Jaarboek no. 89. 2010/2011 - Koninklijke Maatschappij voor ...

Figuur 5
De economische
haalbaarheid van
micoreactoren in de
fijnchemische industrie,
uitgevoerd door het
Zwitserse chemische
bedrijf Lonza. 8
Een andere belangrijke ontwikkeling binnen Process
on a Chip is de on-line karakterisering. Van nature
gevoelige technieken uit de spectroscopie zijn daarbij
als eerste toegepast, maar recent is zelfs de intrinsiek
ongevoelige, maar informatierijke NMR techniek
zodanig geminiaturiseerd, dat in een microreactor
volume een reactie met hoge resolutie gevolgd kan
worden. Net zoals dat geldt voor Lab on a Chip in het
geval van analyse, heeft Process on a Chip voor de
synthese laten zien dat integratie van verschillende
modules prima uit te voeren is met microsysteem-
technologie. 6
Hoewel technisch dus al heel veel mogelijk is,
blijft er natuurlijk de vraag hoe toepasbaar microsysteemtechnologie
nu werkelijk is voor synthesedoeleinden.
In een beperkt aantal gevallen is de
microschaal waarop verbindingen worden gemaakt
in feite al voldoende voor de beoogde toepassing.
Dit geldt bijvoorbeeld voor biomedische assays
waar een synthesestap noodzakelijk is, bijvoorbeeld
een enzymatische voorbehandeling, of in het geval
van toepassing binnen de nucleaire geneeskunde,
waarin een monster voor diagnostisch gebruik eerst
radioactief gelabeld dient te worden.
Een heel belangrijk ander toepassingsgebied betreft
onderzoek waar niet zozeer de moleculen het gewenste
eindproduct zijn, maar veel meer de informatie
over hoe deze moleculen het beste gemaakt kun-
Natuurkundige voordrachten I Nieuwe reeks 89
Microreactortechnologie; de chemische fabriek op een chip
nen worden. Reactie optimalisatie en het screenen
van katalysatoren zijn voorbeelden waarbij er naar
gestreefd wordt om met zo min mogelijk verbruik
van materiaal zoveel mogelijk gegevens te genereren.
De uitkomsten van een dergelijk experiment
kunnen daarna worden gebruikt in meer traditionele
reactoren.
Microreactoren hoeven echter niet gelimiteerd
te zijn in hun toepassing tot milligram productiehoeveelheden.
Een concept dat veelvuldig wordt
onderzocht in verband met productie is ΄uitschaling΄.
In een traditioneel proces wordt een reactie
eerst op kleine schaal geoptimaliseerd. Daarna volgen
meestal een aantal opschalingsstappen naar
steeds grotere ketelreactoren. In dit proces kan het
gebeuren dat reactiecondities radicaal veranderd
moeten worden, omdat stof- en warmte-overdracht
niet op elk niveau even goed gecontroleerd kunnen
worden. In plaats van opschaling wordt er bij
microreactoren dus gesproken over uitschaling: als
één microreactor geoptimaliseerd is voor productie,
wordt de productiecapaciteit vergroot door
meerdere reactoren parallel te schakelen, waarbij ze
alle functioneren onder dezelfde reactiecondities.
Hierdoor zijn er geen opschalingsproblemen meer.
Hoewel dit een interessant concept is, is de aansturing
van een parallelle array echter nog steeds een
moeizaam proces.
Tot nu toe hebben we voornamelijk microreacto-
53