Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

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