Co je mikroreaktor?
Mikroreaktor je velmi malé zařízení, ve kterém mohou probíhat chemické reakce. Obvykle měří méně než palec (2,54 cm) na délku a šířku a možná méně než jeden šestnáctý palec (1,56 mm) v tloušťce, i když rozměry se liší. Obvykle bude mít vstupní a výstupní trubice, s malými kanály nebo komorami uvnitř, ve kterých se reakce probíhají. Reaktivy a produkt jsou obvykle tekutiny-kapaliny nebo plyny-, které mohou být zavedeny pomocí malých čerpadel nebo elektroosmózy. Od roku 2011 se mikroreaktory používají pouze pro experimentální a prototypové účely, ale existuje skutečná vyhlídka na jejich použití ve velkém počtu pro hromadnou výrobu užitečných chemických látek.
Zařízení je obvykle konstruováno leptaním malých kanálů na vhodný materiál podobným způsobem k výrobě integrovaných obvodů. Mohou být vyrobeny z křemíkových destiček, skleněných, kovových nebo keramických materiálů. Kanály nemusí být širší než lidské vlasy. Leptání mAY bude prováděna laserem, elektrickým výbojem nebo chemickými prostředky. Mikroreaktor je často vyroben ze dvou leptaných desek sendvičovaných dohromady.
Mikroreaktory nabízejí některé významné výhody oproti tradičním, většímu měřítku pro provádění chemických reakcí. Vysoký poměr povrchu k objemu umožňuje reakcím postupovat rychleji a často při nižší teplotě, než je možné ve větších měřítcích. Vysoce exotermické reakce, které by normálně byly potenciálně nebezpečné nebo škodlivé na zařízení, mohou být prováděny bezpečně; Jakékoli teplo generované teplem se rychle rozptyluje v důsledku mnohem menších objemu reakčních složek. Porucha v určité části tradiční chemické rostliny by mohla vést k uvolnění velkého množství nebezpečných chemikálií nebo zcela vypnutí výroby. Naproti tomu rostlina sestávající z velké řady mikroreaktorů by nebyla významně ovlivněna selhánímjedna část.
Obvykle mikroreaktory pracují s kontinuálním tokem reakčních složek. Přestože je míra výstupu z jednotlivého mikroreaktoru zjevně velmi malá, lze ji přesto považovat za malou továrnu. Existuje potenciál využít velmi velké množství hromadně vyráběných mikroreaktorů naskládaných dohromady, aby poskytoval produkty v ekonomicky životaschopném měřítku, a několik možností je předmětem vyšetřování.
Použití mikroreaktorů v organické syntéze je jednou velmi slibnou oblastí. Nabízejí rychlé míchání reakčních složek, rychlé reakční doby, zvýšené výnosy a bezpečné zacházení s toxickými a výbušnými sloučeninami. Rozšíření z laboratoře na výrobu průmyslové úrovně nezahrnuje žádnou změnu na postupy k dosažení optimálních výnosů - bylo by to jednoduše přidání dalších mikroreaktorových jednotek.
Dalším potenciálním komerčním využitím je výroba bionafty, alternativy k fosilním palivům. Současné metody výroby vyžadují hlavníSuroviny, rostlinný olej a methanol, které se mísí s katalyzátorem a několik hodin ponechány na dokončení reakce. V mikroreaktoru bionafty je reakce téměř okamžitá a opět by se škálování procesu zvýšilo na produkci užitečných množství by jednoduše zahrnovalo kombinaci velkého počtu mikroreaktorů.
Existuje však řada problémů, které je třeba překonat, aby bylo dosaženo ekonomické rozsáhlé produkce chemikálií pomocí mikroreaktorů. Jedním z nich je efekt na zeď: reaktanty a produkty mají tendenci se držet stěn reakční komory. To je obecně nevýznamné pro tradiční chemickou výrobu pomocí velkých reakčních cév, ale v mikro-měřítku může být ztracena významná část potenciálního výnosu. Dalším problémem je, že je obtížné provádět reakce zahrnující pevné látky, buď jako reaktanty nebo jako produkty, v mikroreaktoru, protože mají tendenci ucpat kanály.