الغاز والسائل. يمكن تشغيل هذه التقنية باستخدام الحرارة المهدرة، بما في ذلك الحرارة الناتجة عن التلبيد - وهي عملية تُستخدم لضغط وربط مسحوق الصلب. ويمكن أن تصل درجة حرارة الحرارة المهدرة إلى أكثر من 700°س.[28]

وفقاً لمعهد الميكانيكا التابع لأكاديمية العلوم الصينية، فإن كفاءة دورة رانكين المستخدمة في محطات الطاقة البخارية تقتصر على حوالي 40% عند استخدام مصادر الحرارة ذات درجة الحرارة العالية. بالمقارنة، تسمح خصائص ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج بكفاءة توليد الطاقة التي تصل إلى أكثر من 50%، حتى مع مصادر الحرارة ذات درجات الحرارة العالية. كما أن ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج أكثر كثافة من البخار، مما يعني أنه يمكن صنع الوحدات بتوربينات أصغر ومكونات أخرى لنفس كمية توليد الطاقة، مما يجعلها واعدة للاستخدام في الأماكن الضيقة مثل السفن والمركبات الفضائية، وفقاً لمعهد الميكانيكا.

يقوم معهد الطاقة النووية الصيني بالبحث والتطوير في وحدات الطاقة فوق الحرجة منذ أكثر من عشر سنوات. عام 2019، حقق المعهد توليداً مستقراً وكاملاً للطاقة باستخدام ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج في المختبر. وبدأ في أكتوبر 2023 بناء الوحدات الجديدة، القادرة على تزويد حوالي 30.000 منزل أمريكي بالطاقة.

يُعدّ مصنع الصلب في ليوپان‌شوي بمقاطعة گوي‌ژو أول مصنع في العالم يستخدم مولد الطاقة بتقنية ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج لأغراض تجارية. يضم المصنع وحدتين بقدرة 15 ميگاواط لكل منهما، وقد رُبط بشبكة الكهرباء الوطنية في نوفمبر 2025. صُمم المصنع لتحويل الحرارة المتبقية من مصنع الصلب إلى كهرباء.

أفادت إحدى وسائل الإعلام الصينية أنه بالمقارنة مع تقنيات الطاقة الحرارية البخارية المستخدمة، من المتوقع أن يحقق مولد تشاوتون وان زيادة بنسبة 50% في صافي توليد الكهرباء مع تحسين كفاءة توليد الطاقة الإجمالية بأكثر من 85%. بالمقارنة مع مولدات دورة البخار القياسية، فإن تصميم مولد ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج أبسط، ويستخدم مكونات أقل، كما أنه أسهل في التشغيل والصيانة. من المرجح أن يبشر نجاح مولد تشاوتون وان بعصر جديد في توليد الطاقة، باستخدام ثاني أكسيد الكربون كوسيط وتجاوز الحاجة إلى تحويل الماء إلى بخار.

تعمل الصين والولايات المتحدة على تطوير مولدات طاقة تعمل بكفاءة باستخدام ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج. ومع ذلك، فقد أظهرت الصين قدراتها التقنية في هذا المجال من خلال نشرها في بيئة تجارية. تُجرى اختبارات على وحدات توليد الطاقة بثاني أكسيد الكربون فوق الحرج في أماكن أخرى حول العالم، بما في ذلك محطة توليد الطاقة الكهربائية التحويلية فوق الحرجة التجريبية. ويقود هذا المشروع شركة GTI Energy بتمويل من وزارة الطاقة الأمريكية. وفقاً لشركة GTI Energy، أكملت محطة توليد الطاقة الكهربائية التجريبية بقدرة 10 ميگاواط في سان أنطونيو، تكساس، المرحلة الأولى من الاختبار في سبتمبر 2024، وذلك في إطار مشروع ستپ. في هذه المرحلة، وصل المصنع إلى سرعة التشغيل الكاملة عند درجة حرارة 500°س، مما أدى إلى توليد 4 ميگاواط من الطاقة المتزامنة مع الشبكة - وهو ما يكفي لتزويد 4.000 منزل بالكهرباء.

