एक माइक्रोकैक्टर
एक माइक्रोकैक्टर एक बहुत ही छोटे पैमाने पर उपकरण है जिसमें रासायनिक प्रतिक्रियाएं हो सकती हैं। आमतौर पर, यह लंबाई और चौड़ाई में इंच (2.54 सेमी) से कम और मोटाई में इंच (1.56 मिमी) के एक सोलहवें से कम मापता है, हालांकि आयाम भिन्न होते हैं। इसमें आम तौर पर इनपुट और आउटपुट ट्यूब होते हैं, जिसमें छोटे चैनल या कक्ष होते हैं, जिसमें प्रतिक्रियाएं होती हैं। आमतौर पर अभिकारक और उत्पाद तरल पदार्थ - तरल पदार्थ या गैस होते हैं - जिन्हें छोटे पंपों या इलेक्ट्रो-ऑसमोसिस का उपयोग करके पेश किया जा सकता है। 2011 तक, माइक्रोएरेक्टर का उपयोग केवल प्रयोगात्मक और प्रोटोटाइप उद्देश्यों के लिए किया जाता है, लेकिन उपयोगी रसायनों के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उन्हें बड़ी संख्या में नियोजित करने की एक वास्तविक संभावना है।
एकीकृत सर्किट के निर्माण के लिए एक उपयुक्त सामग्री पर छोटे चैनलों को नक़्क़ाशी करके डिवाइस का निर्माण आम तौर पर किया जाता है। उन्हें सिलिकॉन वेफर्स, ग्लास, धातु या सिरेमिक सामग्री से बनाया जा सकता है। चैनल एक मानव बाल से अधिक व्यापक नहीं हो सकते हैं। नक़्क़ाशी लेजर, विद्युत निर्वहन या रासायनिक साधनों द्वारा की जा सकती है। अक्सर माइक्रोएक्टर एक साथ दो कटे हुए प्लेटों से बनाया जाता है।
माइक्रोएरेक्टर अधिक पारंपरिक, बड़े पैमाने पर रासायनिक प्रतिक्रियाओं को पूरा करने के कुछ महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करते हैं। उच्च सतह-क्षेत्र-से-वॉल्यूम अनुपात प्रतिक्रियाओं को अधिक तेज़ी से आगे बढ़ने में सक्षम बनाता है और बड़े पैमाने पर कम तापमान पर अक्सर संभव होता है। अत्यधिक एक्सटॉमिकिक प्रतिक्रियाएं जो आमतौर पर संभावित रूप से खतरनाक होंगी या उपकरण को नुकसान पहुंचाने वाले को सुरक्षित रूप से बाहर किया जा सकता है; किसी भी उष्मा का उत्पन्न होना अभिकारकों के बहुत कम मात्रा के कारण जल्दी से नष्ट हो जाता है। एक पारंपरिक रासायनिक संयंत्र के कुछ हिस्से में विफलता से बड़ी मात्रा में खतरनाक रसायनों की रिहाई हो सकती है या उत्पादन पूरी तरह से बंद हो सकता है। इसके विपरीत, एक पौधे जिसमें माइक्रोसेक्टर के बड़े हिस्से होते हैं, एक हिस्से की विफलता से महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित नहीं होगा।
आमतौर पर, माइक्रोएरेक्टर्स अभिकारकों के निरंतर प्रवाह के साथ काम करते हैं। हालांकि एक व्यक्तिगत माइक्रोएक्टर से आउटपुट की दर स्पष्ट रूप से बहुत छोटी है, लेकिन फिर भी इसे एक छोटे कारखाने के रूप में माना जा सकता है। आर्थिक रूप से व्यवहार्य पैमाने पर उत्पादों को प्रदान करने के लिए एक साथ ढेर किए गए बड़े पैमाने पर उत्पादित माइक्रोकैक्टरों की बहुत बड़ी संख्या को नियोजित करने की क्षमता है, और कई संभावनाओं की जांच चल रही है।
कार्बनिक संश्लेषण में माइक्रोसेक्टरों का उपयोग एक बहुत ही आशाजनक क्षेत्र है। वे अभिकारकों के तेजी से मिश्रण, तेजी से प्रतिक्रिया समय, बढ़ी हुई पैदावार और विषाक्त और विस्फोटक यौगिकों की सुरक्षित हैंडलिंग की पेशकश करते हैं। प्रयोगशाला से औद्योगिक स्तर के उत्पादन तक स्केलिंग में इष्टतम पैदावार प्राप्त करने के लिए प्रक्रियाओं में कोई बदलाव शामिल नहीं है - यह अधिक माइक्रोएरेक्टर इकाइयों को जोड़ने की बात होगी।
जीवाश्म ईंधन के विकल्प के रूप में बायोडीजल के उत्पादन में एक और संभावित व्यावसायिक उपयोग है। उत्पादन के वर्तमान तरीकों में मुख्य कच्चे माल, वनस्पति तेल और मेथनॉल की आवश्यकता होती है, एक उत्प्रेरक के साथ मिश्रित होने और प्रतिक्रिया को पूरा करने के लिए कई घंटों के लिए छोड़ दिया जाता है। एक बायोडीजल माइक्रोएक्टर में, प्रतिक्रिया लगभग तत्काल होती है और, फिर से, उपयोगी मात्रा का उत्पादन करने के लिए प्रक्रिया को स्केलिंग करने से बड़ी संख्या में माइक्रोएक्टरों का संयोजन होगा।
हालाँकि, कई समस्याएँ हैं, जिन्हें दूर करने के लिए सूक्ष्मजीवों का उपयोग करते हुए रसायनों के बड़े पैमाने पर उत्पादन को प्राप्त करना होगा। इनमें से एक दीवार प्रभाव है: प्रतिक्रियाशील और उत्पाद प्रतिक्रिया कक्ष की दीवारों से चिपके रहते हैं। यह आम तौर पर बड़ी प्रतिक्रिया वाहिकाओं का उपयोग करके पारंपरिक रासायनिक निर्माण के लिए महत्वहीन है, लेकिन सूक्ष्म पैमाने पर, संभावित उपज का एक महत्वपूर्ण अनुपात खो सकता है। एक अन्य समस्या यह है कि एक माइक्रोरिएक्टर में या तो रिएक्टर के रूप में वे वाहिकाएं रोकना मुश्किल होता है, क्योंकि वे रिएक्टर या उत्पादों के रूप में होते हैं।
