Les chercheurs ont mis au point une technologie de criblage à haut débit basée sur le flux qui offre une des moyens plus sûrs et moins coûteux d'identifier les conditions optimales pour effectuer des réactions chimiques catalytiques à haute pression/haute température. La technique se concentre sur les réactions d'hydroformylation, qui sont utilisés pour créer une variété de produits commerciaux.

"Les réactions d'hydroformylation sont des procédés industriels qui sont utilisés pour tout fabriquer, des plastifiants aux détergents, " dit Milad Abolhasani, auteur correspondant d'un article sur le travail et professeur adjoint de génie chimique et biomoléculaire à la North Carolina State University. "Le processus de test et d'analyse pour évaluer un seul ensemble de conditions à l'aide de techniques conventionnelles prend normalement des jours. Nous pouvons maintenant le faire en 30 minutes environ."

"Eastman utilise le processus d'hydroformylation homogène pour fabriquer des matériaux secondaires inclus dans de nombreux produits qui améliorent notre qualité de vie de manière matérielle, comme les peintures, produits pharmaceutiques et encres, " dit Dawn Mason, le responsable de l'innovation externe chez Eastman Chemical Company. "Être en mesure de fournir des améliorations technologiques d'une manière plus sûre et plus rapide qu'auparavant est ce qui fait le succès de notre partenariat avec NC State."

La nouvelle technique utilise des échantillons extrêmement petits—de l'ordre de 11 microlitres, plutôt que les millilitres utilisés dans les techniques conventionnelles. La nouvelle technique intègre également la préparation des réactifs, processus de réaction et analyse en une seule séquence.

"La plupart des processus d'optimisation impliquent plusieurs étapes qui sont menées à différents postes de travail, " Abolhasani dit. "C'est une des raisons pour lesquelles ils prennent si longtemps. En intégrant ces étapes en un seul, séquence continue, nous avons rendu le processus beaucoup plus efficace."

La technique de chimie en flux à haut débit et la plus petite taille de l'échantillon accélèrent également la vitesse de la réaction. Mais la vitesse n'est pas le seul avantage :la nouvelle technique est également plus sûre. C'est parce que ces réactions doivent être conduites sous des pressions élevées, et à haute température, utilisant des gaz toxiques et inflammables.

"Notre technique minimise l'interaction humaine avec ces gaz, puisque la plupart du travail est effectué par des robots, " Abolhasani dit. " Aussi, nous n'utilisons que 60 microlitres de ces gaz, là où les techniques conventionnelles utilisent quelques millilitres ou plus, c'est une différence d'au moins deux ordres de grandeur, et cela signifie que notre processus est plus sûr."

La taille relativement petite des échantillons permet également d'économiser de l'argent. Les catalyseurs et ligands utilisés dans les réactions sont coûteux. En utilisant des échantillons plus petits, le procédé nécessite une quantité moindre de ligands coûteux et de matériau catalyseur, réduire les dépenses correspondantes de deux à trois ordres de grandeur.

"Finalement, développer une technique plus efficace pour ces réactions est important car cela accélère la R&D, permettant aux chercheurs à la fois d'améliorer les procédés de fabrication et d'accélérer la capacité de l'industrie à identifier de nouveaux ligands ayant des applications commerciales, " dit Abolhasani.