Reator para síntese química com aquecimento óhmico

Reator para síntese química com aquecimento óhmico, método e suas
aplicações
RESUMO
uma alternativa aos métodos de aquecimento
Investigadores da Universidade de Aveiro em
clássico e com radiação micro-ondas, sendo um
colaboração
da
método de aquecimento no qual a mistura de
Universidade do Porto, do ICETA e da
reação (material a aquecer), que funciona
Universidade do Minho, desenvolveram um
como uma resistência elétrica, é aquecida pela
reator com aquecimento óhmico, para síntese
passagem, no seu interior, de corrente elétrica.
química, em particular em meio aquoso. Este
A energia elétrica é dissipada diretamente no
reator e respetivo método de aquecimento têm
reator, por efeito óhmico, sendo a potência
aplicação desde a síntese orgânica à inorgânica,
gerada, função da tensão alterna aplicada, da
preparação
organometálicos,
impedância do sistema e da corrente gerada.
síntese de nanopartículas e de polímeros,
Recorrendo à utilização de uma tensão
sendo
e
sinusoidal de elevada frequência diminui-se o
farmacêutica. A simplicidade de conceção e
intervalo de tempo de polarização elétrica
custo do reator, a sua baixa capacidade
minimizando a ocorrência de reações laterais
calorífica e inércia térmica, o aquecimento
de oxidação redução. A utilização de elevada
rápido e uniforme, a elevada eficiência
frequência
energética, fácil manutenção e manuseamento,
polarizabilidade do sistema levando a uma
assim como a possibilidade de monitorização e
maior eficiência elétrica dado que diminui a
acompanhamento visual da evolução da reação
componente capacitiva. A energia elétrica é
e de adição de reagentes durante o decurso da
dissipada
reação, tornam a utilização deste reator uma
energética muito elevada, o que resulta num
opção vantajosa e versátil. A Universidade de
aquecimento rápido e uniforme (temperatura
Aveiro procura suscitar o interesse de empresas
homogénea) e num aumento do movimento
interessadas em desenvolver equipamento
das espécies carregadas. Este invento é
científico, ou empresas que o poderão utilizar
aplicável, por exemplo, na indústria química e
esta
na indústria farmacêutica em particular em
com
de
aplicável
tecnologia,
Investigadores
materiais
na
indústria
como
sejam
química
empresas
conduz
em
à
calor
com
minimização
uma
da
eficiência
químicas e ou farmacêuticas.
processos de síntese.
DESCRIÇÃO
ASPECTOS INOVADORES E PRINCIPAIS VANTAGENS
O presente invento refere-se a um reator com
aquecimento ósmico e à aplicação deste
método de aquecimento em síntese química,
em particular em meio aquoso. Surge como
Portefolio de Tecnologias – Outros
No aquecimento óhmico a energia elétrica é
dissipada
energética
em
calor
muito
com
elevada
uma
eficiência
(elétrodos
em
contacto com o meio de reação), resultando
num aquecimento rápido e uniforme e num
1
aumento
do
movimento
espécies
elevado custo, o que implica a sua utilização em
carregadas. Tal como no aquecimento com
pequenas quantidades. Foram evidentes as
radiação micro-ondas, a energia elétrica é
vantagens da aplicação deste reator com
transformada em energia térmica. No entanto,
aquecimento óhmico em síntese orgânica em
ao contrário do aquecimento com radiação
particular em 4 tipos de reações sendo estas, a
micro-ondas (a profundidade de penetração da
reação de cicloadição de Diels-Alder, reação de
radiação micro-ondas em meios absorventes é
substituição
limitada), a profundidade de penetração é
alquilação de aminas, e reação de acoplamento
virtualmente ilimitada
de Suzuki. Para além destas reações outras
aquecimento
é
uniformidade
espacial
e
das
a
extensão
regulada
apenas
pela
foram
testadas
com
reação
resultados
de
N-
bastante
condutividade
satisfatórios. Com recurso a esta tecnologia
elétrica ao longo de todo o meio de reação e do
estão a ser desenvolvidas novas metodologias
tempo de permanência no reator óhmico.
de
Assim, o escalamento direto do aquecimento
privilegiando a síntese em meio aquoso.
óhmico para a escala piloto ou industrial não
TIPO DE COLABORAÇÃO PRETENDIDA
deverá
apresentar
aquecimento
com
as
da
do
nucleofílica,
limitações
radiação
que
o
micro-ondas
apresenta. Consegue-se ainda
reduzir
os
tempos de reação e aumentar a eficiência
energética das reações químicas.
síntese
mais
amigas
do
ambiente,


Licenciamento
Desenvolvimento Conjunto

Adaptação a necessidades específicas
DIREITOS DE PI
Pedido de patente efetuado.
FASE DE DESENVOLVIMENTO
ÁREA DE ATIVIDADE DO PARCEIRO
O trabalho que tem vindo a ser desenvolvido
resultou na construção de um protótipo
laboratorial (que inclui o micro-reator com
aquecimento óhmico com capacidade máxima
de 50 mL e sistemas periféricos), disponível
para
apresentação,
e
na
realização
de
diferentes tipos de síntese desde a síntese
Empresas do setor químico e farmacêutico.
Empresas interessadas no desenvolvimento e
fabrico de equipamento científico. Empresas de
comercialização e/ou distribuidores de equipamento
científico.
APLICAÇÕES NO MERCADO
materiais
A presente invenção encontra aplicação em
organometálicos e síntese de nanopartículas.
processos de síntese na indústria química
Presentemente dispõe-se de um novo micro-
(produtos químicos, agroquímicos e polímeros)
reator com capacidade máxima de 10 mL, para
e em processos de síntese na indústria
escala laboratorial, pensando na sua utilização
farmacêutica. Pode também ser aplicada à
em reações que envolvam líquidos iónicos e
síntese de materiais (preparação de materiais
outros reagentes, sobretudo reagentes de
organometálicos e síntese de nanopartículas).
orgânica,
à
preparação
Portefolio de Tecnologias – Outros
de
2