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Polymerisationen sind in jüngster Zeit als neue Anwendung für die Mikroverfahrenstechnik und Mikrofluidik erschlossen worden. Neben homogenen Polymerisationen im Bulk oder in Lösung gibt es mittlerweile auch Ansätze für heterogene Polymerisationen mittels Miniemulsionstechnik. Zudem können Polymerpartikel mit definierter Größe, Form und Morphologie hergestellt werden. Der Beitrag stellt erste Nutzungen der neuen Technik durch die polymerproduzierende Industrie im Labor- und sogar im Produktionsmaßstab unter Einsatz mikroverfahrenstechnischer Apparate vor.

Seit etwa 10 Jahren beschäftigt sich die Institut für Mikrotechnik Mainz GmbH (IMM) mit der Nutzung von Mikrostrukturen im Bereich der Mikroverfahrenstechnik. Deren Vorteile – effizienterer Wärmeaustausch und Massentransport – bewirken u. a. Steigerung von Ausbeute und Selektivität bei gleichzeitiger Ressourcenschonung. Die Entwicklung von mikrostrukturierten Mischern war dabei ein Schlüssel zu verbesserten Feinchemikaliensynthesen sowie zur Herstellung von Dispersionen, Cremes, Schäumen und Emulsionen. Bislang waren diese mikrostrukturierten Mischer im Wesentlichen auf Labor- oder bestenfalls Pilotanlagen-Maßstab festgelegt – typische Maximalflussraten lagen bei 2 – 100 L/h für wasserähnliche Fluidsysteme. Mit der Einführung der StarLaminatoren StarLam300 und StarLam3000, konnte diese Grenze jetzt auf weit über 300 L/h bis in den m³/h-Bereich angehoben werden. Beide Apparate zeigen gute Mischgüten bei hohen Flüssen, die durchaus an die sehr guten Werte von bisher bekannten Niederdurchsatz(L/h)-Mikromischer heranreichen. Damit ist eine Kontinuität von “wirklichen” Mikromischern über die hier beschriebenen Hochdurchsatz-Tools bis zu statischen Mischern mit noch höheren Durchsätzen gegeben. Eine Klassifikation der Mischeffizienz nach dem Leistungseintrag bestätigt ebenso diese Kontinuität.

Dieser Artikel beschreibt zunächst, welche Chancen mikrostrukturierte Reaktoren für den chemischen Anlagenbau haben. Die Eignung für die chemische Produktion wird als Schlüssel zum Markteintritt gesehen. Jahrhunderte langes Beharren auf konventioneller Rührtechnik und kapitalintensive Großanlagen verwehren einen schnellen Eintritt; langfristig können Neuanlagen aber mit mikrostrukturierten Reaktoren versehen werden. Erst Gesamtprozessbetrachtungen, die eine positive wirtschaftliche Bilanz ziehen, werden der chemischen Mikroprozesstechnik die Tür zum Anlagenbau öffnen. Wesentlich Argumente für mikrostrukturierte Reaktoren sind erhöhte Umsatz und Selektivität, erhöhte Raum-Zeit-Ausbeute, geringerer Abfall und erhöhte Sicherheit durch kleine Reaktorvolumina. Auf chipkartengroßen Reaktionssystemen lassen sich für das Screening Mehrstufensynthesen in einem Ablauf durchführen. Ebenso wird für das Screening von Einstufenreaktionen Information schneller und zuverlässiger zugänglich. Auch das sichere Arbeiten im Ex-Bereich erweitert das klassische Prozessspektrum. Reaktionsführungen im Mikrostrukturreaktor beeinflussen auch nachfolgende Prozessschritte wie die Reinigung des Produkts und erniedrigen so z. B. die Energiekosten des Prozesses.

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Seit etwa fünf Jahren haben sich viele Aktivitäten auf das brachliegende Potential einer Reaktionsführung in kleinsten Abmessungen fokussiert. Aufgrund der immer noch schnellen Entwicklung von neuen Komponenten gibt der Beitrag hierzu aktualisierte Informationen in komprimierter Form. Ein wichtiges Augenmerk ist dabei auch die Analyse möglicher Anlagenkonzepte mit Mikroreaktoren und die Frage nach deren Sinnhaftigkeit. Angesichts des enormen Größenunterschieds zwischen Mikrokanälen und möglichen Komponenten ihrer fluidischen Peripherie ist dies keine nur technische Frage, sondern berührt direkt das Konzept einer Mikroverfahrenstechnik im Ganzen. In Anbetracht des großen industriellen Interesses an Mikroreaktoren wird zudem versucht Fragen zu beantworten, in welche kommerzielle Richtung sich das Gebiet entwickelt und welche Maßnahmen dies möglicherweise beeinflussen können.

Seit etwa fünf Jahren haben sich viele Aktivitäten auf das brachliegende Potential einer Reaktionsführung in kleinsten Abmessungen fokussiert. Aufgrund der immer noch schnellen Entwicklung von neuen Komponenten gibt der Beitrag hierzu aktualisierte Informationen in komprimierter Form. Ein wichtiges Augenmerk ist dabei auch die Analyse möglicher Anlagenkonzepte mit Mikroreaktoren und die Frage nach deren Sinnhaftigkeit. Angesichts des enormen Größenunterschieds zwischen Mikrokanälen und möglichen Komponenten ihrer fluidischen Peripherie ist dies keine nur technische Frage, sondern berührt direkt das Konzept einer Mikroverfahrenstechnik im Ganzen. In Anbetracht des großen industriellen Interesses an Mikroreaktoren wird zudem versucht Fragen zu beantworten, in welche kommerzielle Richtung sich das Gebiet entwickelt und welche Maßnahmen dies möglicherweise beeinflussen können.

Seit etwa fünf Jahren haben sich viele Aktivitäten auf das brachliegende Potential einer Reaktionsführung in kleinsten Abmessungen fokussiert. Aufgrund der immer noch schnellen Entwicklung von neuen Komponenten gibt dieser Artikel hierzu aktualisierte Informationen in komprimierter Form. Ein wichtiges Augenmerk ist dabei aber auch die Analyse möglicher Anlagenkonzepte mit Mikroreaktoren und die Frage nach deren Sinnhaftigkeit. Angesichts des enormen Größenunterschieds zwischen Mikrokanälen und möglichen Komponenten ihrer fluidischen Peripherie ist dies keine nur technische Frage, sondern berührt direkt das Konzept einer Mikroverfahrenstechnik im Ganzen. In Anbetracht des großen industriellen Interesses an Mikroreaktoren versucht dieser Artikel zudem Fragen zu beantworten, in welche kommerzielle Richtung sich das Gebiet entwickelt und welche Maßnahmen dies möglicherweise beeinflussen können.

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