О перспективах применения сверхкритических флюидных технологий в различных отраслях промышленности

Целью работы являлось определение факторов развития различных отраслей российской промышленности, использующих сверхкритические флюидные технологии и способствующих переходу от лабораторных решений к промышленным масштабам. Исследуемые технологии используются в целлюлозно-бумажной, нефтегазовой, строительной, деревообрабатывающей, текстильной, автомобилестроительной, пищевой, химической, сельскохозяйственной, фармацевтической, космической отраслях, а также в медицине и сфере экологии. Рассмотрены особенности применения сверхкритических флюидных технологий в указанных направлениях. Наиболее применяемым растворителем является диоксид углерода по причине его доступности и относительно низких критических параметров. Имеются перспективы промышленного использования сверхкритической воды и других флюидов, однако их использование в промышленных масштабах требует термодинамических условий. Технологическому и промышленному суверенитету отвечают ресурсные возможности нефтегазовой, пищевой и сельскохозяйственной отраслей. Стратегическую важность представляет космическая отрасль, для которой необходимы дальнейшие исследования в сфере применения сверхкритических флюидных технологий. Отдельные отрасли российской промышленности могут способствовать суверенитету при обеспечении промышленного производства оборудования для применения перспективных технологий и расширения перечня различных растворителей в промышленных объемах. Необходимо также внедрение пилотной стадии между лабораторными исследованиями применения сверхкритических флюидных технологий и переходом к промышленному этапу. Ряд отраслей в рамках суверенитета требует увеличения объема сырьевых компонентов сверхкритических флюидных систем. В заключение указанные факторы выделены с точки зрения масштабного развития конкретизированных отраслей промышленности посредством рассматриваемых технологий.

1. Залепугин Д.Ю., Тилькунова Н.А., Чернышева И.В., Поляков В.С. Развитие технологий, основанных на использовании сверхкритических флюидов // Сверхкритические флюиды: теория и практика. 2006. Т. 1. N 1. С. 27–51. EDN: KAOIPH.

2. Федяева О.Н., Востриков О.Н. Переработка отходов целлюлознобумажной промышленности в сверхкритической воде (обзор) // Сверхкритические флюиды: теория и практика. 2018. Т. 13. N 3. С. 8–19. EDN: UWGAJU.

3. Гумеров Ф.М., Зарипов З.И., Мазанов С.В., Накипов Р.Р., Хабриев И.Ш., Ахметзянов Т.Р. [и др.]. Некоторые характеристики термодинамических систем и их влияние на эффективность извлечения ценных компонентов промышленного водного стока ПАО «Казаньоргсинтез» методом сверхкритической флюидной экстракции // Сверхкритические флюиды: теория и практика. 2022. Т. 17. N 4. С. 3–13. DOI: 10.34984/SCFTP.2022.17.4.001. EDN: HAOPHQ.

4. Полевая В.Г., Воробей А.М., Паренаго О.О. Матсон С.М. Химическая модификация поли(1-триметилсилил-1-пропина) в среде сверхкритических флюидов для создания высокоэффективных мембранных материалов // Сверхкритические флюиды: теория и практика. 2025. Т. 20. N 1. С. 81–94. DOI: 10.34984/SCFTP.2025.20.1.007. EDN: TWIDFD.

5. Дадашев М.Н., Кобелев К.В., Винокуров В.А., Филенко Д.Г., Магомедов З.Б., Джафаров Р.Ф. [и др.]. Перспективы применения сверхкритических флюидных технологий в различных отраслях промышленности // Мониторинг. Наука и технологии. 2017. N 1. С. 74–83. EDN: YNCCPX.

6. Дадашев М.Н., Филенко Д.Г., Григорьев Е.Б., Сваровская Н.А. Влияние проницаемости пласта на коэффициент извлечения нефти сверхкритическим диоксидом углерода // Мониторинг: наука и технологии. 2024. N 3. С. 14–18. DOI: 10.25714/MNT.2024.61.002. EDN: PUEKAW.

7. Филенко Д.Г., Дадашев М.Н., Винокуров В.А., Григорьев Е.Б. Сверхкритическая флюидная технология в нефтепереработке и нефтехимии // Научно-технический сборник «Вести газовой науки». 2011. N 2. С. 82–92. EDN: RTWYVB.

