一、什麼是超臨界流體技術Supercritical Fluid Technology:

(一) 超臨界流體

◆定義:

通常純物質具備了氣、固、液三相，而所謂的「超臨界流體」乃是指:當流體的溫度及壓力達到某一「特定點」時，氣、液兩相的密度趨於相同，而合併為一均勻相的狀態，此一「特定點」即被稱為該流體的臨界點。當任一流體的溫度及壓力均超越臨界點而達到超臨界狀態，此時之流體即定義為『超臨界流體』。

◆特性:

一旦物質進入超臨界流體狀態，即呈現介於液態與氣態之間的穩定、特殊相態，無法完全歸類於液體或氣體任一範疇，卻又同時具備了兩者物質特性。即一方面具備低表面張力、低黏度，以及高擴散性的氣體狀態性質，另一方面，同時又擁有高溶解力、高密度的液態特性，因此，尤其可操控之溶劑般特性，使其成為有機及水性溶劑之最佳環保替代品。

◆技術應用範圍:

(二)超臨界流體二氧化碳SCCO2(Supercritical Carbon Dioxide)技術應用

◆為什麼選擇二氧化碳應用?

基本上，多種氣體包括水均可做為超臨界流體介質但其中就屬CO2最為常用。主要是由於CO2在接近常溫及常態大氣壓力的條件下，輕易即可達到超臨界控制點，因此，二氧化碳成為目前超臨界流體技術運用的最佳介質。

• 易於達到臨界點 ( 臨界壓力Pc=73.8bar，臨界溫度Tc=31.1℃ )
• 易於取得、費用便宜，安全性高!
• 無毒、無色、無臭、具不燃性、不產生光化學反應
• 對環境友善(不破壞臭氧層、不產生煙霧)
• 溶解力可隨溫度與壓力條件控制而變化
• 易於回收再使用

◆超臨界二氧化碳應用的優點:

• 符合環保3S標準

  Reduce—節約能源，減少污染；Reuse—重覆使用，多次利用；Recycle—永續資源、循環回收。

• 取之不盡、用之不竭

  二氧化碳其實是工業副產品，如發酵工業、石化業製程中都會產生的高濃度二氧化碳，經收集純化、壓縮液化後可以儲存使用。費用便宜、可大量取得，不受有限石化能源危機影響。

• 環境系統自然存在物質，對環境無干擾

  二氧化碳在自然界無所不在，飲料、氣水和人體代謝皆是自然存在，不會對環境造成異質性侵入性干擾。不會對環境產生環境不良影響廢棄物。

• 無菌且可有效抑制細菌生長

• 無毒性、安全性高

  具不燃性、無爆炸性、無腐蝕性、化學安定性、無毒；不需配合防火、防爆或防腐蝕之特殊防護設備。

• 低溫、室溫操作，適用範圍廣泛

  31.2℃的低溫臨界點，因此適用之溶質的選擇性大幅提高，同時可避免對於不耐高溫物件之熱破壞。

• 95%以上CO2回收率

  很容易且可很完全地與溶質分開，即溶質和溶劑回收容易，無殘留問題。

• 突破性低溫萃取技術

  可在低溫下進行萃取，不會破壞對熱敏感之物質。

• 取代傳統污染較高的濕式製程

  包括光電半導體產業製程之光阻塗佈、顯影、蝕刻、光阻剝離、清洗、乾燥、金屬沉積等，均可在超臨界或液態CO2之媒介下完成，為相當革命性之綠色生產技術。未來，超臨界CO2技術將極具潛力，兼顧環保、成本與技術上的優勢，在半導體工業成為普遍技術。然而超臨界流體在半導體工業之應用不僅止於此，比如超臨界水氧化（SCWO）技術之於有毒廢氣∕廢液處理、液態CO2乾洗無塵衣等，皆有無限的可能與應用領域有待開發。

◆應用範圍:

1. 清洗:

   超臨界 CO2 清洗法極適於清洗精密、微小、有微細孔洞、幾何形狀複雜的工件，由於超臨界 CO2 的低表面張力，使它極易滲入奈米級的深孔、細縫中，把隱藏的污物溶解後帶出,因為常溫常壓下CO2為氣態存在,故清洗完畢後不會有殘留現象,屬於乾洗製程。

2. 萃取:

   用無不良生理作用、易揮發的二氧化碳，代替水或有機溶劑作為萃取介質，並在室(低)溫的條件下進行萃取，最大的優點在於將萃取、分離、溶劑去除等過程合為一體，能大幅簡化操作流程，提高生產效率。且因其萃取速度快、選擇性好、無殘留、不污染環境等一系列優點，沒有傳統溶劑分離、水蒸氣蒸餾、壓榨等分離方法，會在加工過程中破壞或減少某些對熱敏感或化學不穩定性成分，保存了天然產物原有的風味和營養成份，符合現今崇尚天然食品和回歸大自然的健康潮流。超臨界二氧化碳萃取技術主要應用在香料、食品和醫藥工業(如中草藥,機能性食品及精油等等)，而對於一些用常規方法難以提取及純化的物質，超臨萃取方法更能顯示其獨特的優勢。

3. 殺菌:

