¿Qué es un microrreactor?

Un microrreactor es un dispositivo de muy pequeña escala en el que pueden tener lugar las reacciones químicas. Típicamente, mide menos de pulgada (2.54 cm) de longitud y ancho y quizás menos de un dieciséis de pulgada (1.56 mm) de espesor, aunque las dimensiones varían. Normalmente tendrá tubos de entrada y salida, con pequeños canales o cámaras en el interior, en los que tienen lugar las reacciones. Por lo general, los reactivos y el producto son fluidos (líquidos o gases, que pueden introducirse usando pequeñas bombas o electroosmosis. A partir de 2011, los microrreactores se usan solo para fines experimentales y de prototipos, pero existe una posibilidad real de emplearlos en grandes cantidades para la producción en masa de productos químicos útiles.

El dispositivo normalmente se construye grabando pequeños canales en un material adecuado de manera similar a la fabricación de circuitos integrados. Se pueden hacer de obleas de silicio, vidrio, metal o materiales cerámicos. Los canales pueden no ser más amplios que un cabello humano. El grabado mAY se realizará por láser, descarga eléctrica o por medios químicos. A menudo el microrreactor está hecho de dos placas grabadas intercaladas juntas.

Los microrreactores ofrecen algunas ventajas significativas sobre los medios más tradicionales de mayor escala para llevar a cabo reacciones químicas. La alta relación de área de superficie a volumen permite que las reacciones procedan más rápido y, a menudo, a una temperatura más baja de lo posible a escamas más grandes. Las reacciones altamente exotérmicas que normalmente serían potencialmente peligrosas o dañinas para el equipo se pueden llevar a cabo de manera segura; Cualquier calor generado se disipa rápidamente debido a los volúmenes mucho más pequeños de reactivos. Una falla en alguna parte de una planta química tradicional podría dar lugar a la liberación de grandes cantidades de productos químicos peligrosos o cerrar la producción por completo. Por el contrario, una planta que consiste en una gran variedad de microrreactores no se vería significativamente afectada por la falla deuna parte.

Por lo general, los microrreactores funcionan con un flujo continuo de reactivos. Aunque la tasa de producción de un microrreactor individual es obviamente muy pequeña, sin embargo, se puede considerar como una pequeña fábrica. Existe el potencial de emplear un número muy grande de microrreactores producidos en masa apilados para proporcionar productos a una escala económicamente viable, y se están investigando una serie de posibilidades.

.

El uso de microrreactores en la síntesis orgánica es un área muy prometedora. Ofrecen una rápida mezcla de reactivos, tiempos de reacción rápidos, mayores rendimientos y manejo seguro de compuestos tóxicos y explosivos. La ampliación de la producción de laboratorio a nivel industrial no implica ningún cambio en los procedimientos para lograr rendimientos óptimos: simplemente sería una cuestión de agregar más unidades de microrreactores.

Otro uso comercial potencial está en la producción de biodiesel, una alternativa a los combustibles fósiles. Los métodos de producción actuales requieren el principalMaterias primas, aceite vegetal y metanol, que se mezclarán con un catalizador y se dejará durante varias horas para completar la reacción. En un microrreactor de biodiesel, la reacción es casi inmediata y, nuevamente, escalar el proceso para producir cantidades útiles simplemente implicaría combinar una gran cantidad de microrreactores.

Sin embargo, hay una serie de problemas que deben superarse para lograr una producción económica a gran escala de productos químicos utilizando microrreactores. Uno de estos es el efecto de la pared: los reactivos y los productos tienden a aferrarse a las paredes de la cámara de reacción. Esto es generalmente insignificante para la fabricación química tradicional utilizando vasos de reacción grandes, pero en la microescala, se puede perder una proporción significativa del rendimiento potencial. Otro problema es que es difícil realizar reacciones que involucran sólidos, ya sea como reactivos o como productos, en un microrreactor, ya que tienden a obstruir los canales.