8. Солдуп Ш.Н., Котельников В.И., Кара-сал Б.К. Термическое растворение каменных углей Чаданского и Межегейского месторождений с бензолом при сверхкритических условиях // Материалы и технологии XXI века: сборник трудов конф. (г. Пенза, 28–29 марта 2016 г.). Пенза: Изд-во АННМО «Приволжский Дом знаний», 2016. С. 222–228. EDN: WDQWBZ.

9. Zhang A., Zhang Q., Bai H., Li L., Li J. Polymeric nanoporous materials fabricated with supercritical CO2 and CO2-expanded liquids // Chemical Society Reviews. 2014. Vol. 43, no. 20. P. 6938–6953. DOI: C4CS00100A.

10. Kang S.M., Unger A., Morrell J.J. The effect of supercritical carbon dioxide extraction on color retention and pesticide reduction of wooden artifacts // Journal of the American Institute for Conservation. 2004. Vol. 43, no. 2. P. 151–160. DOI: 10.2307/4129650.

11. Боголицын К.Г. Перспективы применения сверхкритических флюидных технологий в химии растительного сырья // Сверхкритические флюиды: теория и практика. 2007. Т. 2. N 1. С. 16–27. EDN: KAOIUR.

12. Ke J., Su W., Howdle S.M., George M.W., Cook D., Perdjon-Abel M., et al. Electrodeposition of metals from supercritical fluids // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2009. Vol. 106, no. 35. P. 14768–14772. DOI: 10.1073/pnas.0901986106.

13. Сошин С.А., Мазанов С.В., Хайрутдинов В.Ф., Амирханов Р.Д., Гумерова Ф.М. Реализованные в промышленном масштабе сверхкритические флюидные технологии // Вестник технологического университета. 2015. Т. 18. N 4. С. 161–164. EDN: ROGWBX.

14. Кумеева Т.Ю., Пророкова Н.П. Сверхкритический диоксид углерода – «зеленый» растворитель для текстильной химии // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. 2024. N 4. С. 5–20. DOI: 10.47367/0021-3497_2024_4_5. EDN: FZCWGP.

15. Киселев М.Г., Кумеева Т.Ю., Пуховский Ю.П. Применение сверхкритического диоксида углерода в текстильной промышленности // Российский химический журнал. 2002. Т. 46. N 1. С. 116–120. EDN: SFXDZP.

16. Смоленцев Д.В., Гурин М.В., Венедиктов А.А., Евдокимов С.В., Фадеев Р.А. Получение ксеногенной костной крошки для имплантаций с помощью сверхкритической флюидной экстракции // Медицинская техника. 2019. N 4. С. 8–10.

17. Голубев Э.В., Абрамов А.А., Цыганков П.Ю., Меньшутина Н.В. Разработка современных процессов сверхкритической сушки и стерилизации высокопористых материалов // Российский химический журнал. 2024. Т. 68. N 2. С. 93–100. DOI: 10.6060/rcj.2024682.13. EDN: NZRISY.

18. Zheng Y., Huang Yu., Luo J., Peng X., Gui X., Liu G., et al. Supercritical fluid technology: a game-changer for biomacromolecular nanomedicine preparation and biomedical application // Chinese Chemical Letters. 2024. Vol. 35, no. 7. P. 109169. DOI: 10.1016/j.cclet.2023.109169.

19. Nielsen K.A., Busby D.C., Glancy C.C., Hoy K.L., Kuo A.C., Lee Ch., et al. Spray application of low-VOC coatings using supercritical fluids // SAE Transactions. 1991. Vol. 100. P. 9–16.

20. Дадашев М.Н., Магомедмирзоева Р.Г. Бузина черная перспективный источник для получения натурального пищевого красителя // Приоритетные научные исследования в области производства и переработки плодоовощного сырья и винограда: сборник трудов Междунар. науч.-практ. конф. (г. Махачкала, 12–13 сентября 2023 г.). Махачкала: Издательство АЛЕФ, 2023. С. 297–303. EDN: RMSFBJ.

21. Braga M.E.M., Gaspar M.C., de Sousa H.C. Supercritical fluid technology for agrifood materials processing // Current Opinion in Food Science. 2023. Vol. 50. P. 100983. DOI: 10.1016/j.cofs.2022.100983.

22. Wang W., Rao L., Wu X., Wang Y., Zhao L., Liao X. Supercritical carbon dioxide applications in food processing // Food Engineering Reviews. 2021. Vol. 13. P. 570–591. DOI: 10.1007/s12393-020-09270-9.

