Un nuovo reattore catalitico in grado di creare composti chimici più rapidamente, a basso costo e in modo più sostenibile ha ottenuto finanziamenti da Innovate UK.

Il reattore a maglie a disco rotante (SMDR), sviluppato dagli ingegneri chimici dell'Università di Bath, la dott.ssa Emma Emanuelsson-Patterson e la dott.ssa Parimala Shivaprasad, crea sostanze chimiche e API:ingredienti farmaceutici attivi, usato per creare tutti i tipi di medicinali, facendo reagire sostanze chimiche con enzimi su un piatto rotante coperto di stoffa, come un disco in vinile.

La compagnia della coppia, SMDR srl, ha vinto finanziamenti da Innovate UK per commercializzare il reattore e commercializzarlo alle aziende farmaceutiche dopo il suo sviluppo di 12 anni.

L'SMDR crea sostanze chimiche imitando l'azione di un giradischi:un enzima applicato a un disco di panno di lana viene filato su un giradischi, dove reagisce con un substrato chimico, creando il composto o l'API desiderati.

Il gruppo di ricerca Emanuelsson ha dimostrato che l'utilizzo di un disco di tela protegge gli enzimi dalla denaturazione o dal taglio, che li rende inutilizzabili, e consente un contatto ottimale tra il catalizzatore enzimatico e il substrato, che garantisce reazioni rapide. Ciò significa che il disco in tessuto catalizzatore può essere utilizzato molto più a lungo, rendendo il processo più economico e sostenibile rispetto ai reattori tradizionali.

Il Dr. Emanuelsson-Patterson afferma:"Il principio di base dell'SMDR è utilizzare le forze centrifughe generate dalla rotazione per creare una reazione molto coerente e ripetibile. Gli ingegneri chimici si sforzano di migliorare questo tipo di "trasferimento di massa" poiché produce reazioni più veloci, e nel nostro caso più sostanze chimiche o API".

Il Dr. Shivaprasad aggiunge:"Uno dei principali vantaggi dell'SMDR funziona essenzialmente un po' come un jukebox che può passare da un disco all'altro. Usando i dischi a rete in tessuto catalizzatore, che può essere scambiato facilmente e rapidamente, significa che possiamo applicare rapidamente una gamma di diversi reagenti o catalizzatori, creando una vasta gamma di prodotti chimici o API."

Spiegando la necessità di una migliore efficienza, Il Dr. Emanuelsson-Patterson ha dichiarato:"I reagenti e gli enzimi sono costosi e anche molto sensibili a come vengono gestiti, in particolare per quanto riguarda le forze di taglio (o strappo). Utilizzando il disco in rete e sfruttando le forze centrifughe abbiamo ridotto significativamente questi rischi, dando più potenziale per riutilizzarli in sicurezza. Questo ha vantaggi in termini di efficienza, costi e sostenibilità”.

Il design del disco crea anche il potenziale per migliorare l'efficienza della produzione chimica:i catalizzatori possono essere attivati ​​e disattivati ​​rapidamente, creando flessibilità e possibilità di produzione in lotti. Una sfida entusiasmante che il team indagherà è come l'SMDR potrebbe eseguire diverse reazioni, utilizzando più catalizzatori contemporaneamente.

Il Dr. Shivaprasad ha fatto parte del programma ICURe di tre mesi per eseguire l'analisi di mercato per l'SMDR. L'obiettivo principale era identificare le sfide attuali nella produzione chimica e se l'SMDR avesse il potenziale per alleviare queste sfide per migliorare l'efficienza di elaborazione nelle industrie chimiche.

"Abbiamo scoperto che c'era un bisogno di mercato tra gli intermediari farmaceutici:le aziende che forniscono API, gli ingredienti che entrano nei farmaci o nei prodotti, per un più veloce, opzioni di produzione più sostenibili, " lei dice.

I prossimi passi per il Dr. Emanuelsson-Patterson e il Dr. Shivaprasad includono l'ottimizzazione del reattore "scale-up" multidisco, il MD-SMDR, su scala pilota e facendo un'analisi dei costi. Sperano che la sua convenienza e flessibilità forniscano un percorso per la produzione locale di API e prodotti chimici, ridurre la dipendenza da catene di approvvigionamento complesse, che si è rivelato un problema in alcuni paesi durante la pandemia di coronavirus.

Il MD-SMDR, è progettato sulla base di un concetto modulare con un unico albero con numerosi dischi, ognuno dei quali sarebbe impilabile. Ciò creerà flessibilità sia nelle quantità che nei tipi di prodotti chimici prodotti.

Il progetto ha ricevuto £ 68, 500 in finanziamenti da Innovate UK Sustainable Funding Round 2, una parte della ricerca e dell'innovazione del Regno Unito.

Il dottor Ian Campbell, presidente esecutivo ad interim per Innovate UK, ha detto:"In questi tempi difficili, abbiamo visto il meglio dell'innovazione aziendale britannica. La pandemia non è solo un'emergenza sanitaria, ma ha un impatto sulla società e sull'economia.

"SMDR srl, insieme a ogni iniziativa che Innovate UK ha sostenuto attraverso questo fondo, è un importante passo avanti nella guida dello sviluppo economico sostenibile. Ognuno sta anche aiutando a realizzare le ambizioni delle persone che lavorano sodo".