   二氧化碳氣體具有抑制細菌生長的效果，而超臨界CO2 可滲透穿過細菌的細胞壁，與水結合形成低酸鹼值的碳酸，阻斷細菌的新陳代謝而死亡。因此超臨界 CO2 清洗法已用來清洗太空用的衛星或登陸艇等元件，以確保無生命體被帶到外太空。此外，不適合高溫滅菌的生物可降解性材料及醫療器材如內視鏡、心律調整器、血液透析管、導尿管、人體植入物等，都可以藉由超臨界 CO2 清洗同時完成殺菌與洗淨的目的。

4. 染色:

   利用超臨界二氧化碳流體將染料滲入纖維達到染色之目的。

◆產品/服務:

1. 客製化-製程設計及設備製造
2. 超臨界量產型萃取設備
3. 超臨界流體反應設備
4. 超臨界流體溶劑噴霧製藥設備
5. 數位式壓力控制模組系統
6. 超臨界流體乾燥設備
7. 超臨界流體洗淨設備
8. 超音波萃取設備

(三)超臨界流體萃取技術(Supercritical Fluid Extraction Technology)

◆原理:

超臨界CO2萃取是CO2氣體經加壓、加溫至超臨界狀態，此狀態具備低表面張力、低黏度、高擴散性與高質傳效率的特性，同時因CO2無毒、無色、無臭、具不燃性、不產生光化學反應、對環境友善、易於回收再使用等優點，為目前超臨界萃取技術中極佳的溶劑，因此超臨界流體萃取是利用此CO2代替水或有機溶劑作為萃取介質，在室(低)溫的條件下進行萃取、分離、溶劑去除等過程，可大幅簡化操作流程，提高生產效率。

◆綠色環保科技:

超臨界CO2萃取有別於傳統萃取法的高溫蒸餾、溶劑和壓榨萃取，高溫蒸餾法的生物活性易被破壞，溶劑法所添加的有機溶劑使產出品的純度代，壓榨法在高熱壓榨時酯類香氣易流失。利用超臨界CO2萃取的特性取代傳統溶劑萃取法(使用大量溶劑對人體健康有害處而且萃取時間長)，可輕易從原料萃取出所需高純度的自然成份，萃取物無溶劑殘留和產品不受熱破壞等優點，達到成分離及純化的目的，能提供絕對健康無害的產品，可說是「綠色環保科技」的萃取方法。

◆優點:

• 無毒性、安全性高、具不然性、無爆炸性。
• 黏度低、穿透性高可有效深入萃取物內部，將有效成份分離出來。
• 低溫、室溫萃取，操作適用範圍廣且不易破壞天然的機能成分，特別適用於對熱敏感或易氧化之萃取物。
• 95%以上CO2 回收率且使溶劑回收容易，無殘留問題。

◆超臨界CO2萃取物:

◆超臨界CO2萃取實證:

二、高密度二氧化碳流體技術(DPCO2)

(一) 液態二氧化碳洗淨技應用(LCO2)

◆應用原理:

當二氧化碳處於常溫下的液化壓力約 64 個大氣壓，這時的密度約 0.7 克/立方公分，具有下列特性:

1. 高密度(Liquid-like density)

   較高的溶解力，以液態跟超臨界態二氧化碳而言，密度越高，其溶解力越高，質傳能力也就隨之增加。

2. 高擴散性(Gas-like diffusivity)

   具有較高的移動性，更輕易地滲入正常液態所無法滲入的細微隙縫，進而達到更深度.更細部的清洗。

3. 高低黏度(Gas-like viscosity)

   流動性、潤溼性佳有利於提昇洗淨效益。

4. 低表面張力(Low surface tension):0.55達因／公分

   低表面張力，使它極易滲透至各種微小孔隙之中，乃至於深入奈米級的深孔、細縫，可順利把隱藏的污物溶解後帶出，因此，極適於各類型精密、微小、有微細孔洞，以及幾何形狀複雜的工件的清洗處理。

   由於液態CO2展現了極佳的溶劑特性，再加上常溫、常壓下的CO2會以氣體狀態存在，因此清洗完畢後完全不會產生殘留現象，屬於一種相當環保的乾洗製程方式，不但能廣泛應用於各類型產業之清洗處理流程，更可以取代傳統高毒性有機溶劑的使用。

◆洗淨優勢:

當二氧化碳處於常溫下的液化壓力約 64 個大氣壓，這時的密度約 0.7 克/立方公分，具有下列特性:

• 零毒性、低污染洗淨

  可用於取代高科技通訊、光電半導體產業高毒性之HCFC，或傳統衣物乾洗業所用高致癌的氯化溶劑(四氯乙烯) ，以及具易燃、易爆及造成不孕症等缺點之石油系溶劑等的使用。

• 乾式洗淨，節省處理時間

  無需要烘乾步驟，液態 CO2經減壓後就成為氣體自工件表面脫離；屬於乾式清洗製程。

• 零水耗，省節廢水處理的環保成本

  完全不用水；不需廢水或廢液處理設備。

• 95%高回收率

  95％ 以上的CO2可回收再利用，分離出的濃縮污物可直接做終端處理或回收。

• 低溫/常溫洗淨

  應用範圍更加廣泛，屬於高壓常溫製程，不會破壞對熱敏感的材質。

◆產品/服務:

1. 客製化-製程設計及設備製造
2. 液態二氧化碳洗衣機