Microreattore stampato in 3D sviluppato da Bosch
Insieme a KIT e BASF, utilizzando la ceramica tecnica per ospitare reazioni chimiche
Bosch, insieme al Karlsruhe Institute of Technology (KIT) e all’azienda chimica BASF, ha prodotto con successo il primo microreattore stampato in 3D realizzato con ceramica tecnica. I microreattori sono dispositivi per l’alloggiamento di reazioni chimiche e, in termini di calore, stabilità e corrosione, pochi materiali possono resistere alle condizioni estreme causate da queste reazioni chimiche ad alta temperatura.
“Per controllare e monitorare una reazione chimica, un reattore deve avere durezza, resistenza al calore e strutture complesse all’interno”, ha affermato Klaus Prosiegel, responsabile vendite presso la startup Bosch, Advanced Ceramics, con sede nella Germania meridionale. “La ceramica tecnica stampata in 3D porta in tavola queste eccellenti proprietà”.
Bosch Advanced Ceramics fa parte di “grow”, la piattaforma di avvio interna di Bosch. Con sedi in Europa, Medio Oriente, Africa, Sud-est asiatico, India, Cina, Giappone, Nord America e Sud America, Grow è la sede globale per le startup all’interno dell’azienda tecnologica. A livello mondiale, la piattaforma di startup ha attualmente dieci progetti in fase di incubazione.
La ceramica tecnica è richiesta in un’ampia gamma di settori, anche in medicina, dove viene utilizzata nelle forbici bipolari, che possono tagliare i tessuti e fermare l’emorragia allo stesso tempo. La corrente elettrica che scorre attraverso le due metà metalliche delle forbici riscalda il tessuto e lo sigilla. Un isolante in ceramica tecnica assicura che le due lame metalliche non causino un cortocircuito quando le forbici sono chiuse, rendendo l’intervento chirurgico più veloce e sicuro.
Nella tecnologia energetica, l’estrema resistenza al calore e la conduttività ionica delle ceramiche tecniche le rende ideali per l’uso in pile a combustibile e altre applicazioni. Nella mobilità, anche i sensori di distanza che aiutano con il parcheggio sono realizzati in ceramica tecnica. Un altro campo di applicazione sono i macinacaffè per macchine da caffè completamente automatiche, dove l’estrema durabilità e durezza del materiale assicurano che l’effetto di macinatura rimanga lo stesso nel tempo, senza abrasioni del materiale che potrebbero alterare il gusto del caffè. “Abbiamo prodotti sul mercato in tutte queste aree”, ha affermato Prosiegel.
Bosch Advanced Ceramics era consapevole del fatto che le ceramiche tecniche sono molto adatte anche per le reazioni chimiche. “La sfida, tuttavia, era trovare un processo in grado di produrre le complesse strutture all’interno di un reattore ceramico”, ha affermato Prosiegel. Per risolvere questo compito, il team di dieci persone della startup ha combinato due delle competenze principali dell’azienda: ceramica tecnica e stampa 3D. “Abbiamo impiegato con successo la stampa 3D per produrre componenti in ceramica che non possono essere realizzati con mezzi convenzionali”, ha affermato Prosiegel.
BASF sta ora utilizzando questo microreattore per applicazioni di ricerca di base, poiché consente il monitoraggio delle reazioni chimiche in condizioni di temperatura ideali. Inoltre, richiede meno materie prime e meno energia rispetto ai grandi reattori. Gli esperti sono in grado di analizzare questi risultati su piccola scala ed estrapolarli per un’implementazione su larga scala. “È proprio come uno chef che prova una nuova ricetta su piccola scala prima di inserire il piatto nel menu”.
Il prossimo passo è stampare in 3D altri 10-20 microreattori, con lo stesso design, per BASF. Prosiegel prevede un futuro promettente per la ceramica tecnica, considerando le possibili ulteriori potenziali applicazioni nel settore chimico. “Dopotutto, quasi tutti i crogioli da laboratorio sono realizzati in ceramica tecnica”.
