Kas ir mikroreaktors?

Ierīci parasti konstruē, iegravējot sīkus kanālus uz piemērota materiāla, līdzīgi kā ražojot integrālās shēmas. Tos var izgatavot no silīcija plāksnēm, stikla, metāla vai keramikas materiāliem. Kanāli nedrīkst būt platāki par cilvēka matu. Kodināšanu var veikt ar lāzeru, elektrisko izlādi vai ķīmiskiem līdzekļiem. Bieži vien mikroreaktors ir izgatavots no divām iegravētām plāksnēm, kas savienotas kopā.

Mikroreaktori piedāvā dažas būtiskas priekšrocības salīdzinājumā ar tradicionālākiem, lielāka mēroga līdzekļiem ķīmisko reakciju veikšanai. Augstā virsmas laukuma un tilpuma attiecība ļauj reakcijām noritēt ātrāk un bieži zemākā temperatūrā, nekā tas ir iespējams lielākos mērogos. Var droši veikt ļoti eksotermiskas reakcijas, kas parasti būtu potenciāli bīstamas vai bojātu aprīkojumu; jebkurš radītais siltums ātri izkliedējas daudz mazāka reaģentu daudzuma dēļ. Kļūme kādā tradicionālās ķīmiskās rūpnīcas daļā var izraisīt lielu bīstamo ķīmisko vielu daudzumu vai pilnībā pārtraukt ražošanu. Turpretim iekārtu, kas sastāv no liela mikroreaktoru klāsta, vienas daļas atteice būtiski neietekmētu.

Parasti mikroreaktori darbojas ar nepārtrauktu reaģentu plūsmu. Lai gan atsevišķa mikroreaktora izlaides ātrums acīmredzami ir ļoti mazs, to tomēr var uzskatīt par niecīgu rūpnīcu. Pastāv iespēja izmantot ļoti lielu skaitu masveidā ražotu mikroreaktoru, kas ir sakrauti kopā, lai nodrošinātu produktus ekonomiski dzīvotspējīgā mērogā, un tiek pētītas vairākas iespējas.

Mikroreaktoru izmantošana organiskajā sintēzē ir viena ļoti daudzsološa joma. Tie piedāvā ātru reaģentu sajaukšanu, ātru reakcijas laiku, palielinātu iznākumu un drošu apiešanos ar toksiskiem un sprādzienbīstamiem savienojumiem. Ražošanas palielināšana no laboratorijas uz rūpnieciska līmeņa ražošanu neietver nekādas izmaiņas procedūrās, lai panāktu optimālu ražu — tas vienkārši būtu jautājums par vairāku mikroreaktoru bloku pievienošanu.

Vēl viens potenciāls komerciāls lietojums ir biodīzeļdegvielas ražošana, kas ir alternatīva fosilajam kurināmajam. Pašreizējās ražošanas metodes paredz, ka galvenās izejvielas, augu eļļa un metanols, jāsajauc ar katalizatoru un jāatstāj vairākas stundas, lai pabeigtu reakciju. Biodīzeļdegvielas mikroreaktorā reakcija ir gandrīz tūlītēja, un atkal procesa palielināšana, lai iegūtu lietderīgus daudzumus, vienkārši nozīmētu liela skaita mikroreaktoru apvienošanu.

Tomēr ir vairākas problēmas, kas jāpārvar, lai panāktu ekonomisku liela mēroga ķīmisko vielu ražošanu, izmantojot mikroreaktorus. Viens no tiem ir sienas efekts: reaģenti un produkti mēdz pieķerties reakcijas kameras sienām. Tas parasti ir nenozīmīgs tradicionālajā ķīmiskajā ražošanā, izmantojot lielus reakcijas traukus, bet mikromērogā var tikt zaudēta ievērojama daļa no iespējamās iznākuma. Vēl viena problēma ir tā, ka mikroreaktorā ir grūti veikt reakcijas ar cietām vielām vai nu kā reaģentus, vai kā produktus, jo tās mēdz aizsprostot kanālus.