sinds de uitvinding van nitroglycerine in het midden van de negentiende eeuw zijn mensen op zoek gegaan naar veiliger manieren om het zeer onstabiele vloeibare explosief te vervaardigen. Nu hebben onderzoekers van het Fraunhofer Institute for Chemical Technology (ICT) in Pfintzal, Duitsland, een misschien wel de veiligste aanpak tot nu toe bedacht – met behulp van microreactoren om nitroglycerine continu te produceren in plaats van in batches. Dit is niet alleen veiliger, maar ook sneller, waardoor het productietempo vertienvoudigd wordt.

Nitrogylcerine wordt gemaakt door glycerol, een eenvoudige koolwaterstof met drie hydroxylgroepen, toe te voegen aan een mengsel van zwavelzuur en salpeterzuur. De reactie is extreem exotherm, maar als de temperatuur te hoog wordt-ergens boven 30°C bijvoorbeeld-kan’ runaway ‘ optreden, waardoor het explosiegevaar dramatisch toeneemt.daarom koelen de fabrikanten het reactiemengsel voortdurend af en voegen – in het traditionele batchproces-druppelsgewijs glycerol toe aan het zuur, zodat de warmte kan worden afgevoerd en een overmaat aan zuur kan worden gehandhaafd, wat essentieel is voor een volledige nitratie van alle hydroxylgroepen.

“Dit is vrij ouderwetse chemie”, zegt Stefan Löbbecke, adjunct-directeur explosieve materialen bij Fraunhofer ICT. Omschakelen naar een continu proces in een microreactor betekent werken met veel kleinere hoeveelheden – veiliger om verschillende redenen. Het maakt het gemakkelijker om de totale temperatuur en de mate van menging te regelen, wat belangrijk is om lokale temperatuurschommelingen en gevaarlijke ‘hotspots’te voorkomen. Het maakt het ook gemakkelijker om de afbraakproducten te controleren. En als er iets mis zou gaan, zou de resulterende explosie veel kleiner zijn.

De microreactor is een heldere polymeertegel met een intern kanaal dat over het vlak slingert. Het interne kanaal heeft twee ingangen maar slechts één uitgang – de reactanten worden aan het begin bij elkaar gebracht en vervolgens gemengd terwijl ze door de microreactor bewegen door turbulentie veroorzaakt door een complex patroon van groeven en richels aan de zijkanten van het kanaal.
om de productie op te schalen, voegt u gewoon meer microreactoren parallel toe. Een enkele microreactor kan worden gebruikt om 10-50kg nitroglycerine per dag te maken, zegt Löbbecke. Maar zijn groep heeft geëxperimenteerd met een produktie van 2-3 ton per week door de microreactoren te ‘nummeren’.

Dit is echter geen benadering voor de bulkproductie van nitroglycerine. Laagwaardig product, vooral voor de mijnbouw en de bouw, kan al goedkoop in bulk worden gemaakt. Waar deze aanpak een echt voordeel is, zegt Löbbecke, is de productie van kleinere hoeveelheden nitroglycerine en andere salpeteresters, in zeer hoge kwaliteiten voor gebruik in de farmaceutische industrie. Nitroglycerine is niet alleen een krachtige explosieve maar ook een krachtige drug (soms genoemd glyceryltrinitraat), op grote schaal gebruikt voor de behandeling van angina en andere hartproblemen.

De verbeterde veiligheid van de aanpak verlaagt de kosten voor de fabrikant, evenals de hogere productiesnelheid. De microreactorbenadering wordt reeds industrieel toegepast, hoewel Löbbecke weigerde te zeggen waar zij was vanwege commerciële gevoeligheden.