Majoritariamente, a indústria química ainda segue procedimentos muito extensos ao produzir ingredientes farmacêuticos ativos e outras substâncias complexas. Muitas vezes, cada intermediário deve ser produzido de maneira separada dentro de grandes vasos de reator. Químicos da Universidade de Bielefeld estão trabalhando em uma alternativa junto com parceiros internacionais do projeto:o método de fluxo. Este combina as etapas de produção e prossegue em microrreatores nos quais a substância desejada pode ser produzida sem isolamentos intermediários. O programa de investigação da União Europeia está a financiar o projecto 'ONE-FLOW' com um total de quatro milhões de euros. A Universidade de Bielefeld conseguiu agora ganhar um cientista da renomada Universidade Keio (Japão) para o projeto. Dr. Yasunobu Yamashita começou seu trabalho no projeto no início de agosto.

O Professor Dr. Harald Gröger do Centro de Biotecnologia (CeBiTec) e Presidente de Química Orgânica I da Universidade de Bielefeld é o chefe do subprojeto alemão ONE-FLOW. O cientista de Bielefeld atua no campo da 'química verde' com o objetivo de desenvolver reações químicas ecologicamente corretas. A Eindhoven University of Technology (Holanda) está coordenando todo o projeto ONE-FLOW com oito parceiros. A equipe de pesquisa de Gröger está trabalhando particularmente em estreita colaboração com a equipe do Professor Dr. Volker Hessel de Eindhoven. Hessel é o coordenador do projeto e especialista em tecnologia de micro-reações e química de fluxo.

Produção economicamente atrativa e sustentável

'Por causa dos muitos estágios de produção, a atual tecnologia de vaso do tipo reator em lote é particularmente demorada. Uma outra desvantagem é que o processamento e o isolamento de intermediários levam a muitos produtos residuais. Portanto, a tecnologia não usa matérias-primas de forma eficiente, 'diz Gröger. Depois de cada etapa da produção, o intermediário normalmente é purificado. Isso pode exigir quantidades significativas de solvente que, então, se tornam resíduos. 'O método de fluxo oferece uma maneira de reduzir os requisitos de recursos e economizar desperdício, tornando a produção não só economicamente mais atraente, mas também mais sustentável, 'diz o químico e biotecnologista.

Gröger e seus colegas tiram inspiração da natureza para a tecnologia de fluxo. Em células biológicas, os processos químicos ocorrem simultaneamente e como as chamadas "reações dominó" - e continuam fazendo isso constantemente. As condições nas células permanecem as mesmas o tempo todo:a pressão, a temperatura, e o solvente (água). Nas células, as enzimas garantem que as reações sejam iniciadas e concluídas. 'Queremos aplicar os princípios da célula à produção em microrreatores, 'diz Gröger.

O volume de produção é fácil de aumentar

Uma outra vantagem do novo método de produção é que ele requer muito menos energia e espaço do que a maneira convencional de produzir os produtos químicos desejados. Como microrreatores, os pesquisadores usam principalmente reatores de fluxo em pistão com 'tubos de fluxo' com um diâmetro médio marcadamente inferior a um milímetro. “O que é especial é que também podemos produzir grandes quantidades de material em pequena escala. Isso nos permite obter a substância em uma quantidade especificamente desejada sem grande esforço, 'diz Gröger. 'Se quisermos aumentar a quantidade, simplesmente adicionamos microrreatores extras. Portanto, problemas com aumento de escala desaparecem. '

As reações se controlam graças aos catalisadores

Antes que as coisas cheguem a este estágio, Harald Gröger, seu novo colega de trabalho Yasunobu Yamashita, e seus colegas têm algum trabalho preparatório a fazer. A fim de conduzir várias reações simultaneamente no tubo de fluxo miniaturizado, estes não devem interferir uns com os outros. 'Estamos desenvolvendo métodos que irão garantir que cada reação seja protegida, 'diz Gröger. Para iniciar as reações, os químicos estão usando catalisadores. Embora essas partículas façam parte da reação, eles voltam ao seu estado inicial no final do processo. Como resultado, eles podem ser usados ​​repetidamente. One of Yasunobu Yamashita's goals in the project is to work out how to ensure that these particles will perform its optimal activity under the chosen reaction conditions. Gröger's research team is specialized in the combination of bio- and chemo-catalysts. Na natureza, biocatalysts are found in the form of enzymes. Chemocatalysts, em contraste, are developed artificially. 'By combining chemo- and biocatalysts in a flow reactor, we want to efficiently produce pharmaceutically relevant products at room temperature and thereby produce them in a more sustainable and specific mode, ' says Gröger.