Dall’invenzione della nitroglicerina a metà del XIX secolo, le persone hanno cercato di trovare modi più sicuri per fabbricare l’esplosivo liquido altamente instabile. Ora, i ricercatori del Fraunhofer Institute for Chemical Technology (ICT) di Pfintzal, in Germania, hanno escogitato quello che potrebbe essere l’approccio più sicuro ancora – utilizzando microreattori per produrre nitroglicerina continuamente piuttosto che in lotti. Questo non è solo più sicuro, ma anche più veloce, facilitando un aumento di dieci volte nel tasso di produzione.

La nitrogilcerina viene prodotta aggiungendo glicerolo, un semplice idrocarburo con tre gruppi idrossilici, a una miscela di acido solforico e acido nitrico. La reazione è estremamente esotermica, ma se la temperatura diventa troppo alta-da qualche parte al di sopra di 30°C per esempio – può verificarsi ‘runaway’, aumentando drammaticamente il rischio di esplosione.

Pertanto i produttori raffreddano continuamente la miscela di reazione e – nel tradizionale processo batch – aggiungono il glicerolo goccia a goccia all’acido per dare il tempo al calore di dissiparsi e mantenere un eccesso di acido, essenziale per garantire la completa nitrazione di tutti i gruppi idrossilici.

“Questa è una chimica piuttosto antiquata”, afferma Stefan Löbbecke, vice direttore per i materiali esplosivi presso l’ICT Fraunhofer. Passare a un processo continuo in un microreattore significa lavorare con quantità molto più piccole, più sicure per diversi motivi. Rende più facile controllare la temperatura complessiva e il grado di miscelazione, il che è importante per evitare variazioni di temperatura localizzate e pericolosi “punti caldi”. Inoltre rende più facile controllare i prodotti di decomposizione. E nel caso in cui qualcosa andasse molto storto, l’esplosione risultante sarebbe molto più piccola.

Il microreattore è una piastrella polimerica trasparente di dimensioni manuali con un canale interno che si snoda attraverso il piano. Il canale interno ha due ingressi ma una sola uscita – i reagenti sono riuniti all’inizio e poi mescolati mentre si muovono attraverso il microreattore dalla turbolenza causata da un complesso schema di scanalature e creste sui lati del canale.
Per aumentare la produzione, è sufficiente aggiungere più microreattori in parallelo. Un singolo microreattore potrebbe essere utilizzato per produrre 10-50 kg di nitroglicerina al giorno, afferma Löbbecke. Ma il suo gruppo ha sperimentato la produzione a 2-3 tonnellate a settimana “numerando” i microreattori.

Detto questo, questo non è un approccio per la produzione di massa di nitroglicerina. Il prodotto di bassa qualità, principalmente per le industrie minerarie e delle costruzioni, può essere già realizzato a basso costo alla rinfusa. Dove questo approccio è un vero vantaggio, dice Löbbecke, è nella produzione di piccole quantità di nitroglicerina, e altri esteri nitrici, a gradi molto elevati per l’uso nell’industria farmaceutica. La nitroglicerina non è solo un potente esplosivo ma anche un potente farmaco (a volte chiamato gliceril trinitrato), ampiamente usato per il trattamento dell’angina e di altri problemi cardiaci.

La maggiore sicurezza dell’approccio riduce i costi per il produttore, così come il più alto tasso di produzione. L’approccio dei microreattori è già in uso a livello industriale, anche se Löbbecke ha rifiutato di dire dove a causa delle sensibilità commerciali.