Funktionelle Modularität für die Mikroreaktionstechnik

Die Miniaturisierung hat längst das Chemielabor erreicht! Die weltweiten Forschungsaktivitäten der vergangenen Jahre haben eindrucksvoll gezeigt, dass es oft vorteilhaft ist, chemische Reaktionen im Mikro- statt im großen Maßstab ablaufen zu lassen: Mikroreaktoren bieten höhere Prozesssicherheit, einen intensiveren Wärme- und Stoffaustausch, eine präzisere Reaktionsführung und damit höhere Produktselektivitäten und Ausbeuten.

Wie findet die Mikroreaktionstechnik bei all diesen Vorteilen nun ihren Weg zu einer breiten Anwendung in Industrie und Forschung? Dieser Fragestellung widmet sich die Fraunhofer-Allianz FAMOS. Sie entwickelt ein flexibel und vielseitig einsetzbares Mikroreaktionssystem nach einem klar definierten und funktionellen Baukastenkonzept. Auf der Messe ACHEMA in Frankfurt am Main präsentiert die Allianz der Öffentlichkeit erstmals den aktuellen Stand ihrer Entwicklungsarbeiten.

Das besteht aus standardisierten mikrofluidischen Einzelmodulen, die für unterschiedlichste Reaktionstypen und Grundoperationen entwickelt werden. Integrierte analytische Schnittstellen oder individuelle Analytikmodule gehören ebenso zum Baukastenkonzept wie elektronische Schnittstellen – beispielsweise für die Temperaturerfassung und -regelung. Eine anwenderfreundliche Anschluss- und Verbindungstechnik sowie eine durchgehend geregelte Temperierung der verschalteten Module vervollständigen das Konzept. Die standardisierten Fluidik-Module stehen je nach Anwendungsfall in unterschiedlichen Werkstoffen wie Metall, Kunststoff, Silizium oder Keramik zur Verfügung. Neben der Hardware umfasst der Baukasten auch Software in Form von Simulationstools. Dieser »virtuelle Mikroreaktionsbaukasten« soll es dem Anwender nicht nur ermöglichen, Mikroreaktionsprozesses realitätsnah abzubilden, sondern sie auch auszulegen und zu optimieren.

Sechs Fraunhofer-Institute bringen in FAMOS ihre langjährigen Erfahrungen in Mikrostrukturierungs- und Mikrofertigungstechnologien, in der Mikrofluidik sowie der Entwicklung, Auslegung und Simulation chemischer Prozesse ein. Neben dem Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT, das die Allianz koordiniert, sind dies: das Institut für Keramische Technologien und Sinterwerkstoffe IKTS in Dresden, die Institute für Lasertechnik ILT und für Produktionstechnologie IPT in Aachen, der Münchner Institutsteil für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM und das Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT in Oberhausen. FAMOS präsentiert sich somit auch auf der ACHEMA als erfahrener FuE-Dienstleister mit einem breiten Portfolio an Technologien und Produkten für die Mikroreaktionstechnik.