Osnabrück. Sie bestehen aus mikrostrukturierten Metallfolien, stellen miniaturisierte Chemiefabriken dar und werden von Experten als unabdingbar für eine zukünftige umwelt- und ressourcenschonende Pharma- und Chemieindustrie gehandelt: Sogenannte Mikroreaktoren - oft nicht größer als ein Spielwürfel - erobern hier immer mehr Herstellungsverfahren. Auf der ACHEMA 2003, einer Messe für alle Branchen der stoffumwandelnden Industrien in Frankfurt, präsentiert sich ein von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) mit 502.000 Euro gefördertes innovatives Projekt zu diesem Thema. Die Cellular Process Chemistry Systems GmbH (kurz CPC) aus Mainz (Rheinland-Pfalz) entwickelt gemeinsam mit der Bayer AG Leverkusen (Nordrhein-Westfalen) eine anspruchsvolle chemische Synthesereaktion mit Mikroreaktoren.

Kleinste Chemiefabriken benötigen weniger gefährliche Substanzen

Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren, bei denen in großen Rührkesseln Unmengen an Lösungsmitteln und weiteren gefährlichen Substanzen verbraucht werden, erlaubt die Mikroreaktionstechnik eine präzise Kontrolle der Reaktionsbedingungen und damit die Einsparung dieser umweltgefährdenden Stoffe. Benötigt werden solche Kleinstreaktoren vor allem bei der Entwicklung neuer pharmazeutischer, feinchemikalischer und analytischer Produkte. Dabei zeigen sich in der Praxis neben der Umweltentlastung weitere Vorteile dieser kleinsten Chemiefabriken: Während im herkömmlichen Verfahren zunächst im Labormaßstab ein chemischer Stoff hergestellt wird, um diesen dann in immer größeren Maßstab schließlich in Chemiefabriken zu produzieren, sind die Mikroreaktoren sofort in der Lage, in großem Umfang diese neuen Stoffe zu produzieren. "Der Hersteller baut einfach weitere dieser kleinen Herstellungswunder und kann damit sehr viel schneller einen neuen chemischen Stoff beispielsweise für die Medizin am Markt platzieren", so Dr. Shari Taghavi, Leiter des Projektes bei CPC. Vor allem in der Pharmazie sei dieser Zeitgewinn von enormer Bedeutung.

Höhere Sicherheit bei der Produktion

Aber auch in der Sicherheit liegen die kleinen Chemiefabriken weit vor ihren großen Brüdern. "Jeder von uns kann sich leicht vorstellen, was geschieht, wenn in einer Fabrik ein großer Kessel mit gefährlichen Stoffen ein Leck hat oder gar explodiert", sagte Dr. Maximilian Hempel, der als DBU-Referatsleiter Umweltchemie das Projekt betreut. Auch bei den Mikroreaktoren ließen sich solche Risiken nicht ausschließen. Doch hier befänden sich stets nur wenige Mengen an Stoffen auf einmal im Reaktor, so dass hier ein Fehler im System sehr viel ungefährlicher sei.

Wissenschaftliche Erhebung der Universität Jena

Begleitend zum Entwicklungsprojekt wird von der Friedrich-Schiller-Universität Jena (Thüringen) eine Umweltbilanz zwischen herkömmlicher Prozessführung und kontinuierlichem Verfahren mit Einsatz der Mikroreaktionstechnik erstellt, um die bisherigen Erfahrungen mit umfangreichen Beobachtungen und Fakten untermauern zu können. "Die Mikroreaktionstechnik ist unter Umwelt-, Zeit- und Sicherheitsaspekten eine Technik der Zukunft", fasste Hempel zusammen.