مبدأ استخراج وفصل ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج هو الاستفادة من تأثير الذوبان الخاص لثاني أكسيد الكربون فوق الحرج على بعض المنتجات الطبيعية الخاصة، والاستفادة من العلاقة بين ذوبان ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج وكثافته، أي الاستفادة من التأثير الضغط ودرجة الحرارة على ذوبان ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج.
يمكن تقسيم جهاز الاستخراج فوق الحرج تقريبًا إلى ثمانية أجزاء من حيث الوظيفة: نظام إمداد المستخرج، نظام درجة الحرارة المنخفضة، نظام الضغط العالي، نظام الاستخلاص، نظام الفصل، نظام إمداد المعدل، نظام التدوير، ونظام التحكم بالكمبيوتر. وعلى وجه التحديد، فهي تشمل معدات مثل مضخات حقن ثاني أكسيد الكربون، والمستخرجات، والفواصل، والضواغط، وخزانات ثاني أكسيد الكربون، والمبردات، وما إلى ذلك. ونظرًا لأن عملية الاستخراج تتم تحت ضغط مرتفع، فإن هناك متطلبات عالية للضغط أداء المقاومة للمعدات ونظام خطوط الأنابيب بأكمله. يمكن أن يؤدي تنفيذ المراقبة التلقائية للكمبيوتر الصغير لعملية الإنتاج إلى تحسين سلامة وموثوقية النظام بشكل كبير وتقليل تكاليف التشغيل.
في الحالة فوق الحرجة، يتم ملامسة ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج مع المادة المراد فصلها، مما يسمح له باستخلاص مكونات ذات قطبية مختلفة ونقطة غليان ووزن جزيئي مختلفة بالتسلسل بشكل انتقائي. وبطبيعة الحال، لا يمكن أن تكون المستخلصات التي يتم الحصول عليها لكل نطاق ضغط منفردة، ولكن يمكن الحصول على النسبة المثلى للمكونات المختلطة من خلال التحكم في الظروف. ومن ثم يمكن تحويل السائل فوق الحرج إلى غاز عادي باستخدام طرق تخفيض الضغط وارتفاع درجة الحرارة، ويمكن فصل المادة المستخرجة كليا أو أساسيا، مما يحقق غرض الفصل والتنقية. ولذلك، فإن عملية استخراج ثاني أكسيد الكربون من السائل فوق الحرج هي مزيج من الاستخلاص والفصل. يمكن تقسيم أجهزة الاستخراج فوق الحرجة إلى نوعين: الأول هو نوع التحليل البحثي، ويستخدم بشكل أساسي لتحليل كميات صغيرة من المواد أو لتوفير بيانات للإنتاج. والثاني هو نوع الإنتاج التحضيري، والذي يستخدم بشكل أساسي للإنتاج الضخم أو بكميات كبيرة.
