As empresas desejam usar reatores químicos em miniatura para fazer produtos farmacêuticos e produtos químicos finos, mas são desencorajados por sua tendência a entupir. Pesquisadores da KU Leuven, Bélgica, agora desenvolveram uma maneira elegante de usar ondas sonoras para manter o fluxo de produtos químicos.

A indústria química produz convencionalmente em grandes lotes, mas essa abordagem tem desvantagens. Do ponto de vista ambiental, ele usa muita energia e produz grandes volumes de solvente residual quando os reatores são limpos. Depois, há o custo e a inconveniência de armazenar os produtos químicos produzidos até que sejam necessários, ou transportando-os para onde serão usados.

Reatores menores que produzem um fluxo contínuo do produto químico desejado, quando e onde for necessário, são vistos como uma solução muito mais inteligente. Mas esses reatores em miniatura, com volumes internos de alguns microlitros a alguns mililitros, têm tendência a entupir se partículas forem produzidas na reação, ou necessários como catalisadores.

Este é o problema que o professor Simon Kuhn e o Dr. Zhengya Dong, do Departamento de Engenharia Química da KU Leuven, se propuseram a resolver. Sua pesquisa, publicado na revista Royal Society of Chemistry Lab on a Chip , foi realizado em colaboração com a Universidade de Twente, na Holanda.

Já se sabia que o ultrassom (ondas sonoras com frequências muito altas para os humanos ouvirem) poderia ser usado para mover partículas em um líquido. O desafio era encontrar uma maneira de aplicar a força do ultrassom nos canais estreitos de um microrreator.

Seu primeiro pensamento foi usar ultrassom de baixa frequência para separar os aglomerados de partículas. "Mas isso é muito violento, e aquece o reator, "O professor Kuhn explica." Você forma essas bolhas de cavitação - pequenas zonas livres de líquidos - que destroem suas partículas, mas também destroem o seu reator. "

A próxima ideia era usar frequências mais altas, que, se focado corretamente, empurraria as partículas para longe das paredes do canal do reator e pararia de entupir dessa forma. Para alcançar isto, o reator teve que ser projetado com muita precisão, com canais de apenas meio milímetro de largura gravados na superfície de uma placa de silício que poderia ser integrada à fonte de ultrassom.

Os cientistas testaram o protótipo do reator com carbonato de cálcio e sulfato de bário, que reagem muito forte e muito rapidamente para formar um sal inorgânico. Isso rapidamente forma grandes aglomerados de partículas. Embora não seja útil em si, o sal fornece o teste mais difícil possível para o reator. "Se você pode fazer isso com essas partículas, você pode fazer isso com qualquer outra coisa. "

O ultrassom não apenas manteve o produto fluindo suavemente, forçar as partículas para o centro do canal ajudou a misturá-las, e assim melhorou a eficiência da reação.

A próxima etapa é aumentar a escala do processo, embora não tornando os reatores maiores. "Se você pode produzir alguns gramas por segundo, isso já é muito bom, "Professor Kuhn diz." Se você rodar alguns reatores em paralelo ou em série, você pode atingir um nível de produtividade interessante para a indústria. "

O estudo insere-se no âmbito de uma bolsa de investigação básica do European Research Council (ERC). "Embora esses projetos sejam fundamentais, pesquisa blue-sky, não estamos apenas fazendo pesquisas por causa disso, "Professor Kuhn diz." Estamos desenvolvendo uma tecnologia que é realmente relevante para a indústria também. "