أخرى

حالياً يجري العمل على تطوير توربين غازي ذي دورة مغلقة يعمل بثاني أكسيد الكربون فوق الحرج للعمل عند درجات حرارة تقارب 550°س. سيكون لهذا الأمر آثار على توليد الكهرباء بكميات كبيرة من الطاقة الحرارية والنووية، لأن الخصائص فوق الحرجة لثاني أكسيد الكربون عند درجات حرارة أعلى من 500°س وضغط 20 ميگاپاسكال تُتيح كفاءات حرارية تقارب 45%. وهذا بدوره قد يزيد الطاقة الكهربائية المُنتجة لكل وحدة وقود مطلوبة بنسبة 40% أو أكثر. ونظراً لحجم الوقود الكربوني المُستخدم في إنتاج الكهرباء، سيكون الأثر البيئي لزيادة كفاءة الدورة كبيراً.[29]

ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج هو مادة تبريد طبيعية ناشئة، تُستخدم في حلول جديدة منخفضة الكربون للمضخات الحرارية المنزلية. تُسوَّق المضخات الحرارية التي تعمل بثاني أكسيد الكربون فوق الحرج تجارياً في آسيا. أما أنظمة EcoCute اليابانية، التي طورتها شركة مايكاوا، فتُنتج مياهاً منزلية عالية الحرارة باستهلاك منخفض للطاقة الكهربائية، وذلك عن طريق نقل الحرارة من البيئة المحيطة إلى النظام.[30]

أُستخدم ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج منذ الثمانينيات لتعزيز الاستخلاص في حقول النفط الناضجة.

تظهر تقنيات الفحم النظيف التي تجمع بين أساليب الاستخلاص المحسّنة وتقنية حبس الكربون. باستخدام وحدات التغويز بدلاً من الأفران التقليدية، يُختزل الفحم والماء إلى غاز الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون والرماد. يمكن استخدام غاز الهيدروجين هذا لإنتاج الطاقة الكهربائية. في التوربينات الغازية ذات الدورة المركبة، يُجمع ثاني أكسيد الكربون، ويُضغط إلى الحالة فوق الحرجة، ثم يُضخ إلى خزانات حيوية، وربما إلى حقول النفط القائمة لزيادة الإنتاج.[31][32][33]

يمكن استخدام ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج كسائل عامل لتوليد الكهرباء الحرارية الأرضية في كل من أنظمة الطاقة الحرارية الأرضية المحسنة[34][35][36][37] والأنظمة الحرارية الأرضية الرسوبية (ما يسمى بالحرارة الأرضية ذات عمود ثاني أكسيد الكربون).[38][39] تستخدم أنظمة الطاقة الحرارية الأرضية المحسنة خزاناً متصدعاً اصطناعياً في الصخور الأساسية، بينما تستخدم أنظمة الطاقة الحرارية الأرضية التقليدية خزانات رسوبية سطحية ذات نفاذية طبيعية. تشمل المزايا المحتملة لاستخدام ثاني أكسيد الكربون في الخزان الحيوي، مقارنةً بالماء، إنتاجية طاقة أعلى نتيجةً لانخفاض لزوجته، وتفاعل كيميائي أفضل، وتخزين دائم لثاني أكسيد الكربون نظراً لضرورة ملء الخزان بكميات كبيرة منه. وحتى عام 2011، لم يُختبر هذا المفهوم ميدانياً.[40]

إنتاج الهلام الهوائي

يُستخدم ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج في إنتاج الهلام الهوائي القائم على السيليكا والكربون والفلزات. على سبيل المثال، يُشكّل هلام ثاني أكسيد السليكون ثم يُعرّض لثاني أكسيد الكربون فوق الحرج. عندما يصبح ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج، يزول التوتر السطحي تماماً، مما يسمح للسائل بالخروج من الهلام الهوائي وتكوين مسامات نانوية الحجم.[41]

تعقيم المواد الطبية الحيوية

يُعدّ ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج بديلاً للتعقيم الحراري للمواد الحيوية والأجهزة الطبية عند استخدامه مع حمض الپيرأسيتيك (PAA). لا يُعقّم ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج الوسط الغذائي، لأنه لا يقتل أبواغ العضيات الدقيقة. علاوة على ذلك، تُعتبر هذه العملية لطيفة، إذ تحافظ على شكل وبنية وپروتينات الميكروبات المُعطّلة.[42]

التنظيف

يستخدم ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج في بعض عمليات التنظيف الصناعية.

