Τι είναι ο μικροαντιδραστήρας;

Ένας μικροαντιδραστήρας είναι μια συσκευή πολύ μικρής κλίμακας στην οποία μπορούν να πραγματοποιηθούν χημικές αντιδράσεις.Συνήθως, μετρά σε πάχος μικρότερη από ίντσες (2,54 cm) και ίσως λιγότερο από ένα δέκατο έκτο της ίντσας (1,56 mm) σε πάχος, αν και οι διαστάσεις ποικίλλουν.Συνήθως θα έχει σωλήνες εισόδου και εξόδου, με μικροσκοπικά κανάλια ή θαλάμους μέσα, όπου οι αντιδράσεις λαμβάνουν χώρα.Συνήθως τα αντιδραστήρια και το προϊόν είναι υγρά mdash;υγρά ή αέρια mdash;η οποία μπορεί να εισαχθεί χρησιμοποιώντας μικροσκοπικές αντλίες ή ηλεκτρο-δοσμίωση.Από το 2011, οι μικροαντιδραστήρες χρησιμοποιούνται μόνο για πειραματικούς και πρωτότυπους σκοπούς, αλλά υπάρχει μια πραγματική προοπτική να χρησιμοποιηθεί σε μεγάλους αριθμούς για τη μαζική παραγωγή χρήσιμων χημικών ουσιών.Ένας παρόμοιος τρόπος με την κατασκευή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων.Μπορούν να κατασκευαστούν από πλακίδια πυριτίου, γυαλί, μέταλλο ή κεραμικά υλικά.Τα κανάλια μπορεί να μην είναι ευρύτερα από τα ανθρώπινα μαλλιά.Η χάραξη μπορεί να πραγματοποιηθεί με λέιζερ, ηλεκτρική εκκένωση ή με χημικά μέσα.Συχνά ο μικροαντιδραστήρας είναι κατασκευασμένος από δύο χαραγμένες πλάκες που είναι μαζί.Ο υψηλός λόγος επιφάνειας προς όγκο επιτρέπει στις αντιδράσεις να προχωρούν πιο γρήγορα και συχνά σε χαμηλότερη θερμοκρασία από ό, τι είναι δυνατή σε μεγαλύτερες κλίμακες.Οι εξαιρετικά εξωθερμικές αντιδράσεις που κανονικά θα ήταν δυνητικά επικίνδυνες ή επιζήμιες για τον εξοπλισμό μπορούν να πραγματοποιηθούν με ασφάλεια.Οποιαδήποτε θερμότητα που παράγεται διαχέεται γρήγορα λόγω των πολύ μικρότερων όγκων αντιδραστηρίων.Μια αποτυχία σε κάποιο μέρος ενός παραδοσιακού χημικού εργοστασίου θα μπορούσε να οδηγήσει στην απελευθέρωση μεγάλων ποσοτήτων επικίνδυνων χημικών ουσιών ή τελείως τερματισμού της παραγωγής.Αντίθετα, ένα εργοστάσιο που αποτελείται από μια μεγάλη σειρά μικροαντιδραστήρων δεν θα επηρεαστεί σημαντικά από την αποτυχία ενός τμήματος. Συνήθως, οι μικροαντιδραστικοί λειτουργούν με συνεχή ροή αντιδραστηρίων.Αν και ο ρυθμός παραγωγής από έναν μεμονωμένο μικροαντιδραστήρα είναι προφανώς πολύ μικρός, μπορεί να θεωρηθεί ως ένα μικροσκοπικό εργοστάσιο.Υπάρχει η δυνατότητα να χρησιμοποιηθεί πολύ μεγάλος αριθμός μικροαντιδραστηρίων μαζικής παραγωγής που στοιβάζονται μαζί για να παρέχουν προϊόντα σε οικονομικά βιώσιμη κλίμακα και υπάρχουν ορισμένες δυνατότητες.Προσφέρουν ταχεία ανάμειξη αντιδραστηρίων, γρήγορους χρόνους αντίδρασης, αυξημένες αποδόσεις και ασφαλή χειρισμό τοξικών και εκρηκτικών ενώσεων.Η κλιμάκωση από το εργαστήριο σε βιομηχανικό επίπεδο παραγωγής δεν συνεπάγεται καμία αλλαγή στις διαδικασίες για την επίτευξη βέλτιστων αποδόσεων mdash.Θα ήταν απλώς θέμα προσθήκης περισσότερων μονάδων μικροαντιδραστήρων.

Μια άλλη πιθανή εμπορική χρήση είναι στην παραγωγή βιοντίζελ, μια εναλλακτική λύση στα ορυκτά καύσιμα.Οι τρέχουσες μέθοδοι παραγωγής απαιτούν τις κύριες πρώτες ύλες, το φυτικό έλαιο και τη μεθανόλη, να αναμειγνύονται με καταλύτη και να απομένουν για αρκετές ώρες για να ολοκληρωθεί η αντίδραση.Σε έναν μικροαντιδραστήρα βιοντίζελ, η αντίδραση είναι σχεδόν άμεση και, πάλι, η κλιμάκωση της διαδικασίας για την παραγωγή χρήσιμων ποσοτήτων θα περιλαμβάνει απλώς τον συνδυασμό ενός μεγάλου αριθμού μικροαντιδραστήρων.Παραγωγή χημικών ουσιών μεγάλης κλίμακας που χρησιμοποιούν μικροαντιδραστήρες.Ένα από αυτά είναι το φαινόμενο τοίχου: τα αντιδραστήρια και τα προϊόντα τείνουν να προσκολλώνται στα τοιχώματα του θαλάμου αντίδρασης.Αυτό είναι γενικά ασήμαντο για την παραδοσιακή χημική κατασκευή χρησιμοποιώντας μεγάλα δοχεία αντίδρασης, αλλά για την μικρο-κλίμακα, μπορεί να χαθεί σημαντικό ποσοστό της πιθανής απόδοσης.Ένα άλλο πρόβλημα είναι ότι είναι δύσκολο να εκτελεστούν αντιδράσεις που περιλαμβάνουν στερεά, είτε ως αντιδραστήρια είτε ως προϊόντα, σε έναν μικροαντιδραστήρα, καθώς τείνουν να φράξουν τα κανάλια.