23. Меньшутина Н.В., Казеев И.В., Артемьев А.И., Бочарова О.А., Худеев И.И. Применение сверхкритической экстракции для выделения химических соединений // Известия высших учебных заведений. Серия Химия и химическая технология. 2021. Т. 64. N 6. С. 4–19. DOI: 10.6060/ivkkt.20216406.6405. EDN: XRISUD.

24. Гайдукова А.А., Алексашина С.А. Методы экстрагирования биологически активных веществ и их применение в пищевой промышленности // Научные труды Дальрыбвтуза. 2025. Т. 71. N 1. С. 15–24. DOI: 10.48612/dalrybvtuz/2025-71-02. EDN: AZGJCI.

25. Albals D., Al-Momani I.F., Issa R., Yehya A. Multi-element determination of essential and toxic metals in green and roasted coffee beans: a comparative study among different origins using ICP-MS // Science Progress. 2021. Vol. 104, no. 2. P. 1–17. DOI: 10.1177/00368504211026162.

26. Salami A., Asefi N., Kenari R.E., Gharekhani M. Extraction of pumpkin peel extract using supercritical CO2 and subcritical water technology: enhancing oxidative stability of canola oil // Journal of Food Science and Technology. 2021. Vol. 58. P. 1101–1109. DOI: 10.1007/s13197-020-04624-x.

27. Ahangari H., King J.W., Ehsani A., Yousefi M. Supercritical fluid extraction of seed oils – a short review of current trends // Trends in Food Science & Technology. 2021. Vol. 111. P. 249–260. DOI: 10.1016/j.tifs.2021.02.066.

28. Innovative and emerging technologies in the bio-marine food sector / eds M. Garcia-Vaquero, G. Rajauria. Academic Press, 2021. 500 p. DOI: 10.1016/C2019-0-01113-2.

29. Puha A.L., Stolyar A.L., Williams R.J. The fluid limit of an overloaded processor sharing queue // Mathematics of Operations Research. 2006. Vol. 31, no. 2. P. 316–350. DOI: 10.1287/moor.1050.0181.

30. Aguiar-Ricardo A., Vasco D.B., Bonifacio T.C., Correia V.G. Supercritical carbon dioxide design strategies: from drug carriers to soft killers // Philosophical Transactions: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 2015. Vol. 373, no. 2057. P. 1–16. DOI: 10.1098/rsta.2015.0009.

31. Федотов А.В., Володина А.А., Григорьев В.С., Романов И.В., Шемберев И.А. Энергоэффективная технология комплексной утилизации твердых и жидких органосодержащих отходов в сверхкритических условиях // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. 2019. N 1. С. 133–139. EDN: QHRZXB.

32. Абудалагатов И.М., Алхасов А.Б., Догеев Г.Д., Тумалаев Н.Р., Алиев Р.М., Бадавов Г.Б. [и др.]. Микроводоросли и их технологические применения в энергетике и защите окружающей среды // Юг России: экология, развитие. 2018. Т. 13. N 1. С. 166–183. DOI: 10.18470/1992-1098-2018-1-166-183. EDN: YTMDJN.

33. Munshi P., Bhaduri S. Supercritical CO2: a twenty-first century solvent for the chemical industry // Current Science. 2009. Vol. 97, no. 1. P. 63–72.

34. Kravanja K.A., Finšgar M., Knez Z., Knez M.K. Supercritical fluid technologies for the incorporation of synthetic and natural active compounds into materials for drug formulation and delivery // Pharmaceutics. 2022. Vol. 14, no. 8. P. 1670. DOI: 10.3390/pharmaceutics14081670.

35. Tran P., Park J.-S. Application of supercritical fluid technology for solid dispersion to enhance solubility and bioavailability of poorly water-soluble drugs // International Journal of Pharmaceutics. 2021. Vol. 610. P. 121247. DOI: 10.1016/j.ijpharm.2021.121247.

36. Jambo H., Hubert P., Dispas A. Supercritical fluid chromatography for pharmaceutical quality control: current challenges and perspectives // TrAC Trends in Analytical Chemistry. 2022. Vol. 146. P. 116486. DOI: 10.1016/j.trac.2021.116486.

37. Islam T., Al Ragib A., Ferdosh S., Uddin A.B.M.H., Akanda J.H., Mia A.R., et al. Development of nanoparticles for pharmaceutical preparations using supercritical techniques // Chemical Engineering Communications. 2022. Vol. 209, no. 12. P. 1642–1663. DOI: 10.1080/00986445.2021.1983545.