انظر أيضاً

المراجع

  1. ^ "Kurzlehrbuch physikalische Chemie, von Peter W. Atkins, Julio de Paula". books.google.de. Retrieved 2009-11-16.
  2. ^ "CRC handbook of chemistry and physics, von David R. Lide". books.google.de. Retrieved 2009-11-19.
  3. ^ "Messzelle spart Energie: Einsatz bei der Extraktion von Naturstoffen und Reinigung". www.analytica-world.com. Retrieved 2009-11-23.
  4. ^ "Anwendung der High-Speed Countercurrent Chromatography zur Fraktionierung, von Heike Scharnhop". books.google.de. Retrieved 2009-11-23.
  5. ^ Valérie Camel: Recent extraction techniques for solid matrices–supercritical fluid extraction, pressurized fluid extraction and microwave-assisted extraction: their potential and pitfalls. In: The Analyst. 126, S. 1182–1193, doi:10.1039/B008243K.
  6. ^ Department of Pharmaceutical Analysis, Shenyang Pharmaceutical University, Shenyang 110016, China
  7. ^ Stewart, Gina (2003), "Dry Cleaning with Liquid Carbon Dioxide", Green Chemistry Using Liquid and SCO 2: 215–227 
  8. ^ Aizpurua-Olaizola, Oier; Ormazabal, Markel; Vallejo, Asier; Olivares, Maitane; Navarro, Patricia; Etxebarria, Nestor; Usobiaga, Aresatz (2015-01-01). "Optimization of supercritical fluid consecutive extractions of fatty acids and polyphenols from Vitis vinifera grape wastes". Journal of Food Science. 80 (1): E101–107. doi:10.1111/1750-3841.12715. ISSN 1750-3841. PMID 25471637.
  9. ^ Mendiola, J.A.; Herrero, M.; Cifuentes, A.; Ibañez, E. (2007). "Use of compressed fluids for sample preparation: Food applications". Journal of Chromatography A. 1152 (1–2): 234–246. doi:10.1016/j.chroma.2007.02.046. hdl:10261/12445. PMID 17353022.
  10. ^ "Test Methods | Wastes - Hazardous Waste | US EPA". wayback.archive-it.org. Archived from the original on 17 December 2008. Retrieved 5 February 2018.{{cite web}}: CS1 maint: bot: original URL status unknown (link)
  11. ^ U.S.EPA Method 3561 Supercritical Fluid Extraction of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons.
  12. ^ Use of Ozone Depleting Substances in Laboratories. TemaNord 2003:516.
  13. ^ Yeo, S.; Kiran, E. (2005). "Formation of polymer particles with supercritical fluids: A review". J. Supercrit. Fluids. 34 (3): 287–308. doi:10.1016/j.supflu.2004.10.006.
  14. ^ Budisa, Nediljko; Schulze-Makuch, Dirk (8 August 2014). "Supercritical Carbon Dioxide and Its Potential as a Life-Sustaining Solvent in a Planetary Environment". Life. 4 (3): 331–340. Bibcode:2014Life....4..331B. doi:10.3390/life4030331. PMC 4206850. PMID 25370376.
  15. ^ Rubin, James B.; Taylor, Craig M. V.; Hartmann, Thomas; Paviet-Hartmann, Patricia (2003), "Enhancing the Properties of Portland Cements Using Supercritical Carbon Dioxide", Green Chemistry Using Liquid and Supercritical Carbon Dioxide: 241–255 
  16. ^ Sakakura, Toshiyasu; Choi, Jun-Chul; Yasuda, Hiroyuki (13 June 2007). "Transformation of Carbon dioxide". Chemical Reviews. 107 (6): 2365–2387. doi:10.1021/cr068357u. PMID 17564481.
  17. ^ أ ب ت Ma, Yitai; Liu, Zhongyan; Tian, Hua (2013). "A review of transcritical carbon dioxide heat pump and refrigeration cycles". Energy. 55: 156–172. Bibcode:2013Ene....55..156M. doi:10.1016/j.energy.2013.03.030. ISSN 0360-5442.
  18. ^ Brown, D. W. (2000). A HOT DRY ROCK GEOTHERMAL ENERGY CONCEPT UTILIZING SUPERCRITICAL CO2 INSTEAD OF WATER.
  19. ^ Pruess, K. (2006). Enhanced geothermal systems (EGS) using CO2 as working fluid—A novel approach for generating renewable energy with simultaneous sequestration of carbon. Geothermics, 35(4), 351–367. https://doi.org/10.1016/j.geothermics.2006.08.002
