マイクロリアクターとは何ですか？

マイクロリアクターは、化学反応が発生する非常に小規模なデバイスです。通常、寸法は異なりますが、長さと幅が1インチ（2.54 cm）未満、おそらく16分（1.56 mm）未満です。通常、入出力チューブと出力チューブがあり、内部に小さなチャネルまたはチャンバーがあり、その中に反応が起こります。通常、反応物と生成物は、小さなポンプまたは電気浸透を使用して導入される可能性のある液体（液体またはガス）です。 2011年の時点で、マイクロリアクターは実験的およびプロトタイピング目的でのみ使用されますが、有用な化学物質の大量生産のためにそれらを多数採用するという本当の見通しがあります。

デバイスは通常、統合された回路の製造と同様の方法で適切な材料にエッチングすることによって構築されます。それらは、シリコンウェーハ、ガラス、金属、またはセラミック材料で作ることができます。チャンネルは、人間の髪よりも広くないかもしれません。エッチングmレーザー、電気放電、または化学的手段によって実行されます。多くの場合、マイクロリアクターは、一緒に挟まれた2つのエッチングされたプレートから作られています。

マイクロリアクターは、化学反応を実施するより伝統的で大規模な手段よりもいくつかの重要な利点を提供します。表面エリアと容積の比率が高いと、反応により、より大きなスケールで可能なよりも迅速かつ頻繁に頻繁に進むことができます。通常、潜在的に危険であるか、機器に損傷を与える非常に発熱反応は安全に実行できます。生成された熱は、反応物の量がはるかに少ないため、すぐに消散します。従来の化学植物の一部の故障により、大量の有害化学物質が放出されるか、生産を完全に閉鎖する可能性があります。対照的に、大量のマイクロリアクターで構成される植物は、の失敗によって大きな影響を受けることはありません1つの部分。

通常、マイクロリアクターは、反応物の連続的な流れで動作します。個々のマイクロリアクターからの出力率は明らかに非常に少ないですが、それでも小さな工場と見なすことができます。経済的に実行可能な規模で製品を提供するために積み重ねられた非常に多数の大量生産マイクロリアクターを採用する可能性があり、多くの可能性が調査中です。

有機合成におけるマイクロリアクターの使用は、非常に有望な領域の1つです。それらは、反応物の迅速な混合、速い反応時間、増加した収量、毒性および爆発性化合物の安全な取り扱いを提供します。実験室から産業レベルの生産に拡大するには、最適な収量を達成するための手順への変更は含まれません。単にマイクロリアクターユニットを追加するだけの問題です。

別の潜在的な商業的使用は、化石燃料の代替品であるバイオディーゼルの生産です。現在の生産方法にはメインが必要です原材料、植物油、メタノールを触媒と混合し、反応を完了するために数時間放置します。バイオディーゼルマイクロリアクターでは、反応はほぼ即時であり、再び、プロセスをスケーリングして有用な量を生成すると、単に多数のマイクロリアクターを組み合わせることが含まれます。

ただし、マイクロリアクターを使用して化学物質の経済的な大規模生産を達成するために克服しなければならない多くの問題があります。これらの1つは壁の効果です。反応物と生成物は、反応室の壁にしがみつく傾向があります。これは一般に、大きな反応容器を使用した従来の化学物質の製造には重要ではありませんが、マイクロスケールでは、潜在的な収量のかなりの割合が失われる可能性があります。別の問題は、チャネルを詰まらせる傾向があるため、マイクロリアクターで、反応物または産物としての固体を含む反応を実行することが困難であることです。