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Mikroreaktionstechnik

Was kann die Mikroreaktionstechnik für die Chemie leisten?

| Autor/ Redakteur: Marc Ujma* / Dipl.-Chem. Marc Platthaus

Die Synthese ist einer der wichtigsten Schritte in der chemischen Entwicklung. Mithilfe der Mikroreaktionstechnik werden komplexe und kritische Reaktionen exakt gesteuert und auf diese Weise die Sicherheit der chemischen Produktion erhöht.

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Abb. 1: Beispiel eines mikrostrukturierten Reaktors: Laminarer Mischer mit komplexer Bifurkation, Verwirbelungsstruktur und Eduktvorwärmung.
Abb. 1: Beispiel eines mikrostrukturierten Reaktors: Laminarer Mischer mit komplexer Bifurkation, Verwirbelungsstruktur und Eduktvorwärmung.
(Bild: YMC)

[Möchten Sie direkt zum Whitepaper, klicken Sie hier. Für weitere Informationen zum Thema lesen Sie einfach weiter:] Das klassische Syntheselabor hat sich in den letzten Jahrhunderten nur marginal verändert. Noch immer wird das Gros an Reaktionen mithilfe von Dreihalskolben, Ölbädern mit Thermometern und Magnetrührern – und allen voran, Stift und Papier erledigt. Selbstverständlich hat es optische Veränderungen in den Laboren dieser Welt gegeben, sowie auch Weiterentwicklungen vieler begleitender Verfahren, z.B. der Destillation (heute im Vakuum- Rotations-Verdampfer). An vielen Stellen, etwa bei der Probennahme, hat auch die Automation Einzug in die Labore gehalten, doch ein Fortschritt in den Grundlagen der Synthese hat nicht stattgefunden – bis zur Einführung der Mikroreaktionstechnik (MRT).

Sichere und grüne Chemie

Mikro- und Nanotechnologie gelten in unserem Jahrhundert bereits als Schlüsseltechnologien. Beide Disziplinen finden Anwendung in vielen wissenschaftlichen Bereichen, so auch in der Chemie. Hier eröffnen Mikroreaktoren schon heute neue Möglichkeiten im Labor und bei der Produktion unterschiedlicher Stoffe. Einige Reaktionen, welche z.B. starke Exothermien aufweisen, werden erst durch die Mikroreaktionstechnik ermöglicht. Darüber hinaus ist bereits bekannt, dass einige der alltäglichen Reaktionen mithilfe von MRT deutlich optimiert werden können.

Des Weiteren bietet MRT diverse Vorzüge verglichen mit der klassischen Kolbenchemie. Durch die geschlossene Bauweise des Systems wird die Arbeit unter Druck ermöglicht. Mithilfe des Drucks kann man u.a. Lösemittel in den überkritischen Bereich überführen und so Reaktionsbedingungen schaffen, welche sonst nur mit kostenintensiven Druckreaktoren möglich sind.

Durch die mikrofluidischen Kanäle und die somit entsprechend kleinen Volumina, erhält der Anwender gleich mehrere Vorteile:

  • geringer Materialeinsatz in Screening-Reihen und Laboralltag,
  • geringer Energieaufwand zur Temperierung der Zielfläche und dennoch deutlich bessere Temperaturkontrolle aufgrund des besseren Oberflächenverhältnisses sowie
  • kleinere Kanaldurchmesser, was eine schnellere Diffusion innerhalb des Kanals bedeutet.

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