Hogedrukchemie in superkleine snelkookpan
27 maart 2007
Kleine, slimme procestechnologie is hard nodig voor de toekomst, maar
kan het ook? Aan de Universiteit Twente onderzocht Fernando Benito
López de mogelijkheden van de zogenoemde labs-on-a-chip:
microreactorchips waarin chemische reacties onder (hoge) druk kunnen
plaatsvinden. De resultaten waren veelbelovend. De reactiesnelheid nam
toe ten opzichte van conventionele apparatuur, de metingen waren
nauwkeurig en veiligheid was geen probleem. Bovendien was het mogelijk
de reactie tijdens het proces te volgen en te reguleren.
Artistic impression of the research described in this thesis
Benito-López begon op dit door Technologiestichting STW gefinancierde
project door microreactorchips te maken die op twee manieren chemische
reacties onder hoge druk konden meten: met stilstaande of continu
doorstromende stoffen. Zijn eerste chip was van silicafiber en kon een
druk tot 600 bar weerstaan. De optimale doorstroming vinden was de
volgende stap. Na experimenten met materialen bleek een buisvormige
structuur die volledig geëtst is met waterstoffluoride het meest
geschikt.
In een op die manier samengestelde chip liet de onderzoeker chemische
reacties plaatsvinden onder drukken van 110 tot 690 bar met continu
doorstromende stoffen. Toenemende druk en het snelle mengen bleek de
reactie gunstig in snelheid te beïnvloeden; tot 1.7 maal sneller dan
bij de geavanceerde, dure conventionele apparatuur.
De uitgevoerde reacties waren succesvol voor drukken tot 600 bar voor
uiteenlopende volumes van microliters tot nanoliters. De combinatie
van druk en de verkleinde dimensies van de apparatuur bleek te leiden
tot sneller verlopende reacties dan in de tot nu toe gebruikelijke
apparatuur, terwijl de veiligheidsrisico's aanmerkelijk afnemen.
Daarbij komt dat er online detectoren in de chip aangebracht kunnen
worden waarmee de reactie te monitoren en daarmee te reguleren is.
De ontwikkeling van een geminiaturiseerd Totaal Analyse Systeem (µTAS)
is daarmee geen toekomstmuziek meer.
..............................
* Promotie: 5 april 2007, Universiteit Twente, Chemische Technologie
* Meer informatie bij: Ir. F. Benito López, (053) 489 29 80,
f.benitolopez@utwente.nl
* Promotor: Prof.dr.ir D. N. Reinhoudt, (053) 489 29 80
Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek