四氯乙烯干洗剂在多个国家被列入受限化学品清单，长期接触对肝脏和神经系统有明确毒性，石油溶剂则存在闪点低和火灾风险大的问题。高端纺织品和文物修复领域一直在寻找替代溶剂，超临界二氧化碳在过去二十年里逐步从实验室走向产业化，成为绿色干洗的主流方案。
二氧化碳的临界点在三十一点一摄氏度和七点三八兆帕，超过后进入超临界状态，兼具气体的扩散性和液体的溶解能力。超临界二氧化碳表面张力极低，能深入纺织品纤维内部和文物微小缝隙中溶解污垢，这是液态溶剂难以做到的。其密度可通过调节压力和温度精确控制，从而调节溶解能力，针对不同污渍选择最佳工艺参数。
文物修复是最具价值的应用场景。油画、纺织品和纸质文物对温度和溶剂极其敏感，传统湿法清洗可能导致颜料脱落、纤维收缩或纸张变形。超临界二氧化碳工作温度三十五到五十摄氏度，远低于大多数有机溶剂沸点，对文物材料热损伤极小。清洗完成后降低压力使二氧化碳气化，文物表面没有溶剂残留，不需要干燥过程，避免了干燥环节的二次损伤。二氧化碳气化后可回收压缩循环使用，整个过程几乎不产生废液。
五N高纯二氧化碳对杂质控制非常严格，水分低于五ppm，油分未检出，金属离子总量低于一ppb。这些指标在文物修复中尤为重要。水分超标会导致纸质文物清洗中吸水膨胀，干燥后出现褶皱变形，油画颜料层也可能因水分渗入出现空鼓。油分杂质会在文物表面留下难以清除的油渍造成二次污染。金属离子可能催化文物材料老化降解，对纸质文物中的纤维素，铁离子和铜离子会加速氧化断裂。文物修复用二氧化碳必须经过专门纯化处理，普通工业级二氧化碳远不能满足要求。
精密零件清洗是另一个重要应用领域。半导体模具和医疗器械零件对表面清洁度要求极高，传统溶剂清洗和水基清洗在去除微米级颗粒和有机残留方面各有局限。超临界二氧化碳的低表面张力和高扩散性使其能深入零件微孔和缝隙，溶解有机污染物并携带颗粒离开表面。精密零件清洗用二氧化碳需达到电子级，纯度五N以上，颗粒数控制在每立方米一百个零点一微米以上颗粒以内。电子级二氧化碳纯化流程包括催化氧化除碳氢、分子筛吸附除水、过滤器除颗粒等环节。
超临界二氧化碳干洗设备的工作压力在十到二十五兆帕，温度三十五到五十摄氏度。这个范围远高于临界压力，目的是提高二氧化碳密度和溶解能力。压力越高溶解能力越强，但设备制造成本和运行能耗也随之增加。普通纺织品干洗十到十五兆帕足够，油污较重的工业零件清洗可能需要二十到二十五兆帕。设备核心部件是高压清洗釜，采用不锈钢材质内壁电解抛光，防止污染物吸附。二氧化碳循环系统包括高压泵、换热器、气液分离器和储罐，需定期维护密封件和阀门。
超临界二氧化碳对非极性污渍溶解能力较强，对极性污渍如汗渍和水溶性污垢的溶解能力有限。实际应用中加入少量夹带剂增强极性污渍溶解，常用夹带剂包括水和表面活性剂。夹带剂添加量在百分之二到百分之十之间，添加量过大会降低扩散性影响清洗均匀性。夹带剂选择需考虑被清洗物品材质，丝绸和羊毛等蛋白质纤维对某些表面活性剂敏感可能导致纤维损伤。文物修复中通常不使用夹带剂以避免残留风险，通过延长清洗时间和多次循环达到清洁效果。
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