Conception de microréacteurs sans colmatage pour des réactions chimiques multiphasiques

Les avantages de la technologie des microréacteurs sont qu'elle permet une production stationnaire de la molécule d'intérêt en flux continu tout en garantissant des transferts de matière et d'énergie efficaces lors du scale-up. Toutefois, si le microréacteur est une technologie éprouvée pour les réactions chimiques homogènes, la mise en 'uvre de réactions chimiques multiphasiques (solide-liquide ou gaz-solide-liquide) propose de nombreux challenges. En particulier, les problèmes de colmatage rencontrés lorsqu'une réaction chimique produit ou utilise un solide entraînent des opérations de maintenance fréquentes qui empêchent une exploitation stationnaire et limitent l'attractivité de la technologie en production. Concrètement, l'expérience montre qu'un microréacteur muni d'un canal en PTFE (diamètre 1 mm) permettant de produire en continu une suspension de nanoparticules de cuivre en régime d'écoulement fortement laminaire se bouche après ~60 min d'exploitation. Des problèmes similaires sont observés pour des réactions d'oxydation avec KMnO4 formant un précipité de MnO2 en sous-produit.

Le facteur limitant l'usage des microréacteurs avec des réactions hétérogènes est lié à la taille des canaux, typiquement 0.1 ' 3 mm. Dans de tels canaux, l'écoulement se fait de manière laminaire et il n'est pas aisé de maintenir les particules en suspension. Ainsi, l'objectif de ce projet est de développer un microréacteur permettant de garantir un degré de turbulences suffisant pour l'exploitation continue de réactions chimiques impliquant des suspensions de solide, en travaillant sur le matériaux utilisé pour la fabrication, la géométrie des canaux et l'utilisation de champs de force externes tels des ultrasons.