SuperCO₂ Lab - Platform superkritische CO₂ extractie

Wat is superkritische CO₂?

Koolstofdioxide (CO₂) is bij het grote publiek gekend als bestanddeel van de lucht die we uitademen. Het bevindt zich ook als gas in spuitwater en frisdranken. Droogijs is CO₂ in vaste vorm en wordt gebruikt om medicijnen tijdens het transport om een temperatuur van ongeveer -80 °C te houden. Ook vloeibare CO₂ wordt gebruikt in het dagelijkse leven in blusapparaten en om voeding te conserveren. Koolstofdioxide wordt veelvuldig gebruikt in de drie gekende fasetoestanden: gas, vloeistof en vaste stof. Er is echter een vierde fasetoestand die we kunnen gebruiken: de superkritische toestand.

Wanneer koolstofdioxide een temperatuur heeft boven 31 °C en een druk boven 73,8 bar dan bevindt deze stof zich in een superkritische fase. In deze fase heeft CO₂ de eigenschappen van gas én van vloeistof. 

Als gas zal superkritische CO₂ uitzetten totdat de container waarin het zich bevindt volledig vult. Het heeft ook de viscositeit van een gas waardoor het superkritische CO₂ door de kleinste poriën kan vloeien. Als vloeistof heeft superkritische CO₂ de mogelijkheid om chemische componenten op te lossen. Hierdoor kan het gebruikt worden als solvent voor bepaalde chemische stoffen.

Ten opzichte van conventionele solventen (bijvoorbeeld hexaan) heeft superkritische CO₂ het voordeel dat het een groen solvent is. Koolstofdioxide is veilig omdat het onbrandbaar is en een hoge chemische inertie heeft. Het is een goedkoop product dat eenvoudig te recycleren is. Het is ook uitermate geschikt voor de extractie van temperatuur- en oxidatiegevoelige stoffen.

Fasediagram CO₂

Wat is superkritische CO₂ extractie?

Superkritische CO₂ extractie is het proces waarbij superkritische CO₂ gebruikt wordt voor het extraheren van bepaalde stoffen. Dit gebeurt met behulp van een speciaal daartoe gebouwde extractor.

  1.  Het centrale onderdeel van de extractor is het extractievat. Hierin bevindt zich het materiaal waaruit men wil extraheren.
  2. Het extractievat bevindt zich in een oven of wordt rechtstreeks tot de juiste temperatuur opgewarmd.
  3. De pomp brengt het gas vanuit de CO₂-opslag naar het extractievat en met de drukregulator wordt de CO₂ onder de juiste druk geplaatst.
  4. Zodra de temperatuur en de druk in het extractievat hoog genoeg zijn, zal de CO₂ zich in superkritische toestand bevinden en kan het extract opgenomen worden door de CO₂.
  5. De CO₂ met het extract verlaat het extractievat en de druk van CO₂ wordt verlaagd waardoor deze terug in gastoestand gaat.
  6. Het zuivere en solventvrije extract komt vrij en blijft achter in een opvangtank. Het CO₂ gas kan na de extractie gecapteerd worden voor herbruik.

Apparatuur

SFT-150

De SFT-150 van Supercritical Fluid Technologies is een extractor op laboratoriumschaal. De extractievaten hebben volumes van 100 mL tot 2 L. Door de grotere volumes duren de extracties langer, maar de hoeveelheid extract is ook groter. Hierdoor kunnen de extracten ingezet worden voor verder onderzoek of ontwikkelingen.

Daarnaast beschikken we over de nodige toestellen voor staalvoorbereiding (drogen, malen en zeven) en analyse van de extracten (GC, GC-MS, HPLC, LC-MS).

Projecten

Oliehoudende zaden

Oliehoudende zaden

Oliehoudende zaden zijn een hernieuwbare bron van plantaardig oliën. 

In dit experiment werd superkritische CO₂ extractie vergeleken met versnelde solventenextractie (ASE) om olie uit komijnzaden en Cuphea zaden te extraheren.

Lees meer...

Dienstverlening

Superkritische CO₂ extractie laat toe om een breed palet aan hoogwaardige componenten te isoleren uit verschillende soorten grondstoffen. De veelzijdigheid van deze techniek maakt dat parameters zoals druk, temperatuur en flow moeten geoptimaliseerd worden afhankelijk van de component die je wil extraheren.

Het platform focust op de extractie van hoogwaardige organische componenten uit biomassa (al dan niet nevenstromen). 

We bieden vier niveaus van samenwerking aan.

1   Verkennend onderzoek

Bepalen welke componenten uit de biomassa kunnen geëxtraheerd worden (kwalitatief onderzoek op laboratorium schaal).

2   Proces optimalisatie

Uitwerken van een geoptimaliseerd extractieproces of vertalen van een bestaand extractieproces naar superkritische CO₂ extractie.

3  Applicatie ontwikkeling

In kaart brengen van de toepassingen van het extract, in gesprek gaan met potentiële afnemers van de extracten met het oog op introductie in de markt.

4  Proof-of-concept

Opschalen van het proces, productie van grotere hoeveelheden extract en studie van de economische haalbaarheid.

Meer weten of samenwerken?

Je kan bij ons onderzoekscentrum Duurzame Industrie onder meer terecht voor:

  • Het vergroenen van chemische processen en hergebruiken van afvalstromen.
  • In-house ontwikkelde AI-gebaseerde tools om processen en producten te optimaliseren.
  • Het ontwikkelen van alternatieve aandrijfsystemen, brandstofsystemen voor alternatieve brandstoffen en emissiemetingen op verbrandingsmotoren.
  • Analyses van voertuigdata door simulaties en reverse engineering op CAN-bussystemen.

Contacteer ons vrijblijvend