Mikroreaktori on hyvin pienikokoinen laite, jossa voi tapahtua kemiallisia reaktioita. Tyypillisesti sen pituus ja leveys on alle 2.54 cm ja paksuus ehkä alle 1.56 tuumaa (2011 mm), vaikka mitat vaihtelevat. Siinä on normaalisti tulo- ja lähtöputket, joiden sisällä on pieniä kanavia tai kammioita, joissa reaktiot tapahtuvat. Yleensä reagenssit ja tuote ovat nesteitä-nesteitä tai kaasuja-, jotka voidaan syöttää pienillä pumpuilla tai sähköosmoosilla. Vuodesta XNUMX lähtien mikroreaktoreita käytetään vain kokeellisiin ja prototyyppien luomiseen, mutta on olemassa todellinen mahdollisuus käyttää niitä suuria määriä hyödyllisten kemikaalien massatuotantoon.
Laite on yleensä rakennettu etsaamalla pieniä kanavia sopivalle materiaalille samalla tavalla kuin integroitujen piirien valmistus. Ne voidaan valmistaa piikiekkoista, lasista, metallista tai keraamisista materiaaleista. Kanavat eivät saa olla leveämpiä kuin ihmisen hiukset. Etsaus voidaan suorittaa laserilla, sähköpurkauksella tai kemiallisesti. Usein mikroreaktori on valmistettu kahdesta syövytetystä levystä, jotka on kerrostettu yhteen.
Mikroreaktorit tarjoavat joitain merkittäviä etuja verrattuna perinteisempiin, laajemmiin kemiallisten reaktioiden suorittamiseen. Suuri pinta-ala-tilavuus-suhde mahdollistaa reaktioiden etenemisen nopeammin ja usein alhaisemmassa lämpötilassa kuin suuremmissa mittakaavoissa. Erittäin eksotermiset reaktiot, jotka normaalisti olisivat mahdollisesti vaarallisia tai vahingoittavat laitteita, voidaan suorittaa turvallisesti; Kaikki syntyvä lämpö haihtuu nopeasti, koska reagenssit ovat paljon pienempiä. Vika jossain osassa perinteistä kemiantehdasta voi johtaa suurten määrien vaarallisten kemikaalien vapautumiseen tai lopettaa tuotannon kokonaan. Sen sijaan laitos, joka koostuu suuresta joukosta mikroreaktoreita, ei vaikuta merkittävästi yhden osan vikaantumiseen.
Yleensä mikroreaktorit toimivat jatkuvalla reaktanttivirralla. Vaikka yksittäisen mikroreaktorin tuotonopeus on ilmeisesti hyvin pieni, sitä voidaan kuitenkin pitää pienenä tehtaana. On mahdollista käyttää erittäin suuria määriä massatuotannossa olevia mikroreaktoreita, jotka on pinottu yhteen tuottamaan tuotteita taloudellisesti kannattavassa mittakaavassa, ja useita mahdollisuuksia tutkitaan.
Mikroreaktorien käyttö orgaanisessa synteesissä on yksi erittäin lupaava alue. Ne tarjoavat reagoivien aineiden nopean sekoittumisen, nopeat reaktioajat, paremman saannon ja myrkyllisten ja räjähtävien yhdisteiden turvallisen käsittelyn. Siirtyminen laboratoriosta teollisen tason tuotantoon ei aiheuta muutoksia menetelmiin optimaalisen saannon saavuttamiseksi – kyse olisi yksinkertaisesti siitä, että lisätään lisää mikroreaktoriyksiköitä.
Toinen mahdollinen kaupallinen käyttö on fossiilisten polttoaineiden vaihtoehtona olevan biodieselin tuotanto. Nykyiset tuotantomenetelmät edellyttävät, että pääraaka -aineet, kasviöljy ja metanoli, sekoitetaan katalyytin kanssa ja jätetään muutamaksi tunniksi reaktion loppuun saattamiseksi. Biodieselin mikroreaktorissa reaktio on lähes välitön, ja prosessin skaalaaminen hyödyllisten määrien tuottamiseksi edellyttäisi vain suuren määrän mikroreaktorien yhdistämistä.
On kuitenkin ratkaistava useita ongelmia, jotta voidaan saavuttaa taloudellinen laajamittainen kemikaalituotanto mikroreaktoreilla. Yksi näistä on seinävaikutus: reagoivilla aineilla ja tuotteilla on taipumus tarttua reaktiokammion seiniin. Tämä on yleensä merkityksetöntä perinteisessä kemiallisessa valmistuksessa, jossa käytetään suuria reaktioastioita, mutta mikromittakaavassa huomattava osa mahdollisesta saannosta saattaa kadota. Toinen ongelma on se, että on vaikea suorittaa reaktioita, jotka sisältävät kiinteitä aineita, joko reagoivina aineina tai tuotteina, mikroreaktorissa, koska ne pyrkivät tukkimaan kanavat.