Synthèse chimique à haut débit à partir de réactifs liquides
Afin de fabriquer des produits chimiques de haute qualité plus rapidement et à moindre coût, de nombreuses industries délaissent les technologies de traitement par lots au profit des technologies de traitement continu. Les réactions liquide-liquide à deux phases jouent un rôle important dans la fabrication des produits chimiques. Des scientifiques ont lancé le projet PILLS («Process intensification methodologies for liquid-liquid systems in structured equipment») financé par l'UE pour mettre au point une technologie de fabrication continue qui soit flexible et de haute performance pour les réactions liquide-liquide. L'objectif était d'atteindre des débits allant de quelques litres (chimie fine) à plusieurs centaines de litres par heure (produits chimiques en masse). Les études en laboratoire sur les performances de dispersion, la compatibilité des matériaux et l'élaboration des processus ont abouti à la création de modèles de calcul numérique pour la dynamique des fluides et à des simulations de réacteurs multiphases. Le logiciel facilite l'étude des répercussions du choix des équipements et des conditions de traitement sur la sélectivité des réactions complexes dans les systèmes liquide-liquide. Des prototypes de réacteurs microstructurés et mésostructurés ont été construits et ont été intégrés au sein d'une installation polyvalente dotée de mélangeurs microstructurés, de réacteurs et de séparateurs enfichables. Les essais réalisés sur un modèle de réaction industrielle ont indiqué une amélioration spectaculaire du rendement, même avec des débits faibles d'environ un litre par heure. Les scientifiques ont ensuite conçu un laboratoire de recherche pilote comprenant des matériaux de construction, un système de contrôle automatisé ainsi que des facteurs liés à la santé, à la sécurité et à l'environnement. Les réacteurs microstructurés et mésostructurés pour la synthèse en masse ont été évalués dans diverses conditions de fonctionnement. Les chercheurs ont transformé les connaissances en une méthodologie systématique pour la sélection de la stratégie de phase, sous la forme d'un manuel d'instruction destiné à l'autoformation qui est disponible en téléchargement. Le traitement en continu prend de plus en plus le pas sur le mode par lots car il est plus rapide, moins coûteux et permet un débit plus élevé. Les outils logiciels du projet PILLS devraient permettre d'améliorer la sélection des paramètres de traitement en continu à haut débit pour les systèmes liquide-liquide en vue d'atteindre une production chimique éco-efficace, sûre et durable.
