Que sont les réacteurs discontinus?
Les réacteurs discontinus sont des réservoirs utilisés pour contenir des réactions chimiques ou biologiques. Le terme "batch" distingue ce type de réacteur des réacteurs continus - dans un réacteur discontinu, tous les ingrédients nécessaires sont placés dans la cuve et la réaction chimique ou la fermentation ont lieu, tandis que dans un réacteur continu, les ingrédients sont introduits en continu le tank. Les réacteurs discontinus sont utilisés pour des processus tels que le traitement des eaux usées, la production pharmaceutique et la fermentation de divers produits.
Le type le plus simple de réacteur à fonctionnement discontinu consiste uniquement en un réservoir avec des trous dans la partie supérieure pour l’entrée des réactifs et l’élimination du produit, bien qu’il soit généralement inclus un certain type de mécanisme d’agitation. Une veste qui s'adapte autour du réservoir peut également être utilisée pour le contrôle de la température. Les réacteurs discontinus peuvent également nécessiter un type de système d’aération.
L'ajout d'ingrédients à un réacteur discontinu est appelé "chargement" et constitue la première étape de la mise en oeuvre d'une réaction discontinue. L'utilisateur du réacteur calcule la quantité nécessaire de chaque ingrédient pour produire le produit souhaité, sur la base de formules de réactions chimiques ou de formules de croissance microbienne. Des calculs similaires permettent à l'utilisateur de déterminer la durée de la réaction. Une fois que le réacteur est chargé, il peut être en grande partie laissé seul pendant la réaction. L'utilisateur peut avoir besoin de surveiller la température et l'aération dans le réacteur, en fonction du type de réaction.
Un type courant de réacteur discontinu est un réacteur discontinu séquentiel ou séquentiel, les deux en abrégé SBR. Les réacteurs SBR sont généralement utilisés dans les usines de traitement des eaux usées pour le traitement par boues activées, une procédure utilisant un large éventail de bactéries pour éliminer les contaminants de l'eau. Les cultures bactériennes se développent dans une boue épaisse, d'où le nom de la procédure.
Pour séquencer les réacteurs discontinus, un réacteur contenant des boues activées est tout d'abord rempli d'eau usée. La boue et l'eau sont aérées pour ajouter de l'oxygène et permettre le mélange des composants, ce qui permet aux bactéries de se nourrir des contaminants présents dans les eaux usées. Une fois que les bactéries ont consommé la plupart des éléments nutritifs de l’eau, elles commencent à mourir et l’aération est arrêtée afin que les boues puissent se déposer au fond du réacteur. Une fois les boues décantées, les eaux usées traitées sont retirées du réacteur et envoyées à l'étape suivante du processus de traitement.
Les réacteurs Fed-batch sont une combinaison de réacteurs discontinus et continus. Dans un réacteur alimenté en discontinu, le substrat limitant - l'ingrédient qui s'écoule en premier au fur et à mesure de la réaction - est alimenté en continu dans le réacteur. L’autre ingrédient est ajouté au début de la réaction et aucun n’est ajouté à mesure que la réaction progresse.