L'anello mancante nel controllo del processo chimico
L'ingegneria chimica definisce una serie di processi "fondamentali" dotati di una singola funzione specifica, che determina la produzione di sostanze chimiche e prevede funzioni come la separazione, la purificazione e la miscelazione. I reattori eseguono forse il processo fondamentale più critico, vale a dire il processo di reazione, nella catena di trasformazione che porta dalla "materia prima" chimica ai prodotti finali desiderati. Riguardo alle operazioni fondamentali, esistono vari pacchetti commerciali di simulazione e ottimizzazione, che generalmente escludono reattori chimici, a causa della varietà e complessità di parametri. Tuttavia, per "aumentare in scala" una reazione chimica dal laboratorio all'industria, è necessaria comprendere precisamente i parametri che regolano la cinetica delle reazioni. La cinetica viene influenzata da molteplici fattori, tra cui la temperatura, la pressione, i siti di legami catalitici di molecole e la stoichiometria, oppure il rapporto con cui le molecole si combinano. La necessità di far condurre numerosi esperimenti da chimici teorici molto qualificati allo scopo di definire la cinetica della reazione spesso determina costi inaccettabilmente elevati. Il progetto Aitekin si prefiggeva di ottenere un'automazione capace di condurre a un avanzato controllo della reazione. I modelli di reattore a flusso mediante pistone (PFR) sono di uso comune per descrivere le reazioni chimiche in sistemi a flusso continuo. Il fluido viene modellato come numerosi piccolo "pistoni", come se un salame fosse affettato e poi ricomposto. Il PFR consente di prevedere il comportamento del reattore chimico, determinando l'ottimizzazione della progettazione del reattore. Gli scienziati del progetto Aitekin hanno prodotto un PFR con hardware, per condurre esperimenti cinetici di scansione di temperatura (TS) in cui la TS serve a misurare in modo rapido e accurato le velocità di reazione, le temperature associate e i livelli di conversione chimica. La TS è stata integrata con un software basato su intelligenza artificiale (AI), per permettere di identificare meccanismi cinetici e di progettare un reattore e un sistema di controllo su scala industriale con un limitato intervento umano. Il software TS-AI che simula l'unità di reazione chimica del controllo di processo è stato quindi combinato con due diversi simulatori delle altre fasi del processo venduti sul mercato. Aitekin ha pertanto prodotto la versione beta di un pacchetto di simulazione interamente operativo con tutte le unità di processo, compresa l'unità di processo di reazione chimica generalmente non disponibile nel software commerciale. La capacità di identificare automaticamente i meccanismi di reazione cinetica dovrebbe consentire di risparmiare tempo prezioso e denaro, dando un importante impulso all'industria chimica europea.
