Un nouveau réacteur catalytique capable de créer plus rapidement des composés chimiques, à moindre coût et de manière plus durable a obtenu un financement d'Innovate UK.

Le Spinning Disc Mesh Reactor (SMDR), développé par les ingénieurs chimistes de l'Université de Bath, le Dr Emma Emanuelsson-Patterson et le Dr Parimala Shivaprasad, crée des produits chimiques et des API—Ingrédients pharmaceutiques actifs, utilisé pour créer toutes sortes de médicaments - en faisant réagir des produits chimiques avec des enzymes sur une plaque recouverte de tissu en rotation, comme un disque vinyle.

La compagnie du couple, SMDR SA, a obtenu un financement d'Innovate UK pour commercialiser le réacteur et le commercialiser auprès de sociétés pharmaceutiques après 12 ans de développement.

Le SMDR crée des produits chimiques en imitant l'action d'un tourne-disque :une enzyme appliquée à un disque en tissu de laine est tournée sur une platine, où il réagit avec un substrat chimique, créer le composé ou l'API souhaité.

Le groupe de recherche Emanuelsson a montré que l'utilisation d'un disque en tissu protège les enzymes de la dénaturation ou du cisaillement, ce qui les rend inutilisables, et permet un contact optimal entre le catalyseur enzymatique et le substrat, ce qui garantit des réactions rapides. Cela signifie que le disque en tissu catalytique peut être utilisé beaucoup plus longtemps, rendant le processus moins cher et plus durable que les réacteurs traditionnels.

Le Dr Emanuelsson-Patterson déclare :« Le principe de base du SMDR consiste à utiliser les forces centrifuges générées par la rotation pour créer une réaction très cohérente et reproductible. Les ingénieurs chimistes s'efforcent d'améliorer ce type de « transfert de masse » car il produit des réactions plus rapides, et dans notre cas plus de produits chimiques ou d'API."

Le Dr Shivaprasad ajoute :« L'un des principaux avantages du SMDR fonctionne un peu comme un juke-box qui peut basculer entre les enregistrements. En utilisant les disques de maille en tissu catalytique, qui peut être échangé facilement et rapidement, signifie que nous pouvons appliquer rapidement une gamme de différents réactifs ou catalyseurs, créant une large gamme de produits chimiques ou d'API."

Expliquer la nécessité d'une meilleure efficacité, Le Dr Emanuelsson-Patterson a déclaré :« Les réactifs et les enzymes sont chers et également très sensibles à la façon dont ils sont manipulés, notamment en ce qui concerne les forces de cisaillement (ou de déchirure). L'utilisation du disque maillé et l'exploitation des forces centrifuges signifient que nous avons considérablement réduit ces risques, donnant plus de potentiel pour les réutiliser en toute sécurité. Cela présente des avantages en termes d'efficacité, coût et durabilité."

La conception du disque crée également un potentiel d'amélioration de l'efficacité de la production chimique - les catalyseurs peuvent être activés et désactivés rapidement, création de flexibilité et de possibilités pour la production par lots. Un défi passionnant que l'équipe étudiera est de savoir comment le SMDR pourrait exécuter plusieurs réactions différentes, en utilisant plusieurs catalyseurs en même temps.

Le Dr Shivaprasad faisait partie du programme ICURe de trois mois pour effectuer l'analyse de marché pour le SMDR. L'objectif principal était d'identifier les défis actuels dans la fabrication de produits chimiques et si le SMDR avait le potentiel d'atténuer ces défis pour améliorer l'efficacité du traitement dans les industries chimiques.

« Nous avons constaté qu'il y avait un besoin du marché parmi les intermédiaires pharmaceutiques - les entreprises qui fournissent des API, les ingrédients qui entrent dans les médicaments ou les produits - pour plus rapidement, des options de production plus durables, " elle dit.

Les prochaines étapes pour le Dr Emanuelsson-Patterson et le Dr Shivaprasad comprennent l'optimisation d'un réacteur multidisque « scale-up », le MD-SMDR, à l'échelle pilote et faire une analyse des coûts. Ils espèrent que sa rentabilité et sa flexibilité ouvriront la voie à la production locale d'API et de produits chimiques, réduire la dépendance à l'égard de chaînes d'approvisionnement complexes, ce qui s'est avéré un problème dans certains pays pendant la pandémie de coronavirus.

Le MD-SMDR, est conçu sur la base d'un concept modulaire ayant un seul arbre avec de nombreux disques, dont chacun serait empilable. Cela créera une flexibilité à la fois dans les quantités et les types de produits chimiques produits.

Le projet a reçu 68 £, 500 en financement d'Innovate UK Sustainable Funding Round 2, une partie de la recherche et de l'innovation du Royaume-Uni.

Dr Ian Campbell, président exécutif par intérim pour Innovate UK, dit :« En ces temps difficiles, nous avons vu le meilleur de l'innovation commerciale britannique. La pandémie n'est pas seulement une urgence sanitaire, mais une urgence qui impacte la société et l'économie.

"SMDR SA, ainsi que toutes les initiatives soutenues par Innovate UK via ce fonds, est une étape importante vers un développement économique durable. Chacun contribue également à réaliser les ambitions des personnes qui travaillent dur."