Probleemschets
Fijnchemicaliën worden vandaag voornamelijk centraal, op grote schaal geproduceerd. Deze manier van produceren is logistiek complex en vereist veel startkapitaal waardoor stoffen, die slechts in kleine volumes nodig zijn, relatief duur zijn om te produceren. Daarom is men op zoek naar alternatieve productiemethoden. Recent werd aangetoond dat ‘3D-printing’ een sleutelrol kan spelen. Labsschaalsynthesen kunnen via het ontwerp van printbare reactiemodules worden vertaald in een digitale 3D-printercode. Deze code stuurt de productie aan van een 3D-plastic-reactorsysteem dat met behulp van eenvoudige operaties op milligramschaal fijnchemicaliën kan produceren. Dit concept opent de weg naar meer lokale en goedkopere productie van chemicaliën, buiten gespecialiseerde bedrijven om, wat een interessante aanvulling zou zijn op de huidige productiemodellen.
Onderzoeksvraag
Hoe kunnen we een nieuw reactorsysteem ontwerpen en 3D-printen gebruiken voor de synthese van een maatschappelijk relevante stof?
Methodologie
In overleg met de academische wereld en het werkveld zoeken we eerst naar een stof waarvoor dit productiemodel fysico-chemisch geschikt is, een economische meerwaarde kan bieden en kan bijdragen aan de duurzaamheid van de productie. De vertaling van de labsschaalsynthese naar een geïntegreerd reactiesysteem gebeurt vervolgens in 3 fasen:
- In de eerste fase (conceptualisering) wordt de optimale syntheseroute vastgelegd en de bijhorende processen en reactieparameters bepaald.
- In de tweede fase (digitalisering) worden deze processen gebundeld in modules en worden er reactiemodules ontworpen met CAD-software.
- In de derde fase (fabricatie) worden deze reactiemodules 3D-geprint met polypropeen en aan elkaar gekoppeld zodat we de synthese stapsgewijs kunnen uitvoeren.
De gevormde (tussen)producten worden kwantitatief en kwalitatief geanalyseerd zodat we kunnen nagaan of het reactorsysteem functioneel is en wat het verschil is in rendement met de labsschaalsynthese.