Пермские ученые нашли способ сделать процессы в микрореакторах эффективнее

Группа исследователей Пермского края изучила механизмы естественной конвекции для смешивания жидкостей в соответствии с целями нацпроекта «Наука и университеты», сообщили в министерстве образования и науки края. 

В работе приняли участие ученые Пермского политехнического университета, Института механики сплошных сред и Израильского технологического института. Исследование ученых позволит разработать отечественную технологию создания сетей микрореакторов проточного типа, которые можно будет использовать в фармацевтическом производстве. 

«С помощью микрожидкостных устройств изучают химико-технологические, физические и биологические процессы. Проточные микрореакторы, которые по размерам приближаются к микрожидкостным устройствам, стали значимым прорывом в химической инженерии последних лет. Например, фармацевтическая промышленность сейчас нацелена преимущественно на возможность быстрой переналадки производства, а не на выпуск большого количества стандартного продукта. Для сложных реакций проточные микрореакторы представляют собой разветвленную сеть каналов. Продукты тонкого органического синтеза получают в результате цепочки многокомпонентных и многостадийных реакций, которые протекают в разных условиях и с разной скоростью. Это позволяет обеспечить высокую производительность, стабильные условия реакции, эффективный контроль потребления реагентов и энергии», — рассказал доктор физико-математических наук, доцент Дмитрий Брацун. 

За последние 50 лет размер реакторов резко уменьшился. Это привело к проблемам со смешиванием реагентов. Оно становится возможным только за счет диффузии, но этот процесс происходит медленно. Ученые предложили использовать механизмы естественной конвекции. 

Разработчики провели серию экспериментов и изучили эффективность использования естественной конвекции для смешивания растворов. Процессы они исследовали на основе Y-образного микрореактора — типичного элемента микрожидкостной сети. Ученые выяснили, что, по сравнению с диффузией, смешивание происходило быстрее. По словам разработчиков, для определенных реакционных схем естественная конвекция может стать эффективным инструментом для проведения реакций в микрожидкостных устройствах проточного типа. 

Согласно целям национального проекта «Наука и университеты», Россия должна войти в пятерку стран, ведущих разработки в приоритетных областях. Нацпроекты, инициированные президентом РФ Владимиром Путиным, стартовали в 2019 году.