Universiteit Twente

Promovendus Universiteit Twente ontwikkelt vier keer zo efficiënte microreactor

Microreactoren, miniatuur chemische fabriekjes waarbij de chemische processen volledig op een chip plaatsvinden, zijn in opkomst. Promovendus Wojciech Piotr Bula van de Universiteit Twente ontwikkelde de microreactor door en kwam met een nieuw type. Deze heeft vier parallelle lijnen waardoor de reactor in plaats van één reactie, vier reacties tegelijkertijd kan uitvoeren. Dit bespaart tijd en geld. Zijn reactor kan zonder problemen worden opgeschaald naar acht, zestien of zelfs meer lijnen. Bula promoveert vrijdag 23 januari aan de faculteit Technische Natuurwetenschappen op dit onderwerp.

Microreactoren worden door chemici veel gebruikt voor zogenaamde kinetische studies. Hierbij gaan ze op zoek naar de omstandigheden waarbij ze chemische producten zo zuiver, milieuvriendelijk en goedkoop mogelijk kunnen produceren; kortom de optimale condities van een chemische reactie.

Bij een kinetische studie zet je een chemische reactie in gang en voeg je er na verloop van tijd een chemische stof aan toe die de reactie stopzet. Vervolgens kun je analyseren welke chemische stoffen er zijn ontstaan en in welke concentraties dit is gebeurd. Om op zoek te gaan naar de optimale condities moet je een kinetische studie meerdere malen herhalen, waarbij je de reactie steeds op een ander moment stopzet.

Wojciech Piotr Bula van de Universiteit Twente ontwikkelde een nieuw type microreactor speciaal voor kinetische studies. Zijn reactor heeft in plaats van één reactielijn, vier parallelle lijnen. De reactor kan daarom in plaats van één, vier reacties met verschillende reactietijden tegelijkertijd uitvoeren. Dit bespaart tijd en dus geld. Het concept van de promovendus kan bovendien zonder probleem worden opgeschaald naar acht, zestien of zelfs meer reactielijnen.

Microreactoren

Microreactoren zijn sterk in opkomst. Voordeel van de reactoren is dat je er reacties in uit kunt voeren onder condities die niet haalbaar zijn op laboratoriumschaal. Bovendien heb je maar zeer kleine hoeveelheden chemische stoffen nodig, kun je de temperatuur veel beter regelen en heb je een hogere mengefficiëntie. Toch hebben de reactoren ook diverse nadelen, waarvan het belangrijkste is dat de volumes die uit de reactor komen erg klein zijn. Dit maakt het moeilijk te onderzoeken welke stoffen er precies in het mengsel zitten. Bula komt ook met een oplossing voor dit probleem. Hij integreerde een silicium plaatje in de reactor dat de reactieproducten opvangt. Vanuit het plaatje kunnen deze direct geanalyseerd worden met behulp van een massaspectrometer.

Schematische weergave van de nieuwe microreactor.

Schematische weergave van de nieuwe microreactor.