Qu'est-ce qu'un microréacteur?

Un microréacteur est un dispositif à très petite échelle dans lequel les réactions chimiques peuvent avoir lieu.En règle générale, il mesure moins de pouce (2,54 cm) de longueur et de largeur et peut-être moins d'un seizième de pouce (1,56 mm) d'épaisseur, bien que les dimensions varient.Il aura normalement des tubes d'entrée et de sortie, avec de minuscules canaux ou chambres à l'intérieur, dans lesquels les réactions ont lieu.Habituellement, les réactifs et le produit sont des fluides et mdash;liquides ou gaz mdash;qui peut être introduit à l'aide de minuscules pompes ou électro-osmose.En 2011, les microréacteurs sont utilisés uniquement à des fins expérimentales et de prototypage, mais il existe une réelle perspective de les utiliser en grand nombre pour la production de masse de produits chimiques utiles.Une manière similaire à la fabrication de circuits intégrés.Ils peuvent être fabriqués à partir de tranches de silicium, de verre, de métal ou de céramique.Les canaux peuvent ne pas être plus larges qu'un cheveux humains.La gravure peut être effectuée par laser, décharge électrique ou par des moyens chimiques.Souvent, le microréacteur est fabriqué à partir de deux plaques gravées en sandwich.Le rapport surface-surface / volume élevé permet aux réactions de procéder plus rapidement et souvent à une température plus basse que ce qui est possible à plus grande échelle.Des réactions hautement exothermiques qui seraient normalement potentiellement dangereuses ou dommageables pour l'équipement peuvent être effectuées en toute sécurité;Toute chaleur générée se dissipe rapidement en raison des volumes beaucoup plus petits de réactifs.Une défaillance dans une partie d'une usine chimique traditionnelle pourrait entraîner la libération de grandes quantités de produits chimiques dangereux ou arrêter complètement la production.En revanche, une plante composée d'une grande gamme de microréacteurs ne serait pas significativement affectée par la défaillance d'une partie.

Habituellement, les microréacteurs fonctionnent avec un flux continu de réactifs.Bien que le taux de sortie d'un microréactor individuel soit évidemment très petit, il peut néanmoins être considéré comme une petite usine.Il est possible d'employer un très grand nombre de microréacteurs produits en masse empilés pour fournir des produits à une échelle économiquement viable, et un certain nombre de possibilités sont à l'étude.

L'utilisation de microréacteurs dans la synthèse organique est une zone très prometteuse.Ils offrent un mélange rapide des réactifs, des temps de réaction rapides, des rendements accrus et une manipulation sûre des composés toxiques et explosifs.L'évolution de la production de laboratoire au niveau industriel n'implique aucune modification des procédures pour obtenir des rendements optimaux mdash;Il serait simplement une question d'ajouter plus d'unités de microréacteur.

Une autre utilisation commerciale potentielle réside dans la production de biodiesel, une alternative aux combustibles fossiles.Les méthodes de production actuelles nécessitent que les principales matières premières, l'huile végétale et le méthanol soient mélangées avec un catalyseur et laissées pendant plusieurs heures pour terminer la réaction.Dans un microréacteur biodiesel, la réaction est presque immédiate et, encore une fois, la mise à l'échelle du processus pour produire des quantités utiles impliquerait simplement de combiner un grand nombre de microréacteurs.

Il existe cependant un certain nombre de problèmes qui doivent être surmontés pour atteindre économiqueProduction à grande échelle de produits chimiques à l'aide de microréacteurs.L'un d'eux est l'effet de paroi: les réactifs et les produits ont tendance à s'accrocher aux parois de la chambre de réaction.Ceci est généralement insignifiant pour la fabrication chimique traditionnelle à l'aide de grands vaisseaux de réaction, mais sur la micro-échelle, une proportion significative du rendement potentiel peut être perdu.Un autre problème est qu'il est difficile d'effectuer des réactions impliquant des solides, soit en tant que réactifs, soit en tant que produits, dans un microréacteur car ils ont tendance à obstruer les canaux.