38. Abdelbasset W.K., Elkholi S.M., Ismail K.A., Alalwani T.A.A.M., Hachem K., Mohamed A., et al. Modeling and computational study on prediction of pharmaceutical solubility in supercritical CO2 for manufacture of nanomedicine for enhanced bioavailability // Journal of Molecular Liquids. 2022. Vol. 359. P. 119306. DOI: 10.1016/j.molliq.2022.119306.

39. Penoy N., Grignard B., Evrard B., Piel G. A supercritical fluid technology for liposome production and comparison with the film hydration method // International Journal of Pharmaceutics. 2021. Vol. 592. P. 120093. DOI: 10.1016/j.ijpharm.2020.120093.

40. Amani M., Ardestani N.S., Majd N.Y. Utilization of supercritical CO2 gas antisolvent (GAS) for production of Capecitabine nanoparticles as anti-cancer drug: Analysis and optimization of the process conditions // Journal of CO2 Utilization. 2021. Vol. 46. P. 101465. DOI: 10.1016/j.jcou.2021.101465.

41. Ha E.-S., Kang H.-T., Park H., Kim S., Kim M.-S. Advanced technology using supercritical fluid for particle production in pharmaceutical continuous manufacturing // Journal of Pharmaceutical Investigation. 2023. Vol. 53. P. 249–267. DOI: 10.1007/s40005-022-00601-y.

42. Chen L., Dean B., Liang X. A technical overview of supercritical fluid chromatography-mass spectrometry (SFC-MS) and its recent applications in pharmaceutical research and development // Drug Discovery Today: Technologies. 2021. Vol. 40. P. 69–75. DOI: 10.1016/j.ddtec.2021.10.002.

43. Killilea W.R., Hong G.Т., Swallow K.C., Thomason T.B. Supercritical water oxidation: microgravity solids separation // SAE Transactions. 1988. DOI: 10.4271/881038.

44. Hicks M.C., Lauver R.W., Hegde U.G., Hall D.G., Sikora T.J. Gravity effects on premixed and diffusion limited supercritical water oxidation // SAE Transactions. 2005. Vol. 114. P. 509–517. DOI: 10.4271/2005-01-3036.

45. Федяева О.Н., Востриков А.А. Утилизация токсичных органических веществ в сверхкритической воде // Сверхкритические флюиды: теория и практика. 2012. Т. 7. N 1. С. 64–88. EDN: OTNMEH.

46. Залепугин Д.Ю., Карпов Н.А., Тилькунова Н.А., Ковальчук Ю.Л., Чернышова И.В., Семенова Т.А. Разработка метода импрегнации полимерных отходов в субкритическом фреоне R22 веществами, способствующими их биоразложению в естественной среде // Сверхкритические флюиды: теория и практика. 2019. Т. 14. N 2. С. 4–13. DOI: 10.34984/SCFTP.2019.14.2.001. EDN: JZFRNN.

47. Сабирова Л.Ю., Яруллин Л.Ю., Хабриев И.Ш., Корепанова Я.Ю., Шинкевич Т.О. Энергосберегающие аспекты процесса экстракции биоактивных соединений из растительного сырья сверхкритическими флюидными растворителями // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2024. Т. 26. N 6. С. 157–165. DOI: 10.30724/1998-9903-2024-26-6-157-165. EDN: DULTTK.

48. Гурин В., Титенко А., Старокадомский Д., Куц В., Демченко Л., Малоштан С. [и др.]. Комбинированная мобильная установка сверхкритической CO2-экстракции // Кронос: естественные и технические науки. 2021. N 4. С. 16–23.

49. Бургонов О.В., Рубашкин М.В. Совершенствование промышленной политики России // Ученые записки Санкт-Петербургского имени. В.Б. Бобкова филиала Российской таможенной академии. 2023. N 4. С. 64–68. EDN: DYGRRC.

50. Шинкевич А.И., Шогенов В.А. Некоторые аспекты обеспечения технологического суверенитета научно-производственного предприятия // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2023. Т. 25. N 1. С. 23–27. DOI: 10.37313/1990-5378-2023-25-1-23-27. EDN: XJCKAB.

51. Потапцева Е.В. Доказательная промышленная политика технологического суверенитета: сущность и содержание // Вестник экономики, права и социологии. 2025. N 1. С. 98–103. DOI: 10.24412/1998-5533-2025-1-98-103. EDN: RHOTQJ.