Depuis l’invention de la nitroglycérine au milieu du XIXe siècle, les gens ont essayé de trouver des moyens plus sûrs de fabriquer l’explosif liquide hautement instable. Aujourd’hui, des chercheurs de l’Institut Fraunhofer de Technologie chimique (ICT) de Pfintzal, en Allemagne, ont mis au point ce qui pourrait être l’approche la plus sûre à ce jour: utiliser des microréacteurs pour produire de la nitroglycérine en continu plutôt qu’en lots. C’est non seulement plus sûr, mais aussi plus rapide, ce qui permet de décupler la cadence de production.

La nitrogylcérine est obtenue en ajoutant du glycérol, un hydrocarbure simple à trois groupes hydroxyle, à un mélange d’acide sulfurique et d’acide nitrique. La réaction est extrêmement exothermique, mais si la température devient trop élevée – quelque part au–dessus de 30 ° C par exemple – un « emballement » peut se produire, augmentant considérablement le risque d’explosion.

Par conséquent, les fabricants refroidissent continuellement le mélange réactionnel et – dans le processus par lots traditionnel – ajoutent le glycérol goutte à goutte à l’acide pour laisser le temps à la chaleur de se dissiper et de maintenir un excès d’acide, essentiel pour assurer une nitration complète de tous les groupes hydroxyles.

« C’est une chimie assez ancienne « , explique Stefan Löbbecke, directeur adjoint des matériaux explosifs au Fraunhofer ICT. Passer à un processus continu dans un microréacteur signifie travailler avec des quantités beaucoup plus petites – plus sûres pour plusieurs raisons. Il facilite le contrôle de la température globale et du degré de mélange, ce qui est important pour éviter les variations de température localisées et les « points chauds » dangereux. Il facilite également le contrôle des produits de décomposition. Et en cas de problème grave, l’explosion qui en résulterait serait beaucoup plus faible.

Le microréacteur est un carreau de polymère transparent de taille manuelle avec un canal interne qui serpente à travers le plan. Le canal interne a deux entrées mais une seule sortie – les réactifs sont réunis au début puis mélangés lorsqu’ils se déplacent dans le microréacteur par des turbulences causées par un motif complexe de rainures et de crêtes sur les côtés du canal.
Pour augmenter la production, il vous suffit d’ajouter plus de microréacteurs en parallèle. Un seul microréacteur pourrait être utilisé pour fabriquer 10 à 50 kg de nitroglycérine par jour, explique Löbbecke. Mais son groupe a expérimenté une production de 2 à 3 tonnes par semaine en « numérotant » les microréacteurs.

Cela dit, il ne s’agit pas d’une approche pour la production en vrac de nitroglycérine. Les produits de qualité inférieure, principalement destinés aux industries minière et de la construction, peuvent déjà être fabriqués à moindre coût en vrac. Là où cette approche est un réel avantage, explique Löbbecke, c’est dans la fabrication de plus petites quantités de nitroglycérine et d’autres esters nitriques, à des teneurs très élevées pour une utilisation dans l’industrie pharmaceutique. La nitroglycérine est non seulement un explosif puissant, mais aussi un médicament puissant (parfois appelé trinitrate de glycéryle), largement utilisé pour traiter l’angine de poitrine et d’autres problèmes cardiaques.

L’amélioration de la sécurité de l’approche réduit les coûts pour le fabricant, tout comme le taux de production plus élevé. L’approche du microréacteur est déjà utilisée industriellement, bien que Löbbecke ait refusé de dire où en raison de sensibilités commerciales.