Como funciona um micro-reator
micro-reatorUm micro-reator é um dispositivo muito pequeno no qual reações químicas podem ocorrer. Tipicamente, ele mede menos de polegada (2,54 cm) de comprimento e talvez menos do que 1/16 de polegada (1,56 mm) de espessura, embora as dimensões variem. Normalmente terá tubos de entrada e de saída, com pequenos canais ou câmaras no interior, onde as reações ocorrem. Geralmente, os reagentes e o produto são fluidos – líquidos ou gases – que podem ser introduzidos usando bombas minúsculas ou de eletro-osmose. A partir de 2011, os modelos de micro-reatores foram utilizados apenas para fins experimentais e protótipos, mas há uma perspectiva real de empregá-los em grande número para a produção em massa de produtos químicos úteis.
O dispositivo é normalmente construído por decapagem e de forma semelhante ao fabrico de circuitos integrados. Eles podem ser feitos a partir de bolachas de silício, vidro, metal ou materiais cerâmicos. Os canais podem ser mais amplos do que um cabelo humano. O condicionamento pode ser realizado por descarga de laser, elétrica ou por meios químicos. Muitas vezes, o micro-reator é construído a partir de duas placas gravadas e soldadas.
Micro-reatores oferecem algumas vantagens significativas sobre os mais tradicionais meios de realização de reações químicas de maior escala. A razão da área de superfície em relação ao volume elevado permite que as reações procedam de forma mais rápida e muitas vezes a uma temperatura mais baixa do que é possível em escalas maiores. As reações altamente exotérmicas, que normalmente seriam potencialmente perigosas ou prejudiciais para o equipamento, são realizadas com segurança, e qualquer calor gerado se dissipa rapidamente devido aos volumes muito menores de reagentes.
Modelo de micro-reator de silício
Modelo de micro-reator de silício
Uma falha em alguma parte de uma planta química tradicional pode resultar na liberação de grandes quantidades de produtos químicos perigosos ou completamente desligados da produção. Em contraste, uma planta constituída por uma grande variedade de micro-reatores não seria significativamente afetada pela falha de uma peça.
Geralmente, os tipos de dispositivos em questão operam com um fluxo contínuo de reagentes. Embora a taxa de saída a partir de um micro-reator seja obviamente muito pequena, pode, no entanto, o instrumento ser considerado como uma minúscula fábrica.
A utilização de micro-reatores em síntese orgânica é uma área muito promissora. Eles oferecem mistura rápida dos reagentes, tempos de reação rápidos, rendimentos aumentados e manipulação segura de compostos tóxicos e explosivos. A ampliação do laboratório para a produção de nível industrial não implica qualquer alteração aos procedimentos para obter melhores rendimentos – seria simplesmente uma questão de adicionar mais unidades micro-reatoras.
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Outro uso potencial comercial é na produção de biodiesel, uma alternativa aos combustíveis fósseis. Os métodos atuais de produção requerem as matérias-primas principais, óleo vegetal e metanol, para serem misturadas com um catalisador, esperando-se durante várias horas para completar a reação. Em um micro-reator biodiesel, a reação é quase imediata e, novamente, a expansão do processo para produzir quantidades úteis iria simplesmente envolver a combinação de um grande número de micro-reatores.