Vorteile der Mikroverfahrenstechnik
Aufgrund der geringen Wärme- und Stofftransportwiderstände dünner Fluidschichten und der erweiterten Möglichkeiten zur synergetischen Kopplung verschiedener Funktionen besitzen mikrostrukturierte Apparate oftmals das Potential, wesentlich höhere Leistungen zu erreichen als konventionelle Apparate. Dies wird mit dem Begriff „Prozessintensivierung“ bezeichnet.
Folgende potentielle Vorteile mikrostrukturierter Apparate lassen sich festhalten:
- Hohe energetische und stoffliche Effizienz
- Geringer Raumbedarf
- Erhöhte Sicherheit:
- Schnellere Prozessentwicklung:
- Geringere Kosten
Aus der Minimierung der Wärme- und Stofftransportwiderstände resultiert ein geringerer spezifischer Energiebedarf pro Masseneinheit des Produktes. Eine bessere Kontrolle der Prozessbedingungen gestattet es darüber hinaus, den Prozess bei maximaler Selektivität zu betreiben, was sich in einer verringerten Nebenproduktbildung niederschlägt.
Durch Minimierung der Transportwiderstände lassen sich hohe Prozessgeschwindigkeiten erzielen, so dass sehr kompakte Apparate realisiert werden können. Die Mikrostrukturierung erlaubt es zudem verschiedene Funktionen auf engem Raum zu integrieren, wodurch Synergieeffekte aus einer thermischen oder ggf. einer noch weiter gehenden stofflichen Kopplung genutzt werden können. Ein Beispiel ist die thermische Kopplung einer exothermen mit einer endothermen Reaktion über eine dazwischen liegende dünne Wand.
Durch den geringen Volumeninhalt mikrostrukturierter Apparate wird das reaktive Inventar verringert. Zudem gelingt es wegen der hohen Wandfläche pro Volumen unerwünschte Kettenreaktionen zu unterdrücken. Schließlich vermeidet eine lokale Produktion den Transport von Gefahrstoffen, wodurch die Sicherheit ebenfalls erhöht wird.
Die Bereitstellung standardisierter, modularer und gut charakterisierter Apparate erhöht die Scale-up Sicherheit und verringert den Zeitaufwand für die Prozessentwicklung.
Durch verbesserte Rohstoff- und Energieeffizienz lassen sich die Betriebskosten reduzieren. Bei kompakter Bauweise ergeben sich ein verringerter Platzbedarf und möglicherweise auch geringere Investitionskosten. Bei modularen Anlagenkonzepten kann die Produktionshöhe zudem besser an Schwankungen der Nachfrage angepasst werden.