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Mayor rendimiento químico en ciclos de producción más cortos

Europa debe a su industria química una porción nada desdeñable de su empleo, tecnología y riqueza. Para mantenerse a la vanguardia, los interesados no cejan en la búsqueda de mayores rendimientos y ciclos de producción más breves.
Mayor rendimiento químico en ciclos de producción más cortos
Las microondas con una frecuencia de 2,45 GHz pueden acelerar drásticamente las reacciones químicas, pasando de varias horas a apenas unos minutos. Ello permite producir reacciones más controladas y favorece una química ecológica y respetuosa con el medio ambiente. No obstante, hasta ahora sólo podía usarse un sistema de laboratorio para producir unos pocos centímetros cúbicos de sustancias químicas.

Microchem («Reactor químico industrial polivalente empleando microondas de frecuencia sintonizable») es un proyecto con el que se pretende desarrollar un prototipo de reactor químico que emplee química de microondas para la producción continua de sustancias químicas a granel y en cantidades comerciales. Dos de los objetivos de este proyecto financiado con fondos europeos era evitar el uso de disolventes para prevenir las complicaciones que entraña la eliminación de los desechos y también lograr un cambio, consistente en diez pasos, tendente a un uso eficiente de los recursos.

Los investigadores consiguieron avances combinando, por primera vez, un reactor MSDR (siglas de «reactor de disco giratorio de microondas) y un reactor MCFR («reactor de flujo continuo de microondas») y, por otra parte, fuentes de microondas con el fin de optimizar la temperatura de la reacción. Una frecuencia sintonizable permite optimizar el proceso de microondas en todas las etapas de cara a obtener un rendimiento máximo de producto y, al mismo tiempo, reducir el tiempo necesario para los procedimientos de extracción de sustancias químicas.

Los socios del proyecto consiguieron diseñar, construir y probar reactores químicos de microondas que funcionan a entre 2 y 26 GHz con microondas de diversas potencias. Además, completaron modelos teóricos y electromagnéticos para los reactores químicos de microondas polivalentes. Mediante todas estas tareas se pudieron investigar los efectos térmicos y no térmicos sobre las propiedades fisicoquímicas antes, durante y después de interactuar con la energía de microondas.

También se diseñaron, construyeron y probaron otros reactores de microondas, incluido un verdadero MCFR, con una técnica de química de flujo que permite optimizar la reacción, la síntesis y la ampliación de la escala de las reacciones químicas. Se diseñó un dispositivo informático de control dotado de numerosos sensores y se construyó para la realización de reacciones químicas en los sistemas MSDR y MCFR con parámetros optimizados.

Se observaron grandes mejoras de la eficiencia, el consumo de energía y diversos aspectos medioambientales. El tamaño de los reactores diseñados permite una transferencia excelente de calor y masa, siendo el rendimiento de las reacciones superior al de los sistemas químicos tradicionales. Los miembros de Microchem consiguieron acortar drásticamente los ciclos de producción, obteniendo 200 mililitros en cuestión de minutos, gracias al proceso optimizado con los dos tipos de reactor.

Gracias a estos experimentos se ha podido comprender más a fondo la manera de aprovechar la energía de microondas para acelerar considerablemente las reacciones químicas polares. Se prevé que los resultados del proyecto sean beneficiosos para los sectores dedicados a las microondas y la química al generar oportunidades de empleo y proporcionar una ventaja tecnológica con respecto a otros competidores internacionales.

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