Wyższe wydajności procesów chemicznych przy zmniejszeniu czasu produkcji
Mikrofale, pracujące z częstotliwością 2,45 GHz mogą w sposób diametralny skrócić czasy reakcji chemicznych z godzin do minut. Oznacza to prowadzenie bardziej kontrolowanych reakcji oraz ułatwienie przyjaznej ekologicznie, zielonej chemii. Dotąd jednak, można było wykorzystać jedynie system laboratorium do wyprodukowania kilku centymetrów sześciennych substancji chemicznej. "Wielofunkcyjny, przemysłowy reaktor chemiczny do pracy z mikrofalami o dostrajanej częstotliwości" (Microchem) to projekt mający na celu opracowanie prototypowego reaktora chemicznego, który wykorzystywałby chemię mikrofal do ciągłej produkcji hurtowych ilości substancji chemicznych na skalę handlową. W zamierzeniach tego finansowanego przez UE projektu leżało także zastosowanie chemii bezrozpuszczalnikowej, by uniknąć problemów z odpadami oraz osiągnąć dziesięciokrotną zmianę w wydajnym wykorzystaniu zasobów. Naukowcy dokonali postępu dzięki połączeniu po raz pierwszy techniki reaktora mikrofalowego, wyposażonego w obrotową płytę (MSDR), z mikrofalowym reaktorem o ciągłym przepływie (MCFR) oraz z generatorem mikrofal w celu zoptymalizowania temperatury reakcji. Dostrajana częstotliwość pozwala na optymalizację procesu mikrofalowego na wszystkich etapach, z możliwością generowania maksymalnej wydajności procesu oraz skrócenia czasu potrzebnego na procesy chemicznej ekstrakcji. Partnerzy projektu zaprojektowali pomyślnie, skonstruowali oraz przetestowali chemiczne reaktory mikrofalowe, pracujące z częstotliwościami od 2 GHz do 26 GHz przy różnych poziomach mocy, a także zakończyli teoretyczne i elektromagnetyczne modelowanie wielofunkcyjnych, mikrofalowych reaktorów chemicznych. Wysiłki te pozwoliły na zbadanie termicznych i innych wpływów mikrofal na właściwości fizykochemiczne przed oddziaływanie energii mikrofal, podczas reakcji, a także po zakończeniu reakcji. Inne reaktory mikrofalowe, również typu MCFR, zostały zaprojektowane, skonstruowane i przetestowane przy użyciu techniki przepływowej, wykorzystanej do optymalizacji reakcji, syntezy i skalowania reakcji chemicznych. Zaprojektowano i skonstruowano układ sterowania komputerowego z wieloma czujnikami do pracy podczas prowadzenia reakcji chemicznych w systemach MSDR i MCFR w warunkach zoptymalizowanych parametrów. Wyniki wykazały istotne zalety w zakresie wydajności, oszczędności zużycia energii oraz w odniesieniu do problemów środowiskowych. Wielkość zaprojektowanych reaktorów pozwala na osiągnięcie doskonałej wymiany ciepła i masy, co umożliwiło uzyskanie wyższych wydajności reakcji w porównaniu z tradycyjnymi metodami stosowanymi w układach chemicznych. Dzięki zastosowaniu obrotowej płyty i zoptymalizowanego procesu reaktora przepływowego, członkowie projektu Microchem zdołali znacznie skrócić czasy produkcji, wytwarzając 200 ml w ciągu jedynie kilku minut. Eksperymenty te poprawiły wiedzę na temat sposobu wykorzystania energii mikrofalowej do istotnego przyśpieszenia biegunowych reakcji chemicznych. Wyniki projektu wykorzystane zostaną w sektorach mikrofal i chemii, dzięki skonsolidowaniu możliwości zatrudnienia oraz uzyskaniu przewagi technologicznej nad zagranicznymi konkurentami.
