Principalement, l'industrie chimique suit encore des procédures très poussées lors de la production d'ingrédients pharmaceutiques actifs et d'autres substances complexes. Souvent, chaque intermédiaire doit être produit de manière distincte dans de grandes cuves de réacteur. Des chimistes de l'Université de Bielefeld travaillent sur une alternative avec des partenaires de projets internationaux :la méthode du flux. Cela combine les étapes de production et se déroule dans des microréacteurs dans lesquels la substance souhaitée peut être produite sans isolements intermédiaires. Le programme de recherche de l'Union européenne finance le projet 'ONE-FLOW' avec un total de quatre millions d'euros. L'Université de Bielefeld a maintenant réussi à recruter un scientifique de la célèbre Université Keio (Japon) pour le projet. Le Dr Yasunobu Yamashita a commencé son travail sur le projet au début du mois d'août.

Le professeur Dr. Harald Gröger du Centre de biotechnologie (CeBiTec) et titulaire de la chaire de chimie organique I de l'Université de Bielefeld est à la tête du sous-projet allemand ONE-FLOW. Le scientifique de Bielefeld est actif dans le domaine de la « chimie verte » visant à développer des réactions chimiques respectueuses de l'environnement. L'université de technologie d'Eindhoven (Pays-Bas) coordonne l'ensemble du projet ONE-FLOW avec huit partenaires. L'équipe de recherche de Gröger travaille en étroite collaboration avec l'équipe du professeur Dr. Volker Hessel d'Eindhoven. Hessel est le coordinateur du projet et un expert en technologie de microréaction et en chimie des flux.

Production économiquement attractive et durable

« En raison des nombreuses étapes de la production, la technologie actuelle de cuve de type réacteur discontinu est particulièrement chronophage. Un autre inconvénient est que le traitement et l'isolement des intermédiaires conduisent à de nombreux déchets. D'où, la technologie n'utilise pas efficacement les matières premières, " dit Gröger. Après chaque étape de la production, l'intermédiaire est typiquement purifié. Cela peut nécessiter des quantités importantes de solvant qui deviennent alors des déchets. « La méthode du flux offre un moyen de réduire les besoins en ressources et d'économiser les déchets, rendant ainsi la production non seulement plus attractive sur le plan économique mais aussi plus durable, " dit le chimiste et biotechnologue.

Gröger et ses collègues s'inspirent de la nature pour la technologie des flux. Dans les cellules biologiques, les processus chimiques se déroulent simultanément et comme des « réactions en dominos » – et ils continuent à le faire constamment. Les conditions dans les cellules restent toujours les mêmes :la pression, la température, et le solvant (eau). Dans les cellules, les enzymes assurent que les réactions sont initiées et terminées. « Nous voulons appliquer les principes de la cellule à la production en microréacteurs, " dit Gröger.

Le volume de production est facile à augmenter

Un autre avantage de la nouvelle méthode de production est qu'elle nécessite beaucoup moins d'énergie et d'espace que la méthode conventionnelle de production des produits chimiques souhaités. En tant que microréacteurs, les chercheurs utilisent principalement des réacteurs à écoulement piston avec des « tubes d'écoulement » d'un diamètre moyen nettement inférieur au millimètre. « La particularité, c'est que nous pouvons également produire de grandes quantités de matériaux à petite échelle. Cela nous permet d'obtenir la substance à une quantité spécifiquement souhaitée sans grand effort, " dit Gröger. « Si nous voulons augmenter le montant, nous ajoutons simplement des microréacteurs supplémentaires. D'où, les problèmes de mise à l'échelle disparaissent.

Les réactions se contrôlent grâce à des catalyseurs

Avant que les choses n'atteignent ce stade, Harald Groger, son nouveau collègue Yasunobu Yamashita, et leurs collègues ont du travail préparatoire à faire. Afin de conduire plusieurs réactions simultanément dans le tube d'écoulement miniaturisé, ceux-ci ne doivent pas interférer les uns avec les autres. « Nous développons des méthodes qui garantiront que chaque réaction est protégée, " dit Gröger. Pour déclencher des réactions, les chimistes utilisent des catalyseurs. Bien que ces particules fassent partie de la réaction, ils reviennent à leur état initial à la fin du processus. Par conséquent, ils peuvent être utilisés à plusieurs reprises. One of Yasunobu Yamashita's goals in the project is to work out how to ensure that these particles will perform its optimal activity under the chosen reaction conditions. Gröger's research team is specialized in the combination of bio- and chemo-catalysts. In nature, biocatalysts are found in the form of enzymes. Chemocatalysts, in contrast, are developed artificially. 'By combining chemo- and biocatalysts in a flow reactor, we want to efficiently produce pharmaceutically relevant products at room temperature and thereby produce them in a more sustainable and specific mode, ' says Gröger.