Mikroströmungsreaktoren ohne Wände sind Vorrichtungen, in denen chemische Reaktionen kontinuierlich stattfinden können, im Unterschied zu diskontinuierlichen Verfahren. Solche Reaktoren werden üblicherweise aus Glas, Metall oder Keramik gefertigt und sind so konzipiert, dass sie die Reaktanten effizient miteinander vermischen und Wärme übertragen können. Sie sind deutlich kleiner als herkömmliche Batch-Reaktoren, wodurch eine präzisere Steuerung von Reaktionsparametern wie Temperatur, Druck und Verweilzeit ermöglicht wird.
Durchfluss-Mikroreaktoren bieten mehrere Vorteile. Der wichtigste Vorteil ist die Möglichkeit, Reaktionen sicherer und besser kontrolliert durchzuführen. Da die Reaktionen kontinuierlich ablaufen, ist die Wahrscheinlichkeit geringer, dass es zu unkontrollierten Reaktionen oder Problemen kommt. Darüber hinaus ermöglicht der Einsatz von Mikroreaktoren unter Durchflussbedingungen eine überlegene Kontrolle über die Reaktionsbedingungen und bietet verbesserte Ausbeuten und Reinheit der Produkte.
Durchfluss-Mikroreaktoren ermöglichen ebenfalls Reaktionen, die in diskontinuierlichen Reaktoren nicht durchführbar sind. Beispielsweise ist in einigen Fällen eine Kontrolle der Verweilzeit, Temperatur oder des Mischverhältnisses erforderlich, die in einem Durchfluss-Mikroreaktor einfacher realisiert werden kann. Außerdem ist der Bedarf an Heiz- oder Kühlenergie, um im diskontinuierlichen Reaktor zeitgleiche Reaktionsbedingungen aufrechtzuerhalten, bei Durchfluss-Mikroreaktoren geringer.
Mikromischer finden in der organischen Synthese breite Anwendung. Sie werden umfassend in der Pharmazie zur Herstellung von Wirkstoffen niedermolekularer Arzneimittel und APIs eingesetzt. Zudem finden sie Anwendung bei der Synthese von Spezialchemikalien, Polymeren und Agrochemikalien. Stochastischer Ansatz für die kontinuierliche Durchflusssynthese: Grzybowski et al.
Die optimale Leistung hängt bei der Konstruktion von kontinuierlich durchströmten Mikroreaktoren von verschiedenen Faktoren ab. Zu diesen Parametern gehören die Reaktorgeometrie, das Konstruktionsmaterial, die Strömungsgeschwindigkeiten, die Temperaturregelung und die Mischeffizienz. Insbesondere sollten Reaktoren fallweise entsprechend der jeweiligen Reaktion, der Verweilzeit, der Reaktionskinetik und dem Ausmaß des Wärmetransports konzipiert werden.
Die Zukunft der Technologie kontinuierlich durchströmter Mikroreaktoren ist vielversprechend, da sich fortlaufend innovative Reaktorkonstruktionen, neue Materialien und Steuerungssysteme entwickeln. Kontinuierlich durchströmte Mikroreaktoren werden voraussichtlich eine wirksame Lösung für diese Anforderungen darstellen, insbesondere angesichts der zunehmenden Nachfrage nach saubereren, nachhaltigeren und umweltfreundlicheren chemischen Industrieprozessen.
Es gibt jedoch einige Probleme in der Technologie der kontinuierlichen Durchfluss-Mikroreaktoren, die gelöst werden müssen, wie beispielsweise die folgenden beiden: Zu den größten Hindernissen gehört, wie man diese Reaktoren für die kommerzielle Produktion hochskalieren kann. Obwohl Durchfluss-Mikroreaktoren für den kontinuierlichen Betrieb an akademischen Einrichtungen bereits erfolgreich eingesetzt wurden, bleibt die Hochskalierung auf Produktionsniveau aufgrund von Gründen wie Skalierbarkeit, Kosten und Sicherheit weiterhin herausfordernd.
EN
AR
BG
HR
DA
NL
FI
FR
DE
EL
HI
IT
JA
KO
NO
PL
PT
RO
RU
ES
SV
TL
ID
SR
UK
HU
TH
TR
GA
BE
BN
