sedan uppfinningen av nitroglycerin i mitten av artonhundratalet har människor försökt hitta säkrare sätt att tillverka det mycket instabila flytande Explosiva. Nu har forskare vid Fraunhofer Institute for Chemical Technology (ICT) i Pfintzal, Tyskland, kommit fram till vad som kan vara det säkraste tillvägagångssättet hittills – med hjälp av mikroreaktorer för att producera nitroglycerin kontinuerligt snarare än i satser. Detta är inte bara säkrare utan också snabbare, vilket underlättar en tiofaldig ökning av produktionstakten.

Nitrogylcerin framställs genom tillsats av glycerol, ett enkelt kolväte med tre hydroxylgrupper, till en blandning av svavelsyra och salpetersyra. Reaktionen är extremt exoterm, men om temperaturen blir för hög – någonstans över 30 CCC till exempel – kan ’runaway’ uppstå, vilket dramatiskt ökar risken för explosion.

därför kyler tillverkarna kontinuerligt reaktionsblandningen och – i den traditionella satsprocessen-lägger glycerolen droppe för droppe till syran för att ge tid för värmen att sprida och bibehålla ett överskott av syra, väsentligt för att säkerställa fullständig nitrering av alla hydroxylgrupper.

’det här är ganska gammaldags kemi’, säger Stefan L Jacobbecke, biträdande chef för explosiva material vid Fraunhofer ICT. Att byta till en kontinuerlig process i en mikroreaktor innebär att arbeta med mycket mindre kvantiteter-säkrare av flera skäl. Det gör det lättare att kontrollera den totala temperaturen och blandningsgraden, vilket är viktigt för att undvika lokala temperaturvariationer och farliga hotspots. Det gör det också lättare att kontrollera nedbrytningsprodukterna. Och om något går väldigt fel skulle den resulterande explosionen vara mycket mindre.

mikroreaktorn är en klar polymerplatta i handstorlek med en intern kanal som slingrar sig över Planet. Den interna kanalen har två ingångar men endast en utgång – reaktanterna förs samman i början och blandas sedan när de rör sig genom mikroreaktorn av turbulens orsakad av ett komplext mönster av spår och åsar på kanalens sidor.
för att skala upp produktionen lägger du helt enkelt till fler mikroreaktorer parallellt. En enda microreactor kan användas för att göra 10-50kg nitroglycerin per dag, säger l Jacobbecke. Men hans grupp har experimenterat med produktion på 2-3 ton per vecka genom att ’numrera upp’ mikroreaktorerna.

som sagt är detta inte ett tillvägagångssätt för bulkproduktion av nitroglycerin. Lågkvalitativ produkt, främst för gruv-och byggindustrin, kan redan tillverkas billigt i bulk. Där detta tillvägagångssätt är en verklig fördel, säger l Jacobbecke, är vid tillverkning av mindre mängder nitroglycerin och andra salpetersyraestrar, vid mycket höga kvaliteter för användning inom läkemedelsindustrin. Nitroglycerin är inte bara ett kraftfullt explosivt men också ett potent läkemedel (ibland kallat glyceryltrinitrat), som används ofta för behandling av angina och andra hjärtproblem.

den förbättrade säkerheten i tillvägagångssättet minskar kostnaderna för tillverkaren, liksom den högre produktionstakten. Mikroreaktor-metoden används redan industriellt, även om L Jacobbecke avböjde att säga var på grund av kommersiella känsligheter.