  20. ^ "Supercritical CO2 Power Cycle Developments and Commercialization: Why sCO2 can Displace Steam" (PDF).
  21. ^ "Supercritical Carbon Dioxide Power Cycles Starting to Hit the Market". Breaking Energy.
  22. ^ "Corrosion and Erosion Behavior in sCO 2 Power Cycles" (PDF). Sandia National Laboratories.
  23. ^ "THE EFFECT OF TEMPERATURE ON THE sCO2 COMPATIBILITY OF CONVENTIONAL STRUCTURAL ALLOYS" (PDF). The 4th International Symposium - Supercritical CO2 Power Cycles. Archived from the original (PDF) on 2016-04-23.
  24. ^ J. Parks, Curtis. "Corrosion of Candidate High Temperature Alloys in Supercritical Carbon Dioxide" (PDF). Ottawa-Carleton Institute for Mechanical and Aerospace Engineering.
  25. ^ Talbot, David (April 11, 2016). "Desk-Size Turbine Could Power a Town". MIT Technology Review. Retrieved 2016-04-13.
  26. ^ Blain, Loz (2023-11-01). "Supercritical CO2 pilot aims to make steam turbines obsolete". New Atlas (in الإنجليزية الأمريكية). Retrieved 2023-11-04.
  27. ^ "World's first commercial supercritical carbon dioxide power generator begins operation". interestingengineering.com. 2025-12-22. Retrieved 2026-01-27.
  28. ^ "Nuclear tech milestone: China's supercritical 'steam-free' generator connects to grid". ساوث تشاينا مورننگ پوست. 2025-11-24. Retrieved 2026-01-27.
  29. ^ V. Dostal, M.J. Driscoll, P. Hejzlar, "A Supercritical Carbon Dioxide Cycle for Next Generation Nuclear Reactors" (PDF). Retrieved 2007-11-20. MIT-ANP-Series, MIT-ANP-TR-100 (2004)
  30. ^ "Heat Pumps". Mayekawa Manufacturing Company (Mycom). Retrieved 7 February 2015.
  31. ^ "The Hydrogen Economy: Opportunities, Costs, Barriers, and R&D Needs", p. 84 (2004)
  32. ^ "FutureGen 2.0 Project". FutureGen Alliance. Archived from the original on 10 February 2015. Retrieved 7 February 2015.
  33. ^ "Øyvind Vessia: "Fischer- Tropsch reactor fed by syngas"". Archived from the original on September 29, 2007.
  34. ^ K Pruess(2006), "A hot dry rock geothermal energy concept utilizing sCO 2 instead of water" Archived 2011-10-08 at the Wayback Machine
  35. ^ Donald W. Brown(2000), "On the feasibility of using sCO 2 as heat transmission fluid in an engineered hot dry rock geothermal system" Archived 2006-09-04 at the Wayback Machine
  36. ^ K Pruess(2007)Enhanced Geothermal Systems (EGS) comparing water with CO 2 as heat transmission fluids"
  37. ^ J Apps(2011), "Modeling geochemical processes in enhanced geothermal systems with CO 2 as heat transfert fluid"
  38. ^ Randolph, Jimmy B.; Saar, Martin O. (2011). "Combining geothermal energy capture with geologic carbon dioxide sequestration". Geophysical Research Letters. 38 (L10401): n/a. Bibcode:2011GeoRL..3810401R. doi:10.1029/2011GL047265.
  39. ^ Adams, Benjamin M.; Kuehn, Thomas H.; Bielicki, Jeffrey M.; Randolph, Jimmy B.; Saar, Martin O. (2015). "A comparison of electric power output of CO2 Plume Geothermal (CPG) and brine geothermal systems for varying reservoir conditions". Applied Energy. 140: 365–377. doi:10.1016/j.apenergy.2014.11.043.
  40. ^ http://earthsciences.typepad.com/blog/2011/06/achieving-carbon-sequestration-and-geothermal-energy-production-a-win-win.html ESD News and Events "Achieving Carbon Sequestration and Geothermal Energy Production: A Win-Win!"
  41. ^ "Aerogel.org » Supercritical Drying".
  42. ^ White, Angela; Burns, David; Christensen, Tim W. (2006). "Effective terminal sterilization using supercritical carbon dioxide". Journal of Biotechnology. 123 (4): 504–515. doi:10.1016/j.jbiotec.2005.12.033. PMID 16497403.

للاستزادة

?
تمّ الاسترجاع من "https://www.marefa.org/w/index.php?title=ثاني_أكسيد_الكربون_فوق_الحرج&oldid=4218697"