Onderzoekers hebben een op flow gebaseerde screeningtechnologie met hoge doorvoer ontwikkeld die een snellere, veiligere en goedkopere manier om optimale omstandigheden te identificeren voor het uitvoeren van katalytische chemische reacties onder hoge druk/hoge temperatuur. De techniek richt zich op hydroformyleringsreacties, die worden gebruikt om een ​​verscheidenheid aan commerciële producten te maken.

"Hydroformyleringsreacties zijn industriële processen die worden gebruikt om alles te maken, van weekmakers tot wasmiddelen, " zegt Milad Abolhasani, corresponderende auteur van een paper over het werk en een assistent-professor chemische en biomoleculaire engineering aan de North Carolina State University. "Het test- en analyseproces voor het evalueren van een enkele reeks omstandigheden met behulp van conventionele technieken duurt normaal gesproken dagen. We kunnen het nu in ongeveer 30 minuten doen."

"Eastman gebruikt het homogene hydroformyleringsproces om secundaire materialen te maken die in veel producten worden opgenomen die onze levenskwaliteit op een materiële manier verbeteren, zoals verf, geneesmiddelen en inkten, " zegt Dawn Mason, de externe innovatiemanager bij Eastman Chemical Company. "In staat zijn om technologische verbeteringen op een veiligere en snellere manier te bieden dan voorheen beschikbaar was, is wat onze samenwerking met NC State succesvol maakt."

De nieuwe techniek maakt gebruik van extreem kleine monsters - in de orde van 11 microliter, in plaats van de milliliter die in conventionele technieken worden gebruikt. De nieuwe techniek integreert ook reagensvoorbereiding, reactieprocessen en analyse in een enkele sequentie.

"De meeste optimalisatieprocessen omvatten meerdere stappen die op verschillende werkstations worden uitgevoerd, "zegt Abolhasani. "Dat is een van de redenen waarom ze er zo lang over doen. Door deze stappen te integreren in één, continue reeks, we hebben het proces aanzienlijk efficiënter gemaakt."

De high-throughput flow-chemietechniek en de kleinere steekproefomvang versnellen ook de snelheid van de reactie. Maar snelheid is niet het enige voordeel:de nieuwe techniek is ook veiliger. Dat komt omdat deze reacties onder hoge druk moeten worden uitgevoerd, en bij hoge temperaturen, gebruik van giftige en brandbare gassen.

"Onze techniek minimaliseert menselijke interactie met deze gassen, aangezien het meeste werk door robots wordt gedaan, " zegt Abolhasani. "Ook, we gebruiken slechts 60 microliter van deze gassen, waar conventionele technieken een paar milliliter of meer gebruiken - dat is een verschil van minstens twee ordes van grootte, en dat betekent dat ons proces veiliger is."

De relatief kleine steekproefomvang bespaart ook geld. De katalysatoren en liganden die bij de reacties worden gebruikt, zijn duur. Door kleinere steekproeven te gebruiken, het proces vereist minder dure liganden en katalysatormateriaal, het verminderen van de relevante kosten met twee tot drie ordes van grootte.

"Uiteindelijk, het ontwikkelen van een efficiëntere techniek voor deze reacties is belangrijk omdat het R&D versnelt, waardoor onderzoekers zowel productieprocessen kunnen verbeteren als het vermogen van de industrie om nieuwe liganden met commerciële toepassingen te identificeren, te versnellen, ' zegt Abolhasani.