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Material und Energie sparen durch Mikroverfahrenstechnik in der chemischen Industrie

Bei vielen Verfahren der chemischen Industrie, wie in der Pharma- oder Kosmetikchemie, wird ein Batch-Reaktor eingesetzt. Doch auch in großen Anlagen verläuft die Chemie ähnlich wie im Labor: Die Reagenzien fließen in einem Gefäß zusammen, können sich jedoch nicht sofort optimal miteinander vermischen. Somit herrschen im Gefäß unterschiedliche Konzentrationen der einzelnen Stoffe (Konzentrationshotspots) sowie unterschiedliche Temperaturen (Wärmehotspots). Experten sprechen deshalb auch von reduzierter Prozesskontrolle.

Um einen möglichst effizienten Einsatz von Rohstoffen und Energie in der Chemie zu gewährleisten, muss diese Prozesskontrolle verbessert werden. Chemiker und Ingenieure bei der Ehrfeld Mikrotechnik BTS GmbH im rheinhessischen Wendelsheim haben ein eigenes System entwickelt, in dem die Chemikalien sehr kontrolliert miteinander reagieren können. Das Modulare Mikro-Reaktions-System, kurz MMRS, besteht aus mehreren Komponenten, durch die die Reagenzien in winzigen Kanälen strömen. Die kleinen Edelstahlbauteile übernehmen unterschiedliche Funktionen wie die eines Mischers, Wärmetauschers oder Sensors. Im Zentrum dieses Aufbaus steht ein spezieller Reaktor, der sogenannte Lonza-Reaktor. Dieser eignet sich unter anderem für eine so genannte Lithiierung, die häufig bei der Herstellung von pharmazeutischen Wirkstoffen verwendet wird. In allen Komponenten sind die Kanäle nur wenige Millimeter groß. Die Folge: Der Austausch von Stoffen erfolgt hier sehr schnell. Darüber hinaus können die Chemikalien auf Grund des großen Oberflächen-zu-Volumenverhältnis auch schnell Wärme aufnehmen oder abgeben.

Durch das modulare Mikro-Reaktions-System wird somit nicht nur Energie gespart, es müssen auch weniger Rohstoffe eingesetzt werden, da weniger unerwünschte Nebenprodukte aufgrund des verbesserten Stofftransports entstehen.

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