Cos'è un microreattore?

Un microreattore è un dispositivo su scala molto piccola in cui possono avvenire reazioni chimiche. In genere, misura meno di 2,54 cm) di lunghezza e larghezza e forse meno di un sedicesimo di pollice (1,56 mm) di spessore, sebbene le dimensioni variano. Normalmente avrà tubi di input e output, con piccoli canali o camere all'interno, in cui si verificano le reazioni. Di solito i reagenti e il prodotto sono fluidi-liquidi o gas-che possono essere introdotti utilizzando piccole pompe o elettro-osmosi. A partire dal 2011, i microreattori sono usati solo per scopi sperimentali e di prototipazione, ma esiste una vera prospettiva di impiegarli in gran numero per la produzione di massa di sostanze chimiche utili.

Il dispositivo è normalmente costruito mediante incisione di piccoli canali su un materiale adeguato in un modo simile alla produzione di circuiti integrati. Possono essere realizzati con wafer di silicio, vetro, metallo o materiali in ceramica. I canali potrebbero non essere più ampi di un capelli umano. L'incisione mAy essere eseguito tramite laser, scarico elettrico o mezzi chimici. Spesso il microreattore è realizzato da due piastre incise insieme.

I microreattori

​​offrono alcuni vantaggi significativi rispetto ai mezzi più tradizionali su larga scala per eseguire reazioni chimiche. L'elevato rapporto superficie-area-volume consente alle reazioni di procedere più rapidamente e spesso a una temperatura più bassa di quanto possibile su scale più grandi. Le reazioni altamente esotermiche che normalmente sarebbero potenzialmente pericolose o dannose per le attrezzature possono essere eseguite in modo sicuro; Qualsiasi calore generato si dissipa rapidamente a causa dei volumi molto più piccoli di reagenti. Un fallimento in una parte di un impianto chimico tradizionale potrebbe comportare il rilascio di grandi quantità di sostanze chimiche pericolose o la produzione completamente chiusa. Al contrario, una pianta costituita da una vasta gamma di microreattori non sarebbe significativamente influenzata dal fallimento deluna parte.

Di solito, i microreattori funzionano con un flusso continuo di reagenti. Sebbene il tasso di produzione da un singolo microreattore sia ovviamente molto piccolo, può comunque essere considerato una piccola fabbrica. Esiste il potenziale per impiegare un numero molto elevato di microreattori prodotti in serie impilati per fornire prodotti su una scala economicamente praticabile e una serie di possibilità sono sotto inchiesta.

L'uso di microreattori nella sintesi organica è un'area molto promettente. Offrono una rapida miscelazione di reagenti, tempi di reazione rapidi, aumenti di rese e gestione sicura di composti tossici ed esplosivi. Il ridimensionamento dal laboratorio a livello industriale non comporta alcuna modifica alle procedure per ottenere rese ottimali: sarebbe semplicemente una questione di aggiungere più unità di microreactore.

Un altro potenziale uso commerciale è nella produzione di biodiesel, un'alternativa ai combustibili fossili. Gli attuali metodi di produzione richiedono il principaleMaterie prime, olio vegetale e metanolo, da mescolare con un catalizzatore e lasciati per diverse ore per completare la reazione. In un microreattore biodiesel, la reazione è quasi immediata e, ancora una volta, ridimensionare il processo per produrre quantità utili implicherebbe semplicemente la combinazione di un gran numero di microreattori.

Vi sono, tuttavia, una serie di problemi che devono essere superati per ottenere una produzione economica su larga scala di sostanze chimiche mediante microreattori. Uno di questi è l'effetto murale: i reagenti e i prodotti tendono ad aggrapparsi alle pareti della camera di reazione. Ciò è generalmente insignificante per la produzione chimica tradizionale utilizzando grandi vasi di reazione, ma sulla micro scala, una parte significativa della potenziale resa può essere persa. Un altro problema è che è difficile eseguire reazioni che coinvolgono solidi, sia come reagenti che come prodotti, in un microreattore in quanto tendono a ostruire i canali.