Miniaturizace je trendem také
v chemii. Malé reaktory umožňují
bezpečný průběh reakcí,
které se dají lépe řídit a přesněji
kontrolovat. Dceřiná společnost
Bayer Technology Services, Ehrfeld
Mikrotechnik BTS vyvinula
geniální stavebnicový systém
pro nejrůznější aplikace. Jeho
základní verze se vejde do diplomatického
kufříku. Pro přípravu
chemických laboratorních pokusů
nejsou potřebné Erlenmeyerovy
baňky, zpětné chladiče nebo
kapací nálevky, ale spíše šroubováky
a inbus klíče. Pomocí nich
se na hliníkovou desku uloží řada
malých, lesklých kovových kostek,
které se navzájem utěsní a
upevní a nakonec se k nim připojí
také hadice pro přívod a odvod
vsázek.
Ehrfeld Mikrotechnik BTS navrhuje
tzv. modulární mikroreakční
systémy. Jsou to zařízení s malými
rozměry, sestávající z jednotlivých,
snadno vyměnitelných jednotek.
Firma má k dispozici různé mísiče,
výměníky tepla a reaktory. Jiné
krychle obsahují senzory měřicí a
kontrolující teplotu, tlak a průtok.
Analytický modul kontroluje např.
infračerveným spektrometrem zda
je na výstupu docilována požadovaná
kvalita reakčních produktů.
Mikroreakční technika je technologií
budoucnosti. K jejímu širšímu
uplatnění dochází po roce 2004.
Nabízené moduly umožňují výrobu
chemikálií v laboratorním měřítku
až do výrobního rozsahu. Výhodou
je jednoduchá manipulace, sestavování
i demontáž. V mikrozařízeních
je poměr povrchu a objemu větší
než u tradičních zařízení.
Typické procesy, jako je směšování,
ohřev a chlazení probíhají v mikromodulech
efektivněji. Procesní
parametry se dají přesně nastavit,
což jednak zvyšuje bezpečnost,
ale i výtěžnost a využití. Teplota a
tlak se nemohou dostávat do kritických
oblastí, ve kterých se dají
reakce špatně ovládat a řídit. Klesá
množství odpadů. Mikroreakční
technika také umožňuje nové způsoby
slučování. Zvládá i silně exotermní
reakce, které jsou pro velká
uvolňovaná množství tepla u dosavadních
zařízení nebezpečné. Mikrotechnika
také usnadňuje vyhledání
optimálního nastavení procesů.
Reakce se dá rychleji opakovat při
různém tlaku, teplotách a směšovacích
poměrech. U mikrozařízení
navíc probíhají všechny procesy
kontinuálně. I když se v mikroreaktorech
směšují jen kapky, mohou
přeměňovat velká množství.
S malými moduly můžeme ročně
vyrábět produkty až do 50 tun.
To je pro mnohé jemné chemikálie
zcela zásadní množství. Se zvětšováním
modulů se může toto roční
množství zvyšovat až na 10 000
tun. Mikroprocesní technikou se
dají produkovat také jemné částice.
Moduly mají možnost uplatnit se ve
výrobě barevných pigmentů, účinných
farmaceutických látek nebo
katalyzátorů. Právě pro sypké-práškové
materiály musí být voleny speciální
moduly, např. se speciálními
směšovacími ventily. Stavebnice je
doplněna jednoduše ovladatelným
počítačovým systémem pro řízení
procesů.
Mikrotechnika usnadňuje problém
„Scale-Up“ při výrobě chemikálií,
rozšiřování z laboratorních na
výrobní měřítka. Buď může paralelně
běžet několik mikrotechnických
zařízení nebo jsou vyvinuty
větší moduly, fungující jako mnoho
malých modulů najednou. Podle
tohoto principu byl vyvinut multilaminární
mísič LH 1000 o velikosti
asi čtyř cigaretových krabiček. Za
den může smísit více než 25 tun
kapalného média.
Je jasné, že i v budoucnosti zůstanou
periferní zařízení, např. čerpadla,
zásobní nádrže a procesní řídicí
technika, větší. Prostě do kufříku se
nevejdou. Komponenty mikrotechniky
jsou reálné, např. při syntéze
farmaceutických nebo agrochemikálií.
Během 3 až 5 let bude k dispozici
technologie pro chemickou
výrobu. Především pro exothermní
reakce nebo pro výrobu polymerů.
Technici se musí nejprve učit
využívat možnosti tohoto systému.
Dále chemici a technologové společně
s budoucími uživateli vyvíjí
optimální konfigurace podle svých
požadavků. Pak probíhají pilotní
projekty. V Leverkusenu jsou
již v provozu dvě pilotní zařízení
s mikroreaktory. K definitivnímu
prosazení nové technologie jsou
potřební vědečtí a vývojoví pracovníci,
kteří dokáží vyvíjet i zacházení
s těmito novými nástroji